95 Trang 8 ACF Admision Confirm Xác nhận chấp thuận ADSL Asymetric Digital Su criber Line Đường dây thuê bao số bất đối bsxứngAN Access Network Mạng truy nhậpAPI Application Program In
TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU NGN
Định hướng phát triển của mạng viễn thông
Mạng truyền dẫn vô tuyến đang dần được thay thế bởi truyền dẫn quang, với việc sử dụng mạng truyền dẫn vô tuyến như một phương án dự phòng cho truyền dẫn sợi quang ở nhiều địa phương Trong hệ thống truyền dẫn quang, hệ thống SDH đã gần như thay thế hoàn toàn các hệ thống PDH, mặc dù hệ thống SDH bị giới hạn tốc độ 10Gbps Gần đây, các hệ thống truyền dẫn quang đường trục đang được chuyển đổi dần sang các hệ thống ghép kênh quang WDM (wavelength division multiplexing), và trong tương lai, hệ thống ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM sẽ được áp dụng, cung cấp băng thông cao gấp nhiều lần so với WDM, phù hợp với xu hướng NGN.
Mạng PSTN, với nguyên lý chuyển mạch kênh, đã được triển khai và phát triển trong nhiều năm, cung cấp dịch vụ thoại chất lượng cao Tuy nhiên, nó gặp khó khăn trong việc triển khai các dịch vụ mới, chỉ hỗ trợ các dịch vụ giá trị gia tăng truyền thống Ngược lại, mạng điện thoại chuyển mạch gói dựa trên công nghệ chuyển mạch mềm hiện nay đáp ứng tốt hơn nhu cầu của khách hàng nhờ kiến trúc mở, cho phép phát triển ứng dụng mới dễ dàng thông qua việc cài đặt phần mềm trên phần cứng hiện có.
1.1.3 Về truyền số liệu và Intetnet
Tốc độ phát triển của truyền dẫn số liệu phụ thuộc vào sự tiến bộ của mạng truyền dẫn, trong đó băng thông chủ yếu dành cho thoại và Internet Hiện nay, xu hướng truy cập Internet băng rộng như ADSL và HDSL đang dần thay thế các phương thức truy cập truyền thống như dial-up Các dịch vụ Internet không dây cũng đang phát triển mạnh mẽ, với công nghệ Wifi dần được thay thế bởi băng rộng trên nền tảng Winmax Đồng thời, dịch vụ điện thoại di động CDMA thế hệ 3G được triển khai, hỗ trợ truyền tải dữ liệu với tốc độ đỉnh lên tới 2Mbps.
Với sự phát triển mạnh mẽ của băng thông Internet, cả băng thông truy cập và băng thông đường trục, các dịch vụ trực tuyến ngày càng phong phú và đa dạng Ngày nay, website không chỉ đơn thuần cung cấp thông tin dưới dạng văn bản, mà thực sự trở thành một thế giới đa phương tiện Người dùng có thể đồng thời duyệt web, chơi game, thực hiện giao dịch trực tuyến, cũng như xem phim và nghe nhạc chất lượng cao ngay trên máy tính cá nhân của mình.
1.2 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA TỔNG ĐÀI CHUYỂN MẠCH KÊNH
1.2.1 Giá thành cao Đa s các tổng đài chuyển mạch kênh đều do một số hãng lớn độc ố quyền sản xuất, có th ết kế riêng i và phụ thuộc vào mỗi nhà sản xuất và thường là với dung l ợng thuê bao rất lớn hàng vài trăm ngàn t đó d n đến ư ừ ẫ giá thành cao
1.2.2 Dịch vụ gia tăng r t hấ ạn chế
Các tổng đài chuyển mạch kênh có kiến trúc độc quyền từ từng nhà sản xuất, gây khó khăn trong vận hành và bảo trì, đồng thời hạn chế khả năng thực hiện từ xa Dịch vụ mà chúng cung cấp chủ yếu chỉ là dịch vụ thoại cùng một số dịch vụ gia tăng cơ bản như hạn chế cuộc gọi đi và đến, chuyển tiếp cuộc gọi, và hiển thị số gọi đến Thiếu khả năng cung cấp các dịch vụ gia tăng tiên tiến như giải trí trên điện thoại và dịch vụ điện thoại trả trước.
1.2.3 Không tối u hoá về truyền dẫn, khả năng dự phòng thấpư Đối với tổng đài chuyển mạch kênh thì các trung kế nối với nhau bằng các luồng E1 và mỗi kênh thoại liên đài sẽ chiếm một khe thời gian trong luồng E1 đó từ thời điểm bắt đầu đến thời điểm kết thúc cuộc gọi, do vậy sẽ rất lãng phí tài nguyên của mạng truyền dẫn nhất là đối với các cuộc gọi đ ờng dài Bởi vì thông th ờng khi hai ng ời đàm thoạiư ư ư ì th xuất hiện rất nhiều khoảng lặng không có dữ liệu thoại, nếu trong những khoảng thời gian này khe thời gian đó giành cho các cuộc gọi khác thì sẽ tối ưu hơn Đồng thời khả năng dự phòng lưu lượng liên đài TDM khi một trung kế thoại giữa hai tổng đài nào đó có sự cố về truyền dẫn mà vẫn đảm bảo hai tổng đài đó liên lạc với nhau bình th ờng bằng cách vòng qua một tổng đài thứ ba là kém linh ư hoạt h n so với giải pháp truyền dẫn gói thoại thông qua c chế tự động địơ ơ nh tuyến lại khi một giao diện nào đó có sự cố của các router trong mạng NGN.
Tổng đài chuyển mạch gói trong NGN
Mạng NGN là một hệ thống mạng tích hợp, sử dụng hạ tầng duy nhất chủ yếu là truyền dẫn gói Nó kết hợp mạng cố định, di động và Internet, đồng thời dựa vào công nghệ truyền dẫn quang DWDM để tối ưu hóa hiệu suất và khả năng mở rộng.
1.3.2 Các đặc điểm của mạng NGN
- Mạng NGN là mạng do dịch vụ thúc đẩy nhưng dịch vụ đ ợc thực ư hiện độc lập với mạng lưới
- Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói.
- Là mạng có khả năng thích ứng cao, dễ dàng mở rộng các dịch vụ mới
+ Mạng NGN là mạng dịch vụ thúc đẩy : Mạng NGN thực hiện chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi, chia tách cuộc gọi với truyền tải
Dịch vụ độc lập với mạng cho phép triển khai nhiều loại hình dịch vụ khác nhau trên cùng một nền tảng mạng Thuê bao có khả năng tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình mà không cần quan tâm đến mạng truyền tải và loại hình đầu cuối.
Mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, cho phép phát triển dễ dàng các node mạng mới và tối ưu hóa quy trình truyền dẫn Với khả năng định tuyến linh
Mạng NGN cho phép phát triển dịch vụ mới một cách dễ dàng nhờ vào kiến trúc sử dụng các server Việc nạp và cấu hình phần mềm mới trên các server này tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai các dịch vụ mới thông qua giao diện lập trình ứng dụng (API).
Một cách tổng quan mạng NGN có cấu trúc như trong hình 1.1
1.3.3 Ưu điểm của tổng đài chuyển mạch gói trong NGN
Các tổng đài chuyển mạch gói sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm (softswitch) mang lại sự linh hoạt trong cấu hình, điều khiển và triển khai dịch vụ Công nghệ này sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật, giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống.
Hình 1.1: Mạng NGN tổng quan
Mạng thế hệ sau sở hữu khả năng cho ra đời các dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới, hội tụ ứng dụng thoại, số liệu và video, hứa hẹn đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với các dịch vụ truyền thống, đồng thời mở ra cơ hội kinh doanh mới và tăng trưởng doanh thu cho các doanh nghiệp.
Dịch vụ của NGN được phát triển trên các phần mềm, giúp việc triển khai, nâng cấp và cung cấp dịch vụ mới trở nên đơn giản và hiệu quả hơn.
Mạng NGN có khả năng thu hút khách hàng cao nhờ sự tiện dụng trong việc hội tụ thoại, dữ liệu và video, cùng với đa dạng dịch vụ mà nhà cung cấp cung cấp
- Giảm chi phí vận hành bảo d ỡng và quản lý mạng hiệu quả hư ơn
Softswitch đã thay thế các tổng đài lớn tập trung, giúp tiết kiệm năng lượng và nhân lực Hiện nay, chuyển mạch được thực hiện qua các máy chủ phân tán trong mạng, được điều khiển bằng giao diện thân thiện với người sử dụng (GUI) Nhờ đó, chi phí hoạt động và điều hành mạng đã giảm đáng kể.
Bảng 1.1: Bảng so sánh một số thông số cơ bản của hai công nghệ
Tiêu chuẩn so sánh Tổng đài NGN Tổng đài PSTN
Chuyển mạch mềm Chuyển mạch kênh
Kiến trúc Phân tán theo các chuẩn mở, giao diện đồ hoạ GUI thân thiện
Tập trung, riêng biệt theo từng nhà sản xuất, giao diện CLI
Khả năng tích hợp với ứng dụng của nhà cung cấp khác
Khả năng thay đổi mềm dẻo Có, chỉ cần cài đặt thêm phần mềm Không mềm dẻo, phụ thuộc vào kiến trúc ban đầu
Giá thành Rẻ hơn, khoảng bằng một nửa tổng đài chuyển mạch kênh Đắt hơn
Chất lượng dịch vụ Rất tốt T ốt
Giá thành của cấu hình c ơ bản
Thấp, giá thành thay đổi gần như tuyến tình theo số lượng thuê bao Cấu hình cơ bản có thể sử dụng cho mạng doanh nghiệp
Rất cao, tổng đài PSTN không thích hợp cho mạng doanh nghiệp
Truyền thông đa phương tiện và các ứng dụng trên nền Web
Có và rất mạnh Rất hạn chế
Hội nghị truyền hình Tốt hơn Có
Thời gian thiết lập cuộc Vừa phải Rất ngắn
KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ DỊCH VỤ
Một số phần tử đặc trưng và chức năng
Hình 2.2: Kiến trúc mạng NGN
IP Network (WDM/SDH/ATM) MPLS , Mutticast
Kiến trúc mạng NGN t ng ứng với các phần tử chức năng trong ươ mô hình 5 lớp như trong hình 2.2:
Mạng NGN (Mạng Thế Hệ Mới) bao gồm nhiều phần tử mạng đa dạng, mỗi phần tử đảm nhận các chức năng quan trọng Một số phần tử tiêu biểu của mạng NGN giúp
+ Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC
+ Máy chủ phương tiện MS
+ Máy chủ ứng dụng AS
Ngày nay, có nhiều loại MG (Media Gateway) với các chức năng riêng biệt Trong số đó, MG thực hiện chức năng giao tiếp với mạng PSTN/ISDN (Trunking MG) là một phần quan trọng không thể thiếu trong việc triển khai mạng NGN Giao tiếp này thường sử dụng giao diện G703 với tốc độ 2Mbps để kết nối với card trung kế của tổng đài PSTN/ISDN, phục vụ cho lưu lượng thoại.
Giao diện với mạng PSTN/
DSP Bộ gói hóa Giao diện với mạng IP
Hình 2.3: Sơ đồ khối chức năng của trunking media gateway
Chức năng của từng khối:
Khối giao diện mạng PSTN/ISDN thực hiện tính năng thích ứng về mặt ước tính hiệu vật lý, hỗ trợ các loại mã đường dây như HDB3 và AMI, đồng thời có khả năng xử lý CRC hoặc không có CRC.
A Digital Signal Processor (DSP) is responsible for compressing and decompressing digital signals using various standards such as G729A, B, G711, and G723 The choice of encoding standard depends on the Quality of Service (QoS) requirements for voice services, particularly for Call Active Detection.
Bộ gói hoá thực hiện việc đóng gói tín hiệu thoại với độ dài gói khác nhau, tương ứng với các tốc độ gói khác nhau, nhằm đảm bảo phù hợp với thuộc tính thoại và yêu cầu về chất lượng dịch vụ (QoS).
Khối giao diện với mạng gói thực hiện thu thập các gói thoại và chuyển tiếp chúng qua giao diện gói tốc độ cao dựa trên mạng IP thông qua các bộ định tuyến thu nhập Sau khi được chuyển tiếp, các gói tin này sẽ được gửi đến mạng gói lõi, nơi giao thức định tuyến có thể là MPLS Trong trường hợp này, các gói IP sẽ được gắn thêm mào đầu MPLS để chứa thông tin định tuyến nhãn.
2.2.2 Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC
MGC là thành phần quan trọng nhất trong mạng NGN, đóng vai trò là bộ điều khiển trung tâm cho toàn bộ hệ thống Nó thiết lập các quy tắc xử lý cuộc gọi thông qua việc điều khiển các cổng phương tiện MG và cổng báo hiệu SG Đồng thời, MGC cũng là cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, đặc biệt là giữa mạng NGN và mạng PSTN Cấu trúc của MGC thường bao gồm các máy chủ nối mạng, được cài đặt phần mềm chức năng tương ứng, và kết nối IP với các thiết bị trong mạng.
MG và SG để điều khiển chúng thực hiện các chức năng cuộc gọi thông qua
- Chức năng cơ bản của MGC:
+ Thực hiện các giao thức báo hiệu cuộc gọi như H323, SIP.
+ Thực hiện các giao thức điều khiển MG như MGCP, Megaco
+ Quản lý lớp dịch vụ và chất lượng dịch vụ
+ Quản lý và điều khiển giao thức SS7 trên nền IP: Sigtran
+ Xử lý báo hiệu SS7
+ Quản lý các bản tin liên quan đến QoS như RTP, RTCP.
+ Định tuyến cuộc gọi theo các chính sách khác nhau.
+ Ghi thông tin cước thông qua các dữ liệu có c sở từ các sự kiện ơ của cuộc gọi
+ Đối với MG: Xác định và cấu hình thời gian thực cho các DSP, phân bổ kênh DS0 64Kbps, l a chọn loại codec, kiểu nén và đóng gói thoạự i
+ Đối với SG: Điều khiền các SG tạo ra sự tương thích các bản tin SS7 trên nền TDM và trên IP
SG đóng vai trò là cầu nối giữa mạng báo hiệu số SS7 của mạng NGN và các mạng bên ngoài Đối với dung lượng báo hiệu nhỏ, kênh báo hiệu 64kbps được sử dụng, trong khi kênh 2Mbps được áp dụng cho các yêu cầu băng thông báo hiệu lớn, đặc biệt là cho báo hiệu đường trục Nhờ vào việc sử dụng cổng báo hiệu, khi kết nối với mạng bên ngoài như PSTN, mạng PSTN có thể nhìn nhận mạng NGN một cách trong suốt như một nút mạng báo hiệu số SS7 thông thường, mặc dù mạng NGN có thể sử dụng nhiều giao thức báo hiệu IP khác nhau.
Giao diện với mạng SS7
Giao diện với mạng NGN ( Softswitch)
Hình 2.4: Sơ đồ khối của một cổng báo hiệu SG
Chức năng c bản của SG:ơ
- Cung cấp kênh kết nối vật lý báo hiệu với mạng bên ngoài như mạng SS7, ISDN
Dịch vụ chuyển đổi tín hiệu từ kênh D sang bản tin ISUP và truyền tải dưới dạng gói đến softswitch, đồng thời ngược lại Dựa trên thông tin này, softswitch sẽ điều khiển các gateway (MG) để mở và đóng các kênh DS0 tương ứng với mỗi cuộc gọi thông qua giao thức MGCP.
- Các SG thường hoạt động ở chế độ dự phòng (một SG là active và một là standby) để nâng cao độ ổn định của báo hiệu.
Một số giải pháp NGN của các nhà cung cấp cho phép phần giao tiếp của SG với mạng SS7 có thể được cấu hình với nhiều node báo hiệu Điều này không chỉ giúp SG hoạt động như một điểm kết cuối báo hiệu SP mà còn đóng vai trò là điểm chuyển tiếp báo hiệu STP, mang lại tính năng mạnh mẽ cho phần báo hiệu của mạng NGN.
2.2.4 Máy chủ phương tiện MS
MS là thành phần quan trọng hỗ trợ softswitch trong việc xử lý và tạo ra các bản tin thông báo đặc biệt Kiến trúc thông thường của một MS có thể bao gồm một máy chủ tích hợp hoặc ba máy chủ riêng biệt được kết nối với nhau.
Máy chủ nội dung Máy chủ tài nguyên
Hình 2.5: Sơ đồ khối của MS
* Chức năng của từng phần tử:
Máy chủ nội dung (Content server) là một thiết bị lưu trữ với ổ cứng dung lượng lớn, chuyên dùng để lưu trữ các file âm thanh định dạng WAV, bao gồm các lời thông báo và hướng dẫn cho các sự kiện trong dịch vụ đàm thoại, đặc biệt là hướng dẫn sử dụng cho dịch vụ trả trước.
- Máy chủ tài nguyên (Resource server): Hoạt động giống như một
MG thực hiện việc nhận dữ liệu số từ các file âm thanh trên máy chủ, sau đó nén và đóng gói thông tin trước khi truyền đến mạng lõi IP Quá trình này được điều khiển bởi MGC thông qua giao thức MGCP.
- Máy chủ điều khiển (controller server): điều khiển cả hai server trên để thực hiện chức năng t ng ứng.ươ
* Chức năng c bản của MS:ơ
- Tạo các bản tin thông báo, h ớng dẫn.ư
- Thực hiện các chức năng của voice mail
- Thực hiện chức năng chuyển tiếng nói sang văn bản và ngược lại
- Nhận các mã DTMF (Dual tone multi frequency) từ thuê bao và biến đổi sang các con số t ng ứng ươ rồi gửi lên softswitch để xử lý tiếp
Khả năng nhận diện giọng nói giúp cải thiện các dịch vụ tương tác bằng giọng nói, đặc biệt trong dịch vụ trả trước Người dùng sẽ nhận được các thông báo hướng dẫn từ mạng và có thể lựa chọn các tham số thông qua việc nhấn phím hoặc bằng giọng nói, từ đó tạo ra trải nghiệm thân thiện hơn với mạng NGN.
- Hỗ trợ hội nghị truyền hình, các đoạn tiếng h ớng dẫn.ư
2.2.5 Máy chủ ứng dụng AS
Máy chủ ứng dụng hoạt động ở lớp ứng dụng và thường được cài đặt nhiều phần mềm ứng dụng doanh nghiệp với tính chất thương mại cao Chúng quản lý dịch vụ và truyền thông qua mạng IP, không phụ thuộc nhiều vào softswitch trong việc phân chia nhóm hay các thành phần ứng dụng Giao tiếp giữa các máy chủ này và softswitch diễn ra qua các giao thức như H323, SIP, LAPD, tùy thuộc vào giải pháp của từng nhà cung cấp.
* Một số ví dụ về chức năng của AS:
Dịch vụ cơ bản trong mạng NGN
Trong mạng NGN, các dịch vụ được xây dựng trên một hạ tầng mạng duy nhất, phụ thuộc vào từng nhà cung cấp Các dịch vụ này phát triển theo mô hình giao diện lập trình ứng dụng mở API, nhằm kết hợp công nghệ thông tin và mạng viễn thông để phục vụ khách hàng Hai mô hình cơ bản được nhiều nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ là mô hình Parlay và Jain.
Server Implementations within Secure Network Operator Domain
Enterprise Domain (Rich in Applications and
Unsecure IP Signalling Technology-neutral Parley APIs Network Security
Mô hình Parlay là một chuẩn mở, mang lại sự linh hoạt trong ứng dụng Nó được thiết kế để tương thích không chỉ với một ngôn ngữ lập trình hay kiến trúc cụ thể, mà còn với nhiều loại ngôn ngữ và kiến trúc khác nhau, với các thuộc tính đa dạng.
- Cung cấp các dịch vụ theo nhiều loại hình ph ng tiện khác nhau ươ như: thoại, video và dữ liệu
Cung cấp phương thức thể hiện ứng dụng khách với sự đồng ý về mức dịch vụ theo tiêu chuẩn băng thông và QoS yêu cầu, được đăng ký bởi ứng dụng khách Điều này giúp nhà vận hành mạng nhận biết nhu cầu tài nguyên của thuê bao, từ đó xây dựng chính sách quản lý và cấp phát tài nguyên hiệu quả.
Tính bảo mật cao là yếu tố quan trọng đối với cả người sử dụng và nhà cung cấp mạng Khi mạng viễn thông kết nối với Internet để cung cấp dịch vụ, cần thiết phải có các biện pháp bảo vệ chống lại xâm nhập trái phép và đảm bảo an toàn cho thông tin cuộc gọi của khách hàng.
Quá trình cung cấp dịch vụ có thể đ ợc thể hiện thông qua hình 2.7ư
Kiến trúc Parlay bao gồm ba thực thể chính: framework, service và ứng dụng khách (client application) Các giao diện trong kiến trúc này cho phép ứng dụng truy cập tài nguyên mạng và khả năng mạng Framework cung cấp các tính năng cần thiết để đảm bảo tính bảo mật cho các giao diện dịch vụ thông qua các chức năng nhận thực, bảo mật và mã hóa Ngoài ra, framework còn thực hiện quản lý lỗi, giám sát chất lượng và đảm bảo tính toàn vẹn của hệ thống.
Có 4 nhóm giao diện dịch vụ như sau:
Xử lý cuộc gọi là quá trình quản lý và điều khiển các cuộc gọi cũng như sự tương tác giữa các thuê bao Giao diện này không chỉ cho phép định tuyến cuộc gọi mà còn tính cước và tạo ra tính năng tương tác hiệu quả giữa các thuê bao.
Tính di động cho phép các ứng dụng xác định vị trí của thuê bao khi di chuyển giữa các vùng khác nhau, bao gồm cả thuê bao di động và thuê bao SIP, H323.
- Quản lý kết nối: Bao gồm các chức năng giám sát và quản lý băng thông để đảm bảo chất lượng dịch vụ
Mô hình Jain mang đến sự linh hoạt hơn so với mô hình parlay, cho phép cung cấp và mở rộng các dịch vụ cụ thể một cách hiệu quả.
Tạo tính linh hoạt trong dịch vụ là yếu tố quan trọng để giảm thiểu sự phức tạp và chi phí sản phẩm Thay vì sử dụng các thiết kế riêng biệt của các nhà cung cấp thiết bị lớn, mô hình Jain áp dụng giao diện Java phổ biến, giúp dễ dàng triển khai và mở rộng dịch vụ Điều này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc hợp tác với các doanh nghiệp thứ ba trong việc cung cấp dịch vụ.
Truy cập an toàn cho phép các ứng dụng bên ngoài mạng kết nối trực tiếp với tài nguyên và thiết bị trong mạng, từ đó thực hiện các hoạt động và chức năng cần thiết.
2.3.3 Một số dịch vụ trong mạng NGN:
Mạng NGN là một mạng tích hợp, không hoàn toàn mới, bao gồm hai loại dịch vụ chính: dịch vụ đã có trong mạng PSTN mà NGN hỗ trợ và các dịch vụ độc quyền chỉ có trong mạng NGN Một số dịch vụ cơ bản của mạng NGN bao gồm thoại, video và dữ liệu, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cho người dùng.
… và trong thời gian đầu thì các dịch vụ thoại truyền thống trong mạng NGN vẫn là nguồn thu n ập chủ yếu của các nhà cung cấp dịch vụ.h
Dịch vụ dữ liệu cung cấp khả năng thiết lập kết nối thời gian thực giữa các đầu cuối, đảm bảo các tiêu chí về băng thông theo yêu cầu, tính tin cậy và khả năng phục hồi nhanh chóng Đồng thời, dịch vụ này cũng hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) để đáp ứng nhu cầu người dùng.
CÔNG NGHỆ MẠNG LÕI TRONG NGN
Công nghệ mạng lõi IP/MPLS
Hình 3.1: Cấu trúc mạng MPLS
R1, R2, R3, và R4 là các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn lõi (LSR), trong khi R5, R6, R7, R8, R9, R10 và R11 là các LSR biên Các LSR biên có nhiệm vụ giao tiếp giữa mạng IP và mạng MPLS, trong khi các LSR thực hiện định tuyến các gói tin dựa trên nhãn.
Trong giao thức MPLS, lớp MPLS hoạt động như một cầu nối giữa lớp 2 và lớp 3, nơi thông tin lớp 3 (IP) được đóng gói bằng các mào đầu MPLS, tạo thành dữ liệu MPLS lớp 2+ Sau đó, dữ liệu MPLS này tiếp tục được đóng gói bởi giao thức lớp 2 và được định tuyến qua các giao diện vật lý.
Lớp 7 Lớp 5– Lớp 4 Lớp 3 Mào đầu MPLS Lớp 2
Hình 3.2: Khuôn dạng gói MPLS
TTL 8bits Hình 3.3: đầu Khuôn dạng màu MPLS
MPLS có phần đầu dài 4 bytes (32 bits), trong đó trường nhãn (label) dài 20 bits giữ vai trò là giá trị nhãn trong gói tin MPLS, giúp định tuyến gói tin từ router chuyển mạch nhãn LSR này đến LSR tương ứng Trường chỉ thị lớp dịch vụ CoS (Class of Service) dài 3 bits được sử dụng cho các chức năng thử nghiệm Trường ngăn xếp S (Stack) dài 1 bit xác định sự xếp chồng nhãn, trong khi trường chỉ thị thời gian sống TTL (Time to Live) quy định thời gian sống của gói trong mạng MPLS, với giá trị ban đầu là 255 và giảm đi 1 khi gói tin đi qua mỗi LSR.
3.1.2 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switch Path) Đường chuyển mạch nhãn là đ ờng nằm giữa một LSR lối vào và ư một LSR lối ra Một số giao thức báo hiệu đ ợc sử dụng để thiết lập các LSP ư như LDP (Label Distribution Protocol), RSVP (Resource Reservation Protocol) Đồng thời để điều khiển các LSP một cách hiệu quả, mỗi LSP được gắn một hoặc một số các thuộc tính và các thuộc tính này đ ợc sử dụng khi ư xác định đ ờng cho các LSP như ư sau:
- Băng thông: Là yêu cầu băng thông tối thiểu có thể chiếm được trên một đường khi thiết lập LSP trên đó
- Thuộc tính đường: Thuộc tính xác định đ ờng của LSP đ ợc thiết ư ư lập thủ công hay tính toán tự động từ thuật toán định tuyến ràng buộc
Khi có nhiều LSP cạnh tranh cho tài nguyên, việc thiết lập ưu tiên là rất quan trọng Cần xác định LSP nào sẽ nhận tài nguyên trước, với các LSP có mức ưu tiên cao hơn sẽ được cấp tài nguyên ưu tiên.
Ưu tiên chiếm giữ tài nguyên là việc xác định xem tài nguyên mà một nhà cung cấp dịch vụ (LSP) đang chiếm giữ có cần nhường lại cho một LSP mới đang yêu cầu chiếm giữ tài nguyên hay không.
Thích nghi là quá trình xác định xem một LSP có nên chuyển sang một đường tối ưu hơn khi đường đó đã sẵn sàng hay không.
- Tính đàn hồi: Xác định việc có định tuyến lại một LSP khi đường hiện tại gặp sự cố hay không
3.1.3 Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding
Giao thức MPLS đảm bảo khả năng hỗ trợ trên tập hợp và được gọi là lớp chuyển tiếp tương đương FEC FEC dựa vào việc phân loại các gói có chung thuộc tính như địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, loại hình dịch vụ và các yêu cầu về chất lượng QoS Tại LSR lối vào, FEC được gắn cho gói, chịu trách nhiệm phân loại gói và gán nhãn tương ứng trong tiêu đề MPLS, liên kết chúng với một FEC tương ứng Ví dụ về một số trường trong cơ sở dữ liệu của LSR khi liên kết gói và nhãn với FEC được thể hiện rõ ràng.
Bảng 3.1: Bảng chỉ dẫn gắn nhãn tại các LSR biên h ớng vàoư Địa chỉ đích Nhãn FEC Chỉ dẫn
203.190.32.10 10 A Thêm nhãn 203.190.64.9 20 B Thêm nhãn 203.190.128.8 30 C Thêm nhãn
Sau khi rời LSR, gói sẽ được chuyển đến đích trong miền MPLS nhờ vào các LSR lõi dựa trên nhãn của gói Các LSR xác định nhãn và so sánh với cơ sở dữ liệu định tuyến trong bảng LIB (Label Information Base) Trong quá trình định tuyến, gói có thể được thêm bớt nhãn hoặc thay đổi nhãn mới tùy thuộc vào thông tin trong bảng LIB Bảng LIB có cấu trúc tiêu biểu rõ ràng để hỗ trợ quá trình này.
Bảng 3.2: Bảng định tuyến nhãn LIB
Cổng vào Nhãn vào Cổng ra Nhãn ra FEC Chỉ dẫn
Khi gói MPLS đến LSR lối ra thì sẽ được loại bỏ nhãn (loại bỏ màu đầu MPLS) và định tuyến sang mạng IP
MPLS cho phép gán nhiều nhãn vào cùng một gói, tạo thành chồng nhãn, trong đó nhãn ở phía trên được sử dụng để định tuyến Việc này cho phép mạng MPLS thể hiện sự phân cấp cao, với số nhãn tối đa trong chồng nhãn phản ánh mức độ phân cấp của mạng Bằng cách tạo ra các lớp chuyển tiếp tương ứng, lưu lượng được nhóm thành FEC, mỗi FEC liên kết với một nhóm LSP cụ thể Điều này giúp mạng MPLS thiết lập các đường chuyển tiếp chất lượng cao cho các dịch vụ khác nhau, hỗ trợ QoS thông qua các kỹ thuật điều khiển lưu lượng, cho phép ưu tiên cao hơn cho các FEC chất lượng tốt hơn và thấp hơn cho các FEC chất lượng kém hơn.
3.1.4 Các phương thức trao đổi c sở dữ liệu trong bảng LIB giữa ơ các LSP
Việc trao đổi bảng LIB đ ợc thực hiện theo hai cách: điều khiển độc ư lập và điều khiển phân bậc:
Các LSR hoạt động độc lập bằng cách xử lý thông tin quảng bá từ các LSR khác trong mạng, từ đó tạo ra bảng định tuyến LIB riêng Thông tin này được tiếp tục phát tán đến các LSR khác, cho phép mỗi LSR nghe và xây dựng bảng định tuyến của riêng mình Mặc dù hệ thống hội tụ nhanh hơn khi topo mạng được cập nhật, việc thiếu điều khiển tập trung khiến cho việc áp dụng các kỹ thuật quản lý lưu lượng gặp khó khăn.
Điều khiển phân bậc là cơ chế điều khiển tập trung, trong đó một LSR biên có trách nhiệm thu thập thông tin cập nhật từ tất cả các LSR trong mạng LSR biên này sẽ phân phối thông tin tới các LSR còn lại, giúp cho việc điều khiển lưu lượng trở nên dễ dàng hơn thông qua LSR biên.
3.1.5 Bảng chỉ mục chuyển tiếp nhãn chặng kế tiếp NHLFE
Trong MPLS gồm 2 mặt phẳng độc lập với nhau:
Mặt phẳng điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc định tuyến gói tin giữa các LSR, bao gồm các giao thức định tuyến IP và MPLS Nó liên quan đến việc quản lý bảng định tuyến IP và bảng định tuyến MPLS (bảng LIB), giúp tối ưu hóa quá trình truyền tải dữ liệu.
Mặt phẳng dữ liệu: chịu trách nhiệm chuyển tiếp dữ liệu bao gồm các bảng chuyển tiếp nhãn (bảng LFIB) và các bảng chuyển tiếp IP (bảng Forwarding table)
Bảng NHLFE cung cấp hướng dẫn về xử lý gói mới đến và phương thức chuyển tiếp gói Để lựa chọn NHLFE, ánh xạ nhãn đến ILM (Incoming Label Map) được sử dụng cho gói MPLS, trong đó nhãn sẽ được ánh xạ đến một tập hợp các chỉ mục nhãn NHLFE Mục nào khớp sẽ được chọn để chuyển tiếp gói.
Công nghệ ghép kênh quang phân chia theo bước sóng
BƯỚC SÓNG là công nghệ được khuyến nghị cho mạng NGN, cho phép nhiều tín hiệu quang với tần số khác nhau chia sẻ một sợi quang duy nhất Sợi quang có dung lượng lớn nhờ hiệu quả sử dụng phổ quang cao, lên đến vài Tbps Công nghệ này nâng cao khả năng truyền dẫn quang, khi tín hiệu quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện ở đầu cuối Để đối phó với thách thức tăng dung lượng mà vẫn đảm bảo chi phí, các nhà cung cấp dịch vụ có hai lựa chọn: lắp đặt sợi mới hoặc tăng dải thông hiệu dụng trên sợi hiện có Việc tăng dung lượng trên sợi có sẵn có thể thực hiện bằng cách tăng tốc độ bit hoặc tăng số bước sóng trên một sợi cáp.
Bỉt Rate=2.5 Gbps Link Rate = (2.5 Gbps x 4= 10 Gbps )
Hình 3.5: Tăng dung lượng bằng SONET TDM (hay SDH)
Kỹ thuật TDM cho phép truyền thông tin với tốc độ hiện tại là 2,5Gbps, dự kiến sẽ tăng lên 10Gbps và có khả năng đạt tới 40Gbps trong tương lai Tuy nhiên, cấu trúc mạch điện tử phức tạp và chi phí cao cho việc lắp đặt và bảo trì là những thách thức lớn Hơn nữa, việc truyền dẫn ở tốc độ 10Gbps qua sợi đơn mode cũng bị ảnh hưởng bởi hiện tượng tán sắc.
Tốc độ truyền dẫn cao lên đến 4 x 2,5 Gbps là 16 lần so với các tốc độ thấp hơn Điều này đòi hỏi một băng thông lớn hơn, vì vậy tốc độ bit cao hơn sẽ ảnh hưởng nhiều hơn đến chất lượng dạng sóng do các hiệu ứng phi tuyến.
- Tăng số lượng b ớc sóng:ư
Công nghệ này cho phép ghép nhiều bước sóng tín hiệu quang với tốc độ từ 2,5 đến 40 Gbit/s qua một sợi quang duy nhất Không cần thêm sợi mới, dung lượng của sợi hiện có có thể được tăng lên gấp 16 hoặc 32 lần Quá trình này thực hiện việc ghép các tín hiệu quang đầu vào theo các bước sóng khác nhau trong một dải tần số xác định.
Independent bit rates and formats
Hình 3.6: Tăng dung lượng bằng ghép bước sóng
Hiện nay, thực hiện ghép kênh tín hiệu điện với tốc độ dữ liệu lớn hơn
Tốc độ 10 Gbps đang trở nên khả thi hơn trong tương lai, nhưng các thiết bị điện tử hoạt động ở tốc độ cao vẫn gặp khó khăn do tán sắc và chiều dài hệ thống hạn chế Công nghệ ghép kênh quang, đặc biệt là ghép kênh theo bước sóng, đã giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép ghép và tách các bước sóng thông qua các phần tử thụ động Trong một hệ thống TDM 10Gbps không bị tán sắc, bốn tín hiệu TDM 2,5Gbps độc lập có thể hoạt động ở các bước sóng khác nhau, giúp giảm thiểu tán sắc Để hạn chế tán sắc, có thể giảm độ rộng phổ nguồn phát hoặc áp dụng các kỹ thuật tuyến tính và phi tuyến Một phương pháp hiệu quả khác là sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng, tận dụng băng tần rộng lớn của sợi quang bằng cách ghép nhiều kênh ở các bước sóng khác nhau, đảm bảo tốc độ bít của mỗi kênh đủ để giảm thiểu tán sắc.
Công nghệ ghép kênh quang theo b ớc sóng có thể phân loại như ư sau:
Wavelength Division Multiplexing (WDM) là công nghệ cho phép truyền tải nhiều kênh thông tin qua một sợi cáp quang bằng cách sử dụng các bước sóng khác nhau, thường có khoảng cách lớn hơn 1nm, chẳng hạn như 4nm Quá trình tách sóng diễn ra sau khi đã lọc quang để lựa chọn bước sóng phù hợp WDM thường được áp dụng cho các hệ thống có số lượng kênh nhỏ, dao động từ 2 đến 4 kênh.
CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) là công nghệ truyền dẫn quang học phát triển giữa WDM và DWDM, cho phép truyền tải 8 kênh sóng trong vùng bước sóng 1550 nm của băng tần C Mỗi kênh có dải bảo vệ 20 nm và sử dụng diode laser với dung sai ± 3 nm Các bước sóng thường gặp trong CWDM bao gồm 1470nm, 1490nm, 1510nm, 1530nm, 1550nm, 1570nm, 1590nm, và 1610nm.
Hình 3.7: Các kênh bước sóng trong CWDM
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) là công nghệ tiên tiến hơn so với CWDM, cho phép truyền tải dữ liệu với dung lượng lớn hơn nhiều Với khoảng cách bảo vệ sóng chỉ 0.4nm nhờ vào việc sử dụng diode laser ổn nhiệt có độ dịch nhiệt ±0.06nm/°C, DWDM cho phép một sợi quang đơn đạt tốc độ truyền tải lên tới 400Gbps.
Với công nghệ DWDM có các đặc điểm sau:
Kỹ thuật DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) mang lại tính linh hoạt cao cho hệ thống truyền dẫn quang DWDM cho phép truyền dẫn song công trên một sợi quang duy nhất và ghép nhiều bước sóng quang khác nhau, đồng thời đảm bảo suy hao nhỏ và xuyên kênh thấp Về lý thuyết, số lượng bước sóng có thể ghép là rất lớn, mở ra khả năng truyền tải dữ liệu hiệu quả và tối ưu hóa băng thông.
Kỹ thuật DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) nâng cao dung lượng hệ thống bằng cách tăng tốc độ truyền dẫn cho từng kênh Điều này giúp giảm thiểu ảnh hưởng của tốc độ truyền dẫn giữa các kênh, từ đó giảm tác động của hiện tượng tán sắc so với các tuyến truyền dẫn quang đơn kênh với cùng dung lượng.
Kỹ thuật DWDM cho phép định tuyến và chuyển mạch trong vùng quang thông qua việc sử dụng bộ ghép bước sóng, điều này hỗ trợ đáng kể cho việc triển khai mạng quang hóa hoàn toàn.
Kỹ thuật DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) cho phép gia tăng dung lượng hệ thống mà không cần tăng số lượng cáp hay tốc độ truyền tại từng bước sóng Điều này giúp đơn giản hóa thiết bị đầu cuối và tránh việc sử dụng công nghệ cao để chế tạo thiết bị tốc độ cao, từ đó giảm chi phí hệ thống Ngoài ra, DWDM tận dụng hiệu quả độ rộng phổ hẹp của laser và băng thông lớn của sợi quang.
Tuy nhiên kỹ thuật DWDM vẫn có những hạn chế:
+ Số l ợng kênh quang đ ợc ghép trên một cửa sổ truyền dẫn còn hạn ư ư chế
+ Mỗi kênh quang đòi hỏi phải có một nguồn phát riêng biệt Để ổn định b ớc sóng của nguồn phát đòi hỏi phải có s đồ điều khiển phức tạp.ư ơ
+ Các bước sóng khác nhau sẽ đ ợc khuyếch đại với các hệ số ư khuyếch đại khác nhau, do đó chất l ợng kênh không đều.ư
+ Do đặc tính của bộ lọc là không lý tưởng nên th ờng xuyên có sự ư xuyên kênh giữa các kênh ngắn
+ Qũy công suất quang bị giảm đi do tuyến truyền dẫn phải sử dụng các thiết bị DWDM.
GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG MẠNG THẾ HỆ SAU40
Báo hiệu H.323
H.32x là họ giao thức của ITU T, định nghĩa các dịch vụ đa phương tiện qua mạng khác nhau, trong đó H.323 là một phần quan trọng H.323 xác định các thành phần, giao thức và quy trình cần thiết để cung cấp dịch vụ đa phương tiện qua mạng gói, bao gồm truyền tín hiệu âm thanh, hình ảnh thời gian thực và dữ liệu Mạng gói có thể là Internet, EN, LAN, MAN hoặc WAN H.323 có khả năng cung cấp dịch vụ âm thanh, hình ảnh và dữ liệu, cho phép ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như hộ gia đình, doanh nghiệp và ngành công nghiệp giải trí, đồng thời hỗ trợ dịch vụ đa phương tiện đa điểm.
Giao thức H.323 bao gồm bốn thành phần chính: đầu cuối (T), cổng (GW), bộ giữ cổng (GK) và đơn vị điều khiển đa điểm (MCU) Trong đó, GK là thành phần tùy chọn, có thể có hoặc không trong mạng GW và MCU thường được xem là các điểm cuối (endpoint) Các thành phần này có thể được tập trung trong một hệ thống duy nhất hoặc phân tán tại nhiều vị trí địa lý và vật lý khác nhau.
Mô hình mạng H.323 được thể hiện trong hình sau:
Hình 4.1: Mô hình mạng H.323 đơn giản
Chồng giao thức mà H.323 hỗ trợ được trình bày trong hình sau:
Hình 4.3: Các giao thức thuộc H.323
Phần trình bày các giao thức cũng như hoạt động của các giao thức trong
B-ISDN, đầu cuối H.320 của ISDN
Một đầu cuối H.323 phải hỗ trợ các đặc tính sau:
- H.245 cho việc trao đổi khả năng của đầu cuối và để tạo các kênh thông tin
- H.225 cho quá trình báo hiệu và thiết lập cuộc gọi
- RAS cho việc đăng ký và điều khiển các hoạt động quản lý khác với
- RTP/RTCP được sử dụng cho việc truyền các gói thông tin thoại và hình
- G.711 cho quá trình mã hóa và giải mã tiếng nói, T.120 cho hội thảo dữ liệu và hỗ trợ khả năng tương tự của MCU.
Hình sau minh họa các giao thức mà một đầu cuối H.323 phải hỗ trợ:
Hình 4.4: Chồng giao thức tại đầu cuối H.323
GW là thành phần kết nối hai mạng khác loại, với cổng H.323 cho phép liên kết mạng H.323 với mạng không phải H.323 Việc kết nối này được thực hiện thông qua dịch các giao thức, chuyển đổi thông tin và truyền thông giữa các mạng Tuy nhiên, GW không cần thiết cho liên lạc giữa các đầu cuối trong cùng mạng H.323 Cấu trúc của gateway bao gồm Media Gateway Controller (MGC), Media Gateway (MG) và Signaling Gateway (SG).
Hình 4.5: Cấu tạo của gateway
Các đặc tính cơ bản của một gateway:
- Một GW phải hỗ trợ các giao thức hoạt động trong mạng H.323 và mạng sử dụng chuyển mạch kênh (SCN – Switched Circuit Network)
GW trong H.323 cần hỗ trợ báo hiệu điều khiển H.245 để trao đổi khả năng hoạt động giữa terminal và GW, đồng thời cũng phải thực hiện báo hiệu cuộc gọi H.225 và báo hiệu RAS.
- Về phía SCN, GW phải hỗ trợ các giao thức hoạt động trong mạng chuyển mạch kênh (như SS7 sử dụng trong PSTN)
Các giao thức mà một GW phải hỗ trợ được minh họa trong hình sau:
Hình 4.6: Chồng giao thức của một Gateway
GK là bộ não của mạng H.323, đóng vai trò trung tâm cho mọi cuộc gọi Dù là thành phần tùy chọn, GK cung cấp dịch vụ quan trọng như dịch địa chỉ, cấp quyền và xác thực cho các đầu cuối và GW, quản lý băng thông, thu thập số liệu và tính cước Nó cũng thực hiện chức năng định tuyến cuộc gọi, mang lại nhiều ưu điểm cho quá trình giám sát và định tuyến, từ đó cải thiện hiệu suất mạng Quyết định định tuyến của GK dựa trên nhiều yếu tố, bao gồm cân bằng tải giữa các GW.
Hình 4.7: Chức năng của một Gatekeeper
Các chức năng cần thiết của một GK:
Address Translation in H.323 allows the use of an alias to specify the destination terminal's address during a call This functionality is essential for converting the alias into an H.323 address for seamless communication.
Quản lý việc thu nhận điểm cuối (Admission Control) trong mạng H.323 được GK thực hiện thông qua việc sử dụng báo hiệu RAS Quá trình này cho phép các điểm cuối tham gia vào kết nối dựa trên các tiêu chuẩn như băng thông còn trống, sự cho phép và các yêu cầu đặc biệt khác.
Điều khiển băng thông là một yếu tố quan trọng trong quản lý mạng, trong đó GK sử dụng báo hiệu RAS để điều chỉnh lưu lượng Khi nhà điều hành mạng xác định số lượng cuộc gọi tối đa có thể thực hiện đồng thời, mạng sẽ từ chối các cuộc gọi mới nếu số lượng đã đạt đến giới hạn cho phép.
Quản lý vùng hoạt động (Zone management) cho phép GK thực hiện các chức năng đối với các terminal, GW và MCU trong vùng quản lý của nó Điều này có nghĩa là GK xác định các điểm cuối (endpoint) mà nó quản lý, và vùng hoạt động sẽ được định nghĩa chi tiết ở phần sau.
Các chức năng tùy chọn của GK:
- Báo hiệu điều khiển cuộc gọi (Call Control Signaling)
- Chấp nhận cuộc gọi (Call Authorization): GK có quyền quyết định cho một điểm cuối (endpoint) có thể thực hiện một cuộc gọi hay không.
Quản lý cuộc gọi là chức năng quan trọng của GK, cho phép lưu trữ toàn bộ thông tin về các cuộc gọi mà hệ thống xử lý, bao gồm cả các cuộc gọi xuất phát từ vùng hoạt động của nó.
Multipoint Control Unit (MCU) là thành phần quan trọng trong dịch vụ hội nghị đa điểm, cho phép kết nối từ 2 terminal H.323 trở lên Tất cả các terminal tham gia hội nghị cần thiết lập kết nối với MCU, nơi quản lý tài nguyên và thương lượng giữa các terminal để xác định codec (Coder/Decoder) cho âm thanh và hình ảnh MCU đảm bảo việc xử lý đồng thời dòng thông tin truyền, tối ưu hóa trải nghiệm hội nghị.
Một MCU bao gồm 2 thành phần con: bộ điều khiển đa điểm (Multipoint Controller - MC) và thành phần tùy chọn bộ xử lý đa điểm (Multipoint Processor- MP)
Hình 4.8: Cấu tạo của Multipoint Control Unit
Vùng hoạt động H.323 là tập hợp các đầu cuối, gateway (GW) và multipoint control unit (MCU) được quản lý bởi một gatekeeper (GK) duy nhất Vùng hoạt động này không phụ thuộc vào cấu trúc mạng thực tế và có thể bao gồm nhiều đoạn mạng kết nối qua router hoặc thiết bị khác Mô hình đơn giản của vùng hoạt động được minh họa trong hình.
Hình 4.9: Một vùng hoạt động
4.1.3.1 Các giao thức mã hóa, giải mã cho tín hiệu thoại và hình Các giao thức mã hóa và giải mã cho thoại gồm có: G.711 (64kbps), G.722 (64, 56 và 48kbps), G.723.1 (5.3 và 6.3kbps) và G.729 (8kbps) Các giao thức mã hóa và giải mã cho tín hiệu hình bao gồm: H.261 và H.263.
4.1.3.2 Giao thức báo hiệu RAS (H.225)
Giao thức SIP
4.2.1 Giao thức khởi tạo phiên Sip
Giao thức khởi tạo phiên (SIP) được định nghĩa bởi IETF là một giao thức báo hiệu lớp ứng dụng cho việc khởi tạo, thay đổi và giải phóng các phiên kết nối đa phương tiện giữa người sử dụng SIP hỗ trợ nhiều dịch vụ trên mạng IP như thoại, hội nghị, email và dạy học từ xa, và dựa trên cấu trúc của HTTP SIP hoạt động theo mô hình Client-Server, trong đó yêu cầu được gửi từ bên gọi (Client) và bên nhận (Server) phản hồi Giao thức này sử dụng các bản tin và trường đầu HTTP để xác định nội dung thông tin và cho phép xác nhận các phương pháp tương tự như trên Web SIP kế thừa kinh nghiệm từ giao thức email Internet (SMTP) để phát triển khả năng thích ứng của báo hiệu Các bản tin INVITE và ACK trong SIP tương tự như Setup và Connect trong H.225, nhưng không phụ thuộc vào TCP để đảm bảo độ tin cậy Cuối cùng, SIP sử dụng giao thức mô tả phiên SDP để thực hiện các sắp xếp tương tự như H.245 và nhận diện mã tổng đài trong các cuộc gọi.
RTSP được sử dụng để cấu hình các tham số cho hội nghị đa điểm và định nghĩa định dạng chung cho nhiều loại thông tin khi được truyền qua SIP Giao thức SIP được thiết kế nhằm tối ưu hóa sự hỗ trợ cho các giao thức trước đó, tích hợp với các giao thức của tổ chức IETF, và cho phép khả năng mở rộng cũng như hỗ trợ đầu cuối Nhờ vào SIP, việc triển khai các dịch vụ mới trở nên dễ dàng và nhanh chóng SIP có bốn tính năng chính.
- Tích hợp với các giao thức đã có của IETF
- Đơn giản và có khả năng mở rộng
- Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối
- Dễ dàng tạo tính năng mới cho dịch vụ và dịch vụ
4.2.2 Thành phần kiến trúc của SIP
Hình 4.15 Cấu trúc của hệ thống SIP Xét trên quan điểm Client/Server, các thành phần chính của một hệ thống SIP bao gồm (Hình ):
- Đầu cuối SIP (UAC/UAS)
User Agent (UA) là thiết bị đầu cuối trong mạng SIP, có thể là điện thoại SIP hoặc máy tính sử dụng phần mềm SIP UA có khả năng khởi tạo, thay đổi và giải phóng cuộc gọi Trong mạng SIP, có hai loại UA: UAC (User Agent Client) và UAS (User Agent Server) UAC thực hiện việc khởi tạo cuộc gọi, trong khi UAS nhận cuộc gọi, nhưng cả hai đều có thể giải phóng cuộc gọi.
Proxy Server là phần mềm trung gian hoạt động như cả máy chủ và máy khách, thực hiện các yêu cầu thay thế cho các thiết bị đầu cuối khác Tất cả yêu cầu được xử lý tại chỗ bởi Proxy Server, hoặc được chuyển tiếp đến các máy chủ khác Nếu Proxy Server không thể đáp ứng trực tiếp, nó sẽ thực hiện việc chuyển đổi hoặc định dạng lại các yêu cầu trước khi gửi đi.
Location Server là phần mềm định vị thuê bao, cung cấp thông tin về các vị trí khả thi của phía bị gọi, hỗ trợ cho các phần mềm Proxy Server và Redirect Server.
Redirect Server là phần mềm xử lý yêu cầu SIP, chuyển đổi địa chỉ SIP sang các địa chỉ khác và gửi lại cho đầu cuối Khác với Proxy Server, Redirect Server không hoạt động như một đầu cuối và không gửi yêu cầu nào Ngoài ra, Redirect Server cũng không thực hiện việc chấp nhận hay huỷ cuộc gọi.
Registrar Server là phần mềm chịu trách nhiệm nhận các yêu cầu đăng ký, đồng thời có thể thực hiện các chức năng bảo mật như xác nhận sử dụng Thông thường, Registrar Server được cài đặt cùng với Proxy hoặc Redirect Server, hoặc cung cấp dịch vụ định vị thuê bao Mỗi lần đầu cuối, chẳng hạn như điện thoại hoặc phần mềm SIP, được bật lên, nó sẽ đăng ký lại với Server Nếu đầu cuối cần thông báo vị trí của mình, bản tin Register sẽ được gửi đi, và các đầu cuối thường xuyên thực hiện việc đăng ký lại theo định kỳ.
4.2.3 Các chức năng của SIP
SIP (Session Initiation Protocol) là một giao thức điều khiển tầng ứng dụng, cho phép thiết lập, duy trì và giải phóng các cuộc gọi hoặc phiên truyền thông như điện thoại hội nghị và học từ xa Nó hỗ trợ cả phiên đơn hướng và đa hướng, cho phép người khởi xướng không cần phải là thành viên của phiên SIP có khả năng khởi động các phiên và mời thành viên tham gia thông qua các phương tiện khác Giao thức này cũng hỗ trợ dịch vụ ánh xạ tên và dịch vụ gián tiếp, giúp thực hiện đầy đủ các dịch vụ trên ISDN, mạng thoại thông minh và các cuộc gọi di động cho người dùng với địa chỉ không cố định.
SIP hỗ trợ 5 dịch vụ trong việc thiết lập và kết thúc các phiên truyền thông:
- Định vị User: Xác định vị trí của User tiến hành hội thoại
- Năng lực User: Xác định Media và tham số tương ứng trong hội thoại
- Xác định những User sẵn sàng tham gia hội thoại
- Thiết lập các tham số cần thiết cho cuộc gọi
- Điều khiển cuộc gọi: bao gồm cả quá trình truyền và kết thúc cuộc gọi
SIP có khả năng tạo ra cuộc gọi hội nghị với sự tham gia của nhiều người nhờ vào khối điều khiển đa điểm MCU Là một phần của bộ giao thức chuẩn cho truyền tải tin đa phương thức do IETF khuyến nghị, SIP hoạt động độc lập với các giao thức như RSVP, RTP và SDP Bên cạnh đó, SIP có thể kết hợp với các giao thức báo hiệu và thiết lập cuộc gọi khác, cho phép một hệ thống đầu cuối xác định địa chỉ hợp lệ của một hệ thống Ví dụ, SIP có thể chỉ ra rằng người tham gia có thể kết nối qua H.323, sử dụng cổng H.245 và địa chỉ người dùng, sau đó dùng H.225 để thiết lập cuộc gọi.
SIP, hay Giao thức Khởi tạo Phiên, được tổ chức IETF phát triển nhằm đơn giản hóa quy trình báo hiệu và điều khiển cuộc gọi trong VoIP Là một giao thức dạng văn bản, SIP có cấu trúc lệnh đơn giản, giúp các thiết bị đầu cuối dễ dàng phân tích và điều chỉnh.
- Các ưu điểm nổi bật của SIP là:
Tính mở rộng một cách tự nhiên của giao thức cho phép dễ dàng định nghĩa và thi hành trong tương lai
Cho phép tạo các thiết bị đầu cuối một cách đơn giản và dễ dàng mà vẫn đảm bảo chi phí thấp
- Tuy nhiên SIP vẫn còn có các nhược điểm
SIP là giao thức rất mới, cần được tiếp tục hoàn thiện.
Nó chỉ tập trung vào một khía cạnh hạn chế trong toàn bộ phiên truyền thông, vì vậy cần được kết hợp với các giao thức khác để xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh.
Khả năng giao tiếp với mạng chuyển mạch kênh kém
Những người ủng hộ SIP cho rằng H.323, được triển khai trong báo hiệu ATM và ISDN, không phù hợp cho việc điều khiển hệ thống VoIP và thoại Internet H.323 được coi là phức tạp và chứa nhiều chức năng không cần thiết cho thoại IP, dẫn đến chi phí cao và hiệu quả kém Chẳng hạn, H.323 xác định ba phương pháp phối hợp giữa H.225 và H.245, nhưng hầu hết các khả năng chỉ hỗ trợ kết nối nhanh, trong khi tính tương thích lại yêu cầu hỗ trợ cả ba phương pháp Hơn nữa, H.323 thiếu khả năng mở rộng cần thiết cho giao thức báo hiệu trong công nghệ VoIP, một lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ với nhiều dịch vụ và tính năng mới.
H.323 và SIP đều có nhiều điểm tương đồng, như khả năng điều khiển, thiết lập và hủy cuộc gọi, cũng như hỗ trợ các dịch vụ cần thiết Tuy nhiên, do được phát triển bởi hai tổ chức khác nhau, chúng cũng tồn tại một số khác biệt đáng chú ý.
H.323 là một tiêu chuẩn hỗ trợ hội nghị đa phương tiện phức tạp, cho phép các thành viên tham gia hội nghị sử dụng nhiều dịch vụ như thông báo, trao đổi dữ liệu và hội nghị video.
- SIP hỗ trợ cho điều khiển cuộc gọi từ một đầu cuối thứ 3, trong khi đó H.323 đang được nâng cấp để hỗ trợ chức năng này.
Bảng so sánh giữa SIP và H.323 Đặc điểm so sánh SIP H.323
Tổ chức nghiên cứu IETF ITU – T
Quan hệ kết nối Ngang cấp Ngang cấp
Khởi điểm Dựa trên mạng Internet và WEB Cú pháp và bản tin tương tự HTTP
Cơ sở là thoại Giao thức báo hiệu theo chuẩn ISDN
Sự phát triển Giai đoạn thử nghiệm và đang trở nên phổ biến Đã được sử dụng rộng rãi
Khuôn dạng bản tin Text, UTF – 8 Nhị phân ASN.1
Trễ thiết lập cuộc gọi 1,5 RTT (Round-trip time_Chu kỳ nhận bản tin và nhận bản tin trả lời hay xác nhận)
Khả năng mở rộng Dễ dàng Hạn chế
Tích hợp với WEB Tốt Kém Đầu cuối Đầu cuối thông minh
SIP Đầu cuối thông minh H.323
Giám sát cuộc gọi Có hai lựa chọn: chỉ trong thời gian thiết lập cuộc gọi hoặc suốt thời gian cuộc gọi
Trong phiên bản 1 và 2, máy chủ cần giám sát liên tục trong suốt cuộc gọi và duy trì trạng thái kết nối TCP, điều này dẫn đến hạn chế trong khả năng mở rộng và giảm độ tin cậy của hệ thống.
Bảo mật Đăng ký tại Registrar
Server, có xác nhận đầu cuối và mã hoá
Chỉ đăng ký khi trong mạng có Gatekeeper, xác nhận và mã hoá theo H.235
Tính năng thoại Hỗ trợ các tính năng của cuộc gọi cơ bản
Hỗ trợ các tính năng của cuộc gọi cơ b ản
Giao thức MGCP
4.3.1 Kiến trúc và thành phần
MGCP là giao thức dựa trên mô hình Client/Server, sử dụng giao thức SDP để mô tả phương thức truyền thông và RTP/RCTP cho việc vận chuyển và giám sát tín hiệu Giao thức này định nghĩa các thực thể đầu cuối (Endpoint - E) và các kết nối (Connection - C), trong đó E đại diện cho các nguồn dữ liệu có thể là vật lý hoặc logic Việc thiết lập nguồn vật lý yêu cầu phần cứng, như giao tiếp qua Gateway và kết nối tới mạng PSTN, trong khi nguồn logic được tạo ra từ phần mềm, chẳng hạn như nguồn tiếng nói.
Here is a rewritten paragraph that complies with SEO rules:Kết nối có thể được phân loại thành hai dạng: kết nối điểm điểm và đa điểm Để thiết lập kết nối, có thể sử dụng nhiều thành phần mạng khác nhau, chẳng hạn như gói tin thoại sử dụng giao thức RTP trên mạng TCP/UDP hoặc sử dụng AAL2 trên mạng ATM.
Các hoạt động của MGCP là các báo hiệu (Signal - S) gửi từ MGC tới
MG và các kết quả (Event E) do MG gửi tới MGC Quan hệ giữa MG và - MGC được thể hiện trên hình
Hình 4.16 Quan hệ giữa MG và MGC Quá trình thiết lập giữa hai đầu cuối tại các Gateway cùng được quản lý bởi MGC diễn ra như sau:
MGC gửi tín hiệu Creat Connection đến Gateway đầu tiên, nơi Gateway sẽ xác định các tài nguyên cần thiết Sau đó, Gateway trả về thông tin quan trọng cho kết nối, bao gồm địa chỉ IP, cổng UDP và các tham số cho quá trình đóng gói, và thông tin này được chuyển tiếp qua MGC.
- MGC gửi Creat Connection tới Gateway thứ hai chứa các thông tin chuyển tiếp ở trên Gateway này trả về các thông tin mô tả phiên của nó
- MGC gửi lệnh Modify Connection (Sửa đổi kết nối) tới đầu cuối thứ nhất
Quá trình kết nối thành công sau khi hoàn tất các bước trên
Hình 4.17 Thiết lập cuộc gọi giữa A và B
Trình tự thiết lập cuộc gọi giữa hai máy điện thoại A, điện thoại B như sau:
+ Khi máy điện thoại A được nhấc lên Gateway A gửi bản tin cho MGC
+ Gateway A tạo âm mời quay số và nhận số bị gọi
+ Số bị gọi được gửi cho MGC
+ MGC xác định định tuyến cuộc gọi như thế nào
+ MGC gửi lệnh cho Gateway B
+ MGC gửi lênh cho Gateway A và B tạo phiên kết nối RTP/RTCP
Các ưu điểm của MGCP là:
MGCP rất phù hợp cho các ứng dụng triển khai quy mô lớn và hệ thống phức tạp, nhờ khả năng tích hợp hiệu quả với mạng SS7 Điều này mang lại sự thuận tiện trong việc điều khiển và xử lý các cuộc gọi.
MGCP tách biệt hai chức năng chính: điều khiển luồng phương thức và báo hiệu, giúp việc thi hành trở nên dễ dàng hơn Tuy nhiên, giao thức này có nhược điểm là trở nên quá phức tạp cho các ứng dụng nhỏ và chỉ tập trung vào việc chuyển đổi giữa các luồng phương thức MGCP được hoàn thiện trong chuẩn H.248/Megaco vào tháng 11/2000 nhờ sự hợp tác giữa ITU và IETF.
4.3.4 So sánh giữa MGCP, SIP và H.323
MGCP khác với SIP và H.323 ở một số điểm như sau:
- MGCP là giao thức kiểu chủ/tớ, trong khi SIP và H.323 là giao thức ngang cấp
- MGCP được sử dụng giữa MG và MGC
Hình 4.18 Quan hệ giữa H.323 Gateway và MGC, MG
MGCP được phát triển để phân tách chức năng báo hiệu và thiết lập đường truyền Khi MGC (Softswitch) nhận yêu cầu thiết lập cuộc gọi SIP hoặc H.323, nó sử dụng giao thức MGCP để điều khiển Gateway, từ đó thiết lập phiên kết nối giữa hai đầu cuối.
Chức năng báo hiệu đã được tách biệt và được MGC đảm nhiệm Bài viết sẽ xem xét việc thiết lập cuộc gọi trong hai trường hợp: một là trong mạng H.323 và hai là trong mạng MGCP.
Hình 4.19 Báo hiệu thiết lập cuộc gọi trong hai mạng H.323 và MGCP và so sánh quá trình thiết lập cuộc gọi trong mạng H.323 và MGCP
1 Thuê bao nhấc máy và quay số
2 Gateway phân tích và định tuyến cuộc gọi
3 Hai gateway trao đổi thông tin
4 Gateway bị gọi đổ chuông ở số máy bị gọi
1 Thuê bao nhấc máy và quay số
2 Gateway thông báo cho MGC
3 MGC phân tích số, định tuyến và gửi lệnh cho gateway bị gọi để đổ chuông ở số máy bị gọi
4 MGC gửi lệnh cho 2 gateway
5 Hai gateway thiết lập phiên kết nối RTP/RTCP để thiết lập phiên kết nối RTP/RTCP
Giao thức Megaco/H.248
Khi cấu trúc phân tán MG/MGC trở nên phổ biến, nhiều chuẩn giao thức giữa Media Gateway (MG) và Call Server (CS) đã được phát triển Hiện tại, giao thức chủ yếu được sử dụng giữa MG và CS là MGCP hoặc Megaco, thể hiện sự chuẩn hóa trong giao tiếp giữa các thành phần này.
Giao thức MEGACO/H.248 được hình thành từ sự hợp nhất của hai giao thức SGCP và IPDC bởi IETF vào năm 1999, trong khi ITUF cũng phát triển giao thức MDCP Hai giao thức này có nhiều điểm tương đồng, dẫn đến quyết định hợp nhất thành một giao thức duy nhất MEGACO là tên do IETF đặt, trong khi H.248 là tên gọi của ITUT Tài liệu và khuyến nghị liên quan đến MEGACO và H.248 hoàn toàn giống nhau.
H.248 là giao thức hỗ trợ cho H.323 và SIP, cho phép MGC kiểm soát các MG thông qua H.248, đồng thời đảm bảo sự kết nối giữa các phần tử của H.323 và SIP.
Megaco/H.248 là trung tâm của việc thực hiện giải pháp thoại qua gói VoIP
Sản phẩm này có khả năng tích hợp thành nhiều thiết bị như tổng đài trung tâm, máy chủ truy nhập mạng, Modem cáp, PBX và điện thoại IP, nhằm nâng cao hiệu quả cho giải pháp thoại và dữ liệu Hiện tại, tiêu chuẩn Megaco/H.248 đang được phát triển phiên bản 2.
Giao thức Megaco/H.248 sử dụng cả mã nhị phân và mã văn bản, phản ánh sự không thống nhất giữa hai chuẩn để hướng tới một mã thống nhất Mã nhị phân dựa trên chuẩn BER, trong khi mã văn bản dựa trên chuẩn ABNF Hiện nay, mã văn bản ngày càng được ưa chuộng hơn do tính dễ sử dụng và nhanh chóng.
Megaco/H.248 sử dụng UDP và TCP làm giao thức vận chuyển chính Mặc dù có các giao thức vận chuyển khác như ATM và SCTP đang trong quá trình chuẩn hóa, UDP vẫn là lựa chọn ưu tiên trong Megaco/H.248 khi hoạt động trên mạng lõi IP.
Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh mang BICC
Hiện nay, các nhà điều hành mạng đang đối mặt với yêu cầu phát triển mạng, lựa chọn giữa việc tiếp tục phát triển chuyển mạch kênh TDM hoặc giữ nguyên mạng TDM hiện tại và triển khai mạng chuyển mạch gói mới Để giải quyết vấn đề này, giao thức BICC đã được giới thiệu nhằm tách biệt chức năng điều khiển cuộc gọi và chức năng điều khiển kênh mang trong mạng PSTN/ISDN.
BICC do ITUT phát triển nhằm đảm bảo tính tương thích hoàn toàn với mạng hiện tại và hoạt động hiệu quả trong mọi môi trường có khả năng truyền thoại chất lượng cao Việc triển khai BICC được thực hiện với các giới hạn chặt chẽ.
- Phải dựa trên ISUP để tương thích hoàn toàn với các dịch vụ hiện có trên mạng PSTN/ISDN.
- Độc lập với công nghệ thiết lập đường truyền (độc lập kênh mang)
- Sử dụng lại các giao thức báo hiệu hiện có để thiết lập thông tin trên mạng
BICC hỗ trợ các công nghệ truyền thoại như ATM-AAL1, ATM-AAL2 và IP, trong đó mục tiêu ngắn hạn là tương thích với ATM, còn mục đích lâu dài là phát triển IP Bắt đầu từ BICC, các cuộc gọi được thực hiện thông qua các điểm phục vụ giao tiếp (ISN – Interface Serving Nodes), nằm tại biên của mạng PSTN, cho phép kết nối hai mạng BICC với nhau.
4.5.1 Cấu trúc kết nối cuộc gọi của BICC
Hai nhà điều hành mạng BICC có khả năng kết nối thông qua PSTN/ISDN, cho phép mỗi nhà điều hành cung cấp các dịch vụ đa dạng.
Trong mạng PSTN/ISDN, các nút phục vụ chuyển tiếp TSN hoạt động như tổng đài chuyển tiếp, đảm bảo khả năng tương tác với mọi công nghệ chuyển mạch gói Đặc biệt, trong mạng ATM, cấu trúc BICC bổ sung các nút BRN (Bearer Relay Node) để thực hiện chức năng chuyển mạch trung gian cho báo hiệu.
4.5.2 Yêu cầu đối với BICC
Các yêu cầu cho một giao thức báo hiệu được xác định dựa trên các dịch vụ mà nó hỗ trợ và quá trình mô hình hóa chức năng Quá trình này sẽ phân chia chức năng của mạng thành các thực thể khác nhau và thiết lập các quy tắc để trao đổi thông tin giữa các thực thể đó.
4.5.2.1 Yêu cầu về dịch vụ
BICC phải hỗ trợ tất cả các dịch vụ băng hẹp hiện có, do đó, yêu cầu dịch vụ đối với BICC sẽ phụ thuộc vào các dịch vụ mà ISUP hỗ trợ Các dịch vụ của BICC sẽ được xây dựng dựa trên các dịch vụ này, trong đó loại bỏ những dịch vụ không áp dụng trên mạng băng rộng Điều này có nghĩa là BICC sẽ không cung cấp các dịch vụ liên quan đến thiết lập, điều khiển, bảo trì và giải phóng mạch trong từng chuyển mạch TDM cũng như các kênh truyền dẫn giữa các chuyển mạch.
4.5.2.2 Mô hình chức năng BICC
Các Media Gateway (MG) chuyển đổi thông tin của mặt phẳng người dùng sang dạng khác, cho phép mạng IP hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực Các MG được điều khiển bởi Media Gateway Controller (MGC), giúp phân chia trách nhiệm giữa các mô-đun vật lý Do đó, BICC cũng phân chia các điểm phục vụ thành các phần tương ứng theo cấu trúc của MG/MGC.
Trong mô hình chức năng của BICC, CSF (Signal Control Function) đảm nhận các thủ tục điều khiển cuộc gọi, trong khi BCF (Bearer Control Function) quản lý việc thiết lập đường truyền MMSF thực hiện các chức năng của MG mà không tham gia vào các chức năng điều khiển Việc chuẩn hoá BICC tập trung vào việc hỗ trợ các dịch vụ băng hẹp trên mạng băng rộng, dẫn đến việc BCF và MMSF được nhóm lại thành khối chức năng kênh mang BIWF (Bearer Interworking).
Function) BICC cho phép giao diện giữa BCF và MCF là giao diện mở, giao diện BMC
Hình 4.22 Mô hình chức năng của BICC
Một cấu trúc phổ biến trong BICC là bộ điều khiển cuộc gọi với nhiều MG (hình 4.23) Để đáp ứng nhu cầu hỗ trợ mạng di động, thường có một BIWF được điều khiển bởi nhiều CSF (hình 4.24).
Hình 4.23 Cấu trúc điều khiển cuộc gọi loại 1
Hình 4.24 Cấu trúc điều khiển cuộc gọi loại 2
BICC - CS1 (BICC Capacity Set 1) và BICC - CS2 (BICC Capacity Set 2) là hai phiên bản chính của BICC BICC CS1, ra đời vào cuối năm 1999 và đầu năm 2000, cho phép các nhà khai thác chuyển dần sang mạng chuyển mạch gói Phiên bản này cho phép chèn một đoạn ATM vào mạng băng hẹp hiện có mà không làm ảnh hưởng đến các tính năng và dịch vụ ISUP hay NI Nó được thiết kế để hoàn toàn tương thích với ISUP, đồng thời thông tin của ISUP không liên quan đến BICC sẽ được truyền thông suốt qua BICC.
BICC - CS1 cung cấp tính năng tùy chọn nén/giãn và điều chỉnh nén/giãn mà ISUP không có, cho phép BICC hoạt động độc lập với mã truyền Tính năng này cải thiện chất lượng thoại khi kết nối giữa các mạng sử dụng các bộ mã hóa thoại khác nhau.
BICC - CS2 là phiên bản nâng cấp từ BICC – CS1, tích hợp hầu hết các tính năng của một tổng đài nội hạt Phiên bản này giới thiệu dịch vụ chuyển đổi kênh mang (Bearer Redirection), cho phép chuyển đổi kênh mang mà không làm gián đoạn cuộc gọi BICC CS2 còn hỗ trợ mạng IP và khả năng điều khiển nhiều BIWF bởi một CSF hoặc nhiều CSF điều khiển BIWF, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả trong quản lý cuộc gọi.
Giao thức SIGTRAN
SIGTRAN (Signalling Transport) là giao thức báo hiệu giúp giải quyết các vấn đề liên quan đến truyền tải tín hiệu SS7 của mạng PSTN qua mạng IP Giao thức này đảm bảo tính năng và chất lượng của việc truyền tải tín hiệu cho mạng PSTN.
Cấu trúc của SIGTRAN gồm 3 phần chính:
- Tầng thích ứng gồm một số giao thức thích ứng do IETF đưa ra: M2PA, M2UA, M3UA, SUA, IUA.
CẤU HÌNH MẠNG NGN CỦA VNPT
Cấu hình mạng NGN của VNPT
Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã đầu tư xây dựng mạng NGN tại công ty VTN, dựa trên các yêu cầu của VNPT và giải pháp SURPASS của Siemens Mạng NGN của VNPT được cấu trúc theo các hình 5.1 và 5.2 dưới đây.
CBG,BCN,TNN,TQG, HCG
52 E1 hiQ 20/ 30 hiQ 4000 hiQ 9200 hiR 200 Net Manager hiQ 20/30 hiQ 4000 hiQ 9200 hiR 200 Net Manager
9STM-1 DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector
VMS 2 GPC 2 VTI2 BDTW2 PSTN-HCM
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( LDG, NTN , BTN )
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( DNI )
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( BPC, TNH )
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( BDG )
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( VTU )
DSLAM /DSLAM HUB / ATM Connector ( CTO)
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( BLU, STG, CMU )
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( TGG, LAN, DTP)
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( AGG, KGG)
ATM Connector ( HUE, QBH, QTI)
PSTN-HUE PSTN -QBH PSTN-QTI MG-HUE
ATM Connector ( DNG,QNM,QNI)
PSTN- DNG PSTN -QNM PSTN- QNI VMS 3 VTI 3
PSTN-GLI PSTN- DLK PSTN-KTM
Service Provider VTI VoIP Network
CBG,BCN,TNN,TQG,HCG
52 E1 hiQ 20/30 hiQ 4000 hiQ 9200 hiR 200 Net Manager hiQ 20 /30 hiQ 4000 hiQ 9200 hiR 200 Net Manager
9STM-1 DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( LDG, NTN, BTN )
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( DNI )
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( BPC,TNH )
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( BDG)
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( VTU)
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( CTO)
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( BLU, STG, CMU )
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( TGG, LAN, DTP)
DSLAM /DSLAM HUB/ ATM Connector ( AGG, KGG)
ATM Connector ( HUE, QBH, QTI)
PSTN-HUE PSTN-QBH PSTN-QTI MG-HUE
ATM Connector ( DNG,QNM,QNI)
PSTN-DNG PSTN-QNM PSTN-QNI VMS 3 VTI 3
PSTN-GLI PSTN-DLK PSTN-KTM
International VPN Service Provider VTI VoIP Network
Mạng VoIP cho VNPT là giải pháp trung kế ảo SURPASS có những thành phần sau:
- HiQ9200 V4: bộ điều khiển Media GateWay và Server đặc tính cuộc gọi;
- HiG1000 V3T: Media GateWay cho VoIP;
- NetM: NetManager cùng với NetBase và các ứng dụng
Cho thuê bao H323 và những ứng dụng thế hệ sau thì có thêm các thành phần sau đây:
- HiQ20: server đăng ký và định tuyến;
- HiQ4000: nền tảng dịch vụ mở
Các thiết bị này được lắp đặt tại các tỉnh và thành phố, với hai trung tâm xử lý chính đặt tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, cụ thể là thiết bị H í hiQ4000.
Hình 5.3: Cấu hình tại Hà Nội
Hình 5.4: Cấu hình tại Thành Phố Hồ Chí Minh
Hình 5.5: Cấu hình tại các tỉnh Toàn bộ mạng NGN của VNPT gồm 2 bộ chuyển mạch HiQ9200 đặt tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh
HiQ9200 tại Hà Nội điều khiển các HiG1000 ở miền Bắc và miền Trung, trong khi HiQ9200 tại thành phố Hồ Chí Minh quản lý các Media Gateway ở miền Nam.
Kích thước của hiQ9200 chủ yếu phụ thuộc vào số cổng điều khiển và các thuộc tính của nó
Cấu hình tại tất cả các tỉnh trừ Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh thì đều giống nhau và được trình bày trong hình 5.6
Tại mỗi tỉnh đều có các thiết bị sau:
Media Gateway hiG1000 làm nhiệm vụ chuyển đổi luồng dữ liệu TDM sang dạng gói IP và ngược lại;
Luồng dữ liệu TDM từ tổng đài Bưu điện tỉnh sẽ được chuyển đổi thành các gói tin IP tại hiG1000, sau đó được gửi đến router biên để định tuyến vào mạng lõi.
5.3 ĐẶC ĐIỄM MẠNG NGN CỦA VNPT.
Mạng NGN có một số đặc điểm sau đây:
Trong giải pháp SURPASS cho cuộc gọi VoIP, Siemens đã sử dụng Virtual Trunking (trung kế ảo)
MCCP hiQ 9200 Softswitch Media Gateway Controller
Hình 5.6: kiến trúc Virtual Trunking Trong mô hình này, cuộc gọi phone to phone sẽ được thực hiện bằng trung kế ảo qua mạng IP :
Trước tiên, tổng đài PSTN A sẽ chiếm một trung kế nối tới hiG
A, đồng thời, CIC (Circuit Identification Code) của kênh đó sẽ được gởi tới hiQ 9200 qua bản tin IAM của báo hiệu số 7;
Số kênh CIC này sẽ được hiQ 9200 chuyển từ SS7 sang MGCP và được gởi xuống hiG A qua mạng IP;
6hiG A gởi trả địa chỉ IP của mình cho hiQ 9200;
hiQ9200 sẽ chọn một trung kế phía thu (giữa tổng đài PSTN B với hiG B) thông qua bản tin ISUP của C7 (IAM);
HiQ9200 gởi địa chỉ IP của HiG A cho HiG B;
HiG B gởi trả địa chỉ IP của nó cho HiQ 9200;
HiQ 9200 gởi địa chỉ IP của HiG B cho HiG A;
HiQ 9200 gởi bản tin COT (Continuity Test) tới tổng đài B Tổng đài B gởi trả bản tin ACM cho HiQ 9200;
HiQ 9200 gởi trả bản tin ACM cho tổng đài A
Như vậy, cuộc gọi thành công, kênh thoại (RTP–Realtime Transport Protocol) sẽ được kết nối
PSTN PSTN hiG 1000 /1200 ( A ) hiG 1000 /1200 ( B ) hiQ 9200
2: MGCP (CRCX ): Create Connection 3: MGCP resp: hiG(I) IP-addr +……
4 :SS 7: Trunk seizure (IAM) 5: MGCP (CRCX) Create Conn + hiG (I) IP addr +
6: MGCP resp : hiG(E) IP-addr +
7: MGCP (MDCX) :hiG(E) IP -addr +
8:SS 7: Continuity Test (COT) 9:SS7 : Connect (ACM,ANM) 10:SS 7:Connect (ACM, ANM)
SS 7: Release ( REL) SS7 : Release Complete (RLC)
MGCP resp SS7: Release Complete (RLC)
Hình 5.7: thứ tự bản tin của mô hình Virtual Trunking
Ngoài VoIP, mạng SURPASS còn hổ trợ Fax Over IP, Modem Over
IP và ISDN data over IP:
IP/MPLS Core Network hiG 1000
Turn off echo-cancellation and VAD/CNG
Fax can be sent with:
In-band recognition of fax tone (2100 Hz ) Ajust jitter buffer
Turn off echo-cancellation and VAD/CNG
IP/MPLS Core Network hiG 1000
Turn off echo-cancellation and VAD/CNG
In-band recognition of modem tone (2100 Hz ) Ajust jitter buffer
Turn off echo-cancellation and VAD/CNG
Đặc điểm mạng NGN của VNPT
ISP or Enterprise ISDN User PoP
- hiG recognize ISDN data traffic
- Turn off echo-cancellation and VAD/CNG
Hình 5.10: ISDN Data over IP
5.3.2 Giao tiếp giữa các HiQ 9200 với nhau
Trong cấu hình mạng NGN của VNPT, có hai chuyển mạch mềm HiQ9200 được đặt tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh Hai thiết bị này giao tiếp với nhau thông qua giao thức BICC (Bearer Independent Call Control).
SS7-ISUP hiQ 9200 Softswitch hiQ 9200 Softswitch
Hình 5.11: giao tiếp giữa các hiQ bằng BICC
PSTN PSTN hiG 1000/hiG 1200 ( A ) hiG 1000/hiG 1200 ( B ) hiQ 9200 (A)
1.SS7: Trunk seizure (IAM) 2: MGCP (CRCX ): Create Connection 3: MGCP resp: hiG(I) IP-addr +……
4:BICC*: IAM hiG(I) IP-addr +….
5: SS7 Trunk seizure (IAM) 6: MGCP (CRCX):hiG (I) IP-addr +
7: MGCP resp: hiG (E) IP-addr +
8:BICC*: APM hiG(E) IP-address +
9:MGCP (MDCX): hiG (E) IP-address +
13:SS7:Connect (ACM,ANM) hiQ 9200(B)
14: BICC* ACM,ANM 15:SS7:Connect (ACM,ANM)
Hình 5.12: thứ tự bản tin giao tiếp giữa các hiQ Quá trình thực hiện cuộc gọi như sau:
Trước tiên, tổng đài PSTN A sẽ chiếm một trung kế nối tới HiG
A đồng thời CIC (Circuit Identification Code) của kênh đó sẽ được gởi tới HiQ9200 qua bản tin IAM của báo hiệu số 7;
Số kênh CIC này sẽ được HiQ9200 A chuyển từ SS7 sang MGCP và được gởi xuống HiG A qua mạng IP;
HiG A gởi trả địa chỉ IP của mình cho HiQ9200 A;
Bản tin này sẽ được chuyển tiếp đến hiQ9200 B qua BICC;
HiQ9200 B sẽ chọn một trung kế phía thu giữa tổng đài PSTN B với HiG B thông qua bản tin ISUP của C7 (IAM);
HiQ9200 B gởi địa chỉ IP của HiG A cho HiG B;
HiG B gởi trả địa chỉ IP của nó cho HiQ9200 B;
Địa chỉ IP của HiG B được HiQ9200 B gởi tới HiQ9200 A qua BICC;
HiQ9200 A chuyển tiếp, gởi địa chỉ IP của HiG B cho HiG A;
HiQ9200 gởi bản tin COT (Continuity Test) tới tổng đài B Tổng đài B gởi trả bản tin ACM cho HiQ9200 B;
HiQ9200 A gởi trả bản tin ACM cho tổng đài A
Như vậy, cuộc gọi thành công, kênh thoại RTP (Realtime Transport Protocol) sẽ được kết nối
5.3.3 Báo hiệu trong mạng NGN
Trong mạng SURPASS, báo hiệu số 7 được áp dụng nhưng không sử dụng phương pháp báo hiệu trực tiếp (TDM) giữa tổng đài local và Softswitch Thay vào đó, mạng sử dụng Signaling Backhaul, thiết lập một kênh 64Kbps Nailed-up-connection qua mạng IP để làm kênh báo hiệu, với các thông số IP và UDP nguồn.
IP, UPD đích cố định cố định và chỉ dành riêng làm kênh báo hiệu
G.711 (as for fax /data calls ) Admin by NetM via SNMP Used hiG port not controlled by hiQ hiG 1000 hiQ 9200
G.711 etc hiG ports controlled by hiQ
Hình 5.13: Mô tả về báo hiệu trong mạng NGN 5.3.4 QoS trong mạng NGN
Chất lượng dịch vụ (QoS) của hệ thống phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng mạng IP Có bốn yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến chất lượng cuộc thoại, bao gồm Codec của Gateway, độ trễ (Delay), độ biến thiên (Jitter) và tỷ lệ mất gói (Packet Loss) trong mạng IP.
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành viễn thông, mạng viễn thông hiện nay đang chuyển mình sang mạng thế hệ mới NGN Điều này đặt ra nhiều vấn đề quan trọng như kiến trúc mạng, mạng truyền tải và mạng chuyển mạch Sự chuyển đổi từ mạng TDM và truyền số liệu sang mạng thế hệ sau là một xu hướng tất yếu trong ngành.
Mạng NGN là yếu tố cần thiết cho sự phát triển của doanh nghiệp viễn thông, giúp họ trở thành nhà cung cấp dịch vụ mới trong môi trường cạnh tranh và hội nhập Đồng thời, mạng này cho phép duy trì các dịch vụ cũ như VoIP Điểm nổi bật của NGN là tích hợp mạng cố định, di động và Internet trên nền tảng hạ tầng mạng duy nhất là IP - MPLS.
Luận văn này cung cấp cái nhìn sâu sắc về mạng NGN và các dịch vụ của nó, giúp những người làm trong lĩnh vực viễn thông hiểu rõ hơn về tiềm năng của mạng
Nghiên cứu và xây dựng mạng thế hệ sau (NGN) của VNPT là một nhiệm vụ chiến lược quan trọng, cần được thực hiện một cách quy mô và hệ thống Hy vọng rằng quan điểm này sẽ thúc đẩy sự phát triển công nghệ mạng viễn thông tại Việt Nam.
Một lần nữa em xin gởi lời cám ơn chân thành của mình tới PGS.TS
Nguyễn Quốc Trung là người hướng dẫn trực tiếp giúp em hoàn thành luận văn, cùng với sự hỗ trợ từ tập thể các thầy cô tại Trung tâm bồi dưỡng và đào tạo sau đại học của trường Đại học.
Học Bách Khoa Hà Nội đã mang đến cho tôi nhiều cơ hội quý giá, và sự hỗ trợ từ bạn bè, đồng nghiệp cùng người thân đã góp phần quan trọng trong việc hoàn thành luận văn này một cách hiệu quả.
Hà Nội, năm 2007 Sinh viên