Phát triển trung tâm nhắn tin đa phương tiện -MMSC cho mạng di động Việt Nam
Lĩnh vực Công nghệ thông tin PHáT TRIểN TRUNG TÂM NHắN TIN ĐA PHƯƠNG TIệN- MMSC CHO MạNG DI ĐộNG VIệT NAM ThS. Nguyễn Kim Quang, KS. Nguyễn Trung Kiên,KS.Nguyễn Thanh Thủy Trung tâm Công nghệ thông tin Tóm tắt: Gần đây, với sự nâng cấp mạng di động GSM lên 2,5G, một loạt dịch vụ mới cũng đang đợc phát triển và đợc đa tới cho khách hàng. Rất nhiều hãng trên thế giới hớng tới thị trờng sôi động này. Trung tâm CNTT CDIT cũng đã tiến hành các nghiên cứu liên quan và gần đây đã tiến thành phát triển hệ thống nhắn tin đa phơng tiện (MMSC-Multimedia Message Service Center). Bài báo này không có ý định giới thiệu về các lý thuyết liên quan đến MMS, mà trực tiếp trình bày về một số vấn đề trong việc thực hiện hệ thống và các kết quả đã đạt đợc. Các lý thuyết liên quan có thể tham khảo trực tiếp tại địa chỉ và các địa chỉ trong phụ lục. 1.Giới thiệu chung Đối với các nhà khai thác dịch vụ di động, doanh thu từ các dịch vụ chuyển mạch kênh truyền thống đang mất dần u thế. Thay vào đó là các dịch vụ gia tăng và dịch vụ truyền số liệu. Khác với dịch vụ nhắn tin SMS, MMS là dịch vụ đợc phát triển dựa trên kênh số liệu và đòi hỏi băng thông rộng, nó cho phép các thuê bao di động trao đổi các bản tin đa phơng tiện bao gồm cả text, âm thanh, hình ảnh, video. Có thể nói dịch vụ nhắn tin đa ph ơng tiện là một bớc tiến rất lớn trong công nghệ nhắn tin vì nó có sự đột phá rất lớn trong việc hỗ trợ các dạng bản tin đa phơng tiện khác nhau từ chỗ các bản tin ngắn có độ dài hữu hạn của SMS. MMS đã đợc tổ chức 3GPP chuẩn hoá nh là một chuẩn chính thức. Nó cung cấp một môi trờng thông minh cho dịch vụ nhắn tin đa phơng tiện nhờ sự kết nối liên mạng với các mạng nhắn tin khác nhau để cung cấp khả năng gửi bản tin Multimedia từ máy di động ra Email, VASP và ngợc lại. MMS không chỉ đơn thuần cung cấp dịch vụ nhắn tin, mà còn là công nghệ nền tảng phục vụ cho việc phát triển các dịch vụ giá trị gia tăng, đem lại doanh thu lớn đối với các nhà khai thác nh: Dịch vụ quảng cáo sinh động trên mạng di động, dịch vụ tìm đờng, Download Game, Video On Demain . Học viện Công nghệ BCVT Hội nghị Khoa học lần thứ 5 Phone to Phone Phone to Email VASP to Phone PLMN PLMN Internet Internet VAS Email Client Email Server Foreign MMSC MMSC Hình 1: Vị trí của MMSC trên mạng cung cấp dịch vụ 2. Các vấn đề việc phát triển hệ thống MMSC Chức năng và các mặt cắt giao tiếp của một hệ thống MMSC đợc mô tả trong hình 2. MM1 MM6 MM7 MM4 MM1 MM3 . Relay MMS User Agent A External Server #1 (e.g. E-Mail) External Server #2 (e.g. Fax) External Server #N Foreign MMS Relay/Server MMS User Agent B Server MMS Relay/Server MM2 External Server #3 (e.g. UMS) MM5 MMS User Databases HLR MMS VAS Applications MM8 Billing System Hình 2: Các mặt cắt giao tiếp của MMSC MMSC là một hệ thống chủ yếu là phần mềm nhng rất phức tạp, một số điểm quan trọng trong phát triển hệ thống cần quan tâm nh: 2.1. Lợng thông tin trong các bản tin MMS lớn và phức tạp Hệ thống MMSC nhận thông tin đến từ các EI với các dạng dữ liệu và độ lớn rất khác nhau, có thể từ vài byte đến vài trăm kbyte, dữ liệu có thể là text, image , audio, video . Các loại máy đầu cuối khác nhau có năng lực rất khác nhau về kiểu dữ liệu đợc hỗ trợ, kích thớc màn hình, độ phân giải ảnh, dung lợng bộ nhớ . MMSC cần phải biến đổi dữ liệu phù hợp với đầu cuối trớc khi phát tới đích. Dới đây là các dạng dữ liệu phổ biến đợc và cần phải hỗ trợ trong hệ thống MMSC: Văn bản Các văn bản dới dạng text plane, UTF8 Các ngôn ngữ đánh dấu (Markup Language Document): Học viện Công nghệ BCVT Lĩnh vực Công nghệ thông tin xHTML, WML2.0, WML1.0, mHTML, HDML, HTML, SMIL XSL stylesheet rule Dữ liệu âm thanh Do các đầu cuối của rất nhiều hãng khác nhau hỗ trợ các kiểu dữ liệu âm thanh khác nhau, vì vậy khi dạng dữ liệu của các đầu cuối khác nhau thì cần có sự chuyển đổi (convert) Các dạng dữ liệu Audio MIDI, AMR, AMR-WB, MP3, WAV, AAC, G723.1 Sampling Rate / Bit-rate adaption Dữ liệu hình ảnh Cũng nh âm thanh, hệ thống cũng phải thực hiện chuyển đổi rất nhiều khuôn dạng dữ liệu hình ảnh: BMP, WBMP, GIF, JPEG, PNG Image clipping/scaling Ngoài ra, cần chuyển đổi giữa các dạng dữ liệu Video nh: MPEG1, MPEG2, MPEG4, H.263, 3GPP, Bitrate adaption 2.2. Rất nhiều thủ tục và giao thức truyền thông phức tạp SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Giao thức truyền nhận mail đơn giản, đợc làm kênh mang (bearer) trên interface MM4. MMSC phải thực hiện chức năng của cả Email server và Client để gửi và nhận mail từ các Email server và các MMSC khác. Tại interface MM3, SMTP đợc sử dụng trực tiếp để gửi và nhận mail từ các mail server trên Internet. HTTP (Hyper text transfer protocol):Giao thức này đợc dùng làm kênh mang để truyền dữ liệu trên giao tiếp MM7. MMSC cũng đóng vai trò nh Web server (để các VASP kết nối vào) và Web client (để gửi các yêu cầu đến các Web Server hay các VASP) PAP (push access protocol): Giao thức để kết nối hệ thống MMSC với Push Proxy gateway để push bản tin notify tới máy di động SNMP (Simple network management protocol): Giao thức quản lý mạng đơn giản, đ- ợc tích hợp vào hệ thống để quản trị giám sát hệ thống MMSC. SOAP (Simple Opject Access Protocol): Giao thức hố trợ trao đổi thông tin tại giao tiếp MM7, cho phép gửi tin từ các VASP hay Content provider đến các đầu cuối di động và ngợc lại MMx: Các giao thức đợc định nghĩa bởi 3GPP, nó hoạt động phía trên các giao thức khác nh SMTP, HTTP . 2.3. Xử lý nhiều yêu cầu kết nối đồng thời vào hệ thống Hệ thống MMSC xử lý dịch vụ đáp ứng cho một lợng lớn khách hàng đồng thời và dữ liệu đầu vào có tính ngẫu nhiên cao Học viện Công nghệ BCVT Hội nghị Khoa học lần thứ 5 3.Thiết kế và phát triển hệ thống MM3 Agent MMSC Kernel Transcoding MM4 Agent ACSMM1 Agent MM7 Agent Straeming Server MMSC System PULL Gateway Push Gateway WAP Gateway Foreign MMSC INTERNET VAS Application EMail Server OAM WorkStation OAM WorkStation Mobile Network Router Server Message Store IPC Channel Hình 3: Cấu trúc hệ thống MMSC của CDIT Hệ thống MMSC đã đợc Trung tâm CNTT-CDIT thiết kế và phát triển từ đầu năm 2003, cho đến nay đã cơ bản hoàn thành, thiết kế này đảm bảo giải quyết các vấn đề phức tạp đặt ra của của hệ thống đã nêu ra ở trên Hình vẽ 3 mô tả cấu trúc hệ thống MMSC của CDIT. Cấu trúc đợc thiết kế phân tán và có thể chạy trên 1 hay nhiều server khác nhau tuỳ thuộc lu lợng cần đáp ứng. Một số kỹ thuật đợc nhóm phát triển thực hiện và ứng dụng vào hệ thống gồm: 3.1 Kỹ thuật truyền thông đa điểm tốc độ cao Hệ thống ở đây sử dụng lại modul IPC tốc độ cao đã phát triển trớc đây, IPC này có trển truyền bản tin kích thớc 4096 byte và đạt tốc độ rất cao. IPC đợc dùng truyền các thông tin điều khiển giữa các node của hệ thống MMSC 3.2. Kỹ thuật Realtime DB Realtime DB đợc sử dụng trong modul kernel trong hình vẽ 3, nó liên quan đến các cơ chế xử lý, đánh lịch phân phát bản tin, tạo cớc .Đây là CSDL tự phát triển có khả năng truy xuất tốc độ cao đã dùng trong hệ thống SMSC trớc đây. 3.3. Kỹ thuật truyền file đa điểm, linh hoạt và tốc độ cao Do Trancoding Server và các EI có thể làm việc trên các server khác nhau, một cơ chế truyền file phải đợc xây dựng để truyền các file giữa các EI và Trancoding server. Không thể sử dụng FTP ở đây vì việc truyền file trong hệ thống cần đáp ứng nhanh và vừa phải truyền Học viện Công nghệ BCVT Lĩnh vực Công nghệ thông tin và nhận file. Nhóm phát triển đã tự phát triển một thủ tục truyền file đa điểm sử dụng UDP thay cho TCP. 3.4. Xử lý bài toán phục vụ đám đông Chức năng xử lý dữ liệu đợc thiết kế trong modul transcoding server. Trancoding server có chức năng chính là chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu và phục vụ các yêu cầu từ các EI. Chuyển đổi dạng dữ liệu âm thanh, hình ảnh, videoclip là các công việc chiếm rất nhiều tài nguyên hệ thống (CPU, RAM), làm việc với các loại dữ liệu này đòi hỏi rất nhiều đến các thủ tục cấp phát và giải phóng bộ nhớ vì kích thớc bản tin không xác định trớc và tính động của dữ liệu rất cao ., vì vậy, trong thiết kế hệ thống MMSC, Trancoding Server đợc tách riêng và chạy trên một server độc lập. Các dữ liệu của các khách hàng này cần thời gian phân tích, chuyển đổi và xử lý khá lớn, vì vậy, nếu xử lý tuần tự các dữ liệu này sẽ là không công bằng cho ngời dùng cuối. Trong thiết kế này, mỗi khi một EI nào đó muốn chuyển đổi dữ liệu, nó thực hiện truyền yêu cầu chuyển đổi (qua IPC) và truyền dữ liệu (qua thủ tục truyền file) đến Trancoding Server. Trancoding Server sẽ khởi động một thread để xử lý riêng cho yêu cầu này. Khi công việc chuyển đổi kết thúc, Trancoding Server sẽ truyền kết quả về EI yêu cầu và sau đó, thread dành cho yêu cầu này sẽ tự động kết thúc. Với nguyên tắc này, Transcoding Server đảm bảo việc xử lý công bằng cho các yêu cầu. Với những bản tin đơn giản, kích thớc nhỏ sẽ cần thời gian xử lý ít hơn các bản tin khác. Trancoding Server đã đợc phát triển và hỗ trợ hầu hết các dạng dữ liệu của các đầu cuối di động đang có trên thị trờng hiện nay và vẫn tiếp tục đợc bổ sung khi có thêm các dạng dữ liệu mới. Kết luận Đến nay, hầu hết các thành phần của hệ thống đã đợc phát triển và kiểm tra trực tiếp trên mạng lới và đã có thể áp dụng trực tiếp cung cấp dịch vụ trên mạng di động. Các dịch vụ đã đợc hỗ trợ bởi hệ thống MMSC đến thời điểm này gồm: - Nhắn tin MMS từ đầu cuối đến đầu cuối di động - Nhắn tin từ máy di động đén Email và ngợc lại - Nhắn tin từ máy đi động đến VAPS và ngợc lại Riêng chức năng roamming đang đợc tiếp tục hoàn thiện và sẽ kết thúc trong tháng 8. Việc chế tạo thành công hệ thống MMSC trong nớc sẽ nâng cao tính chủ động trong việc cung cấp các dịch vụ mới cho khách hàng, làm phong phú các loại hình dịch vụ tăng doanh thu cho Ngành, đồng thời cũng kích thích các dịch vụ tốc độ cao trên các thế hệ mạng di động 2,5 G và 3 G sau này. Tài liệu tham khảo - www. WapForum.com - www. IEC.org - www.3GPP.com Phụ lục từ viết tắt GRPS General Packet Radio Service MMS Multimedia Message Service WAP Wireless Application Protocol WG WAP Gateway Học viện Công nghệ BCVT Hội nghị Khoa học lần thứ 5 XML eXtensible Markup Language HTTP Hyper text transfer protocol SOAP Simple Opject Access Protocol SMTP Simple mail transfer protocol SNMP Siple network management protocol MMSC Multimedia message service center IPC Inter processes communication CSDL Cơ sở dữ liệu PAP Push Access Protocol SMS Short mesage service 3GPP 3nd Generation partnership project VASP Value added service protocol Học viện Công nghệ BCVT