Sự phát triển của công nghệ viễn thông cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng dẫn đến sự ra đời công nghệ mạng thế hệ mới NGN (Next Generation Network). NGN là một mạng có kiến trúc đồng nhất, có khả năng hội tụ, tích hợp với các công nghệ và dịch vụ viễn thông tốc độ cao đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu. NGN cho phép các nhà khai thác viễn thông chi phí đầu tư thấp nhưng có khả năng thu lợi nhuận cao. Một trong những công nghệ nền tảng của NGN là công nghệ chuyển mạch mềm Softswitch. Softswitch là hệ thống phần mềm điều khiển phân tán đảm bảo khả năng điều khiển cuộc gọi và xử lý báo hiệu trong mạng thế hệ mới. Vì thế việc nghiên cứu phần này là hết sức quan trọng và có ý nghĩa. Đó cũng là mục đích của đồ án này. Đặc biệt đồ án sẽ đi sâu vào tìm hiều cụ thể về vai trò, kiến trúc, chức năng của chuyển mạch mềm Softswitch trong mạng thế hệ mới.
LỜI CẢM ƠN Trong thời gian tìm hiểu thực hiện, đồ án em hoàn thành, để đạt kết em cố gắng nhận giúp đỡ thầy cô bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô cung cấp kiến thức để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đặc biệt thầy giáo Ks Đỗ Đình Lực hướng dẫn em suốt thời gian qua Mặc dù hoàn thành, khả hạn chế nên báo cáo em nhiều thiếu sót, em mong nhận góp ý thầy cô bạn để báo cáo em hoàn thiện LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan rằng, nội dung đồ án kết trình tìm hiểu nghiên cứu thực thân, dựa sở nghiên cứu lí thuyết, kiến thức chuyên ngành hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo Đỗ Đình Lực Nếu lời cam đoan không thật em xin chịu toàn trách nhiệm Thái Nguyên, tháng năm 2014 Sinh viên Nguyễn Thị Hương MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết Tên đầy đủ mô tả tắt ACF Admission Confirm - Xác nhận ACK Acknowlodgment - Báo nhận A-F Acouting – Function - Chức tính cước AGW Acceess Gateway – Cổng truyền thông truy nhập API Application Programming Interface - Giao diện lập trình ứng dụng AS Application Server - Máy chủ ứng dụng AS-F Application Server Function - Chức máy chủ ứng dụng ATM Asynchornous Tranfer Mode - Chế độ truyền tải không đồng BICC Bearer Independent Call Control – Giao thức điều khiển gọi tệp tin CAS Channel Associated Signalling - Báo hiệu kênh chung DNS Domain Name Server - Tên miền máy chủ DSP Digital Signal Processors - Bộ xử lý tín hiệu số IETF Internet Engineering Task Force - Uỷ ban tư vấn kĩ thuật Internet IN ISDN ISP Intelligent Network - Mạng thông minh Intergrated Services Digital Network - Mạng số tích hợp đa dịch vụ Internet Service Provider - Nhà cung cấp dịch vụ Internet IW-F Interworking Function - Chức liên kết mạng MCU Multi-point Control Unit - Khối điều khiển đa điểm MGC-F MGC Function - Chức MGC MG-F MG Function - Chức MG MTP Message Tranfer Part - Phần truyền tải tin NGN Next Generation Network - Mạng hệ PRI PSTN Primary Rate Interface - Giao diện tốc độ bít sở Public Switched Telephony Network - Mạng điện thoại công cộng QoS Quality of Service - Chất lượng dịch vụ RAS Remote Access Server - Máy chủ truy nhập từ xa SG Signalling Gateway - Cổng báo hiệu SIP Session Initiation Protocol - Giao thức khởi tạo phiên SIGTRA Signalling Transport - Truyền tải báo hiệu N TDM Time Division Multiplexing - Ghép kênh phân chia theo thời gian TGW Trunk Gateway - Cổng trung kế UDP User Datagram Protocol - Giao thức gói tin nguòi sử dụng VoIP Voice over IP - Thoại qua IP VPN Virtual Private Network - Mạng riêng ảo WDM Warelength Division Multiplexing - Ghép kênh phân chia theo bước sóng xDSL x Digital Subcriber Line Đuờng dây thuê bao số LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển công nghệ viễn thông với gia tăng nhu cầu khách hàng dẫn đến đời công nghệ mạng hệ NGN (Next Generation Network) NGN mạng có kiến trúc đồng nhất, có khả hội tụ, tích hợp với công nghệ dịch vụ viễn thông tốc độ cao đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu NGN cho phép nhà khai thác viễn thông chi phí đầu tư thấp có khả thu lợi nhuận cao Một công nghệ tảng NGN công nghệ chuyển mạch mềm Softswitch Softswitch hệ thống phần mềm điều khiển phân tán đảm bảo khả điều khiển gọi xử lý báo hiệu mạng hệ Vì việc nghiên cứu phần quan trọng có ý nghĩa Đó mục đích đồ án Đặc biệt đồ án sâu vào tìm hiều cụ thể vai trò, kiến trúc, chức chuyển mạch mềm - Softswitch mạng hệ Đồ án tốt nghiệp em trình bày “Hệ thống Softswitch mạng NGN” Bài báo cáo em gồm nội dung sau: - Chương 1: Tổng quan mạng NGN - Chương 2: Softswitch mạng NGN - Chương 3: Các giao thức sử dụng - Chương 4: Mô hệ thống Khi thực đồ án em cố gắng để hoàn thành, song chắn không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp thầy cô bạn để báo cáo em hoàn thiện Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Ks Đỗ Đình Lực – Bộ môn tin học viễn thông tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian thực đề tài CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN 1.1 Khái niệm Mạng viễn thông hệ (NGN- Next Generation Network) xu hướng nhiều nước giới tính chất tiên tiến như: Hội tụ loại tín hiệu, mạng đồng băng thông rộng Tại Việt Nam, lĩnh vực viễn thông phát triển mạnh nhu cầu người dùng loại hình dịch vụ ngày cao NGN mạng hội tụ thoại, video liệu hạ tầng sở dựa tảng IP, làm việc phương tiện truyền thông vô tuyến hữu tuyến NGN tích hợp cấu trúc mạng với cấu trúc mạng đa dịch vụ dựa sở hạ tầng có sẵn, với hợp hệ thống quản lí điều khiển Các ứng dụng bao gồm: Thoại, hội nghị truyền hình tin nhắn hợp voice mail, email fax mail, nhiều dịch vụ tiềm khác Cho tới nay, tổ chức viễn thông quốc tế nhà cung cấp thiết bị viễn thông giới quan tâm nghiên cứu chiến lược phát triển NGN Song chưa có định nghĩa cụ thể xác cho mạng NGN Do đó, định nghĩa mạng NGN nêu hoàn toàn bao hàm nghĩa mạng hệ Bắt nguồn từ phát triển công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN đời mạng có sở hạ tầng thông tin dựa công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ cách đa dạng nhanh chóng, đáp ứng hội tụ thoại số liệu, cố định di động Như vậy, xem NGN tích hợp mạng PSTN dựa kỹ thuật TDM mạng chuyển mạch gói dựa kỹ thuật IP/ATM Nó truyền tải tất dịch vụ vốn có PSTN đồng thời cung cấp cho mạng IP lượng lưu liệu lớn, nhờ giảm tải cho mạng PSTN Tuy nhiên, NGN không đơn hội tụ thoại liệu mà hội tụ truyền dẫn quang công nghệ gói, mạng cố định di động Điều đáng quan tâm làm để tận dụng hết lợi hội tụ Yếu tố hàng đầu tốc độ phát triển nhu cầu truyền dẫn liệu dịch vụ liệu kết tăng trưởng Internet mạnh mẽ Các hệ thống mạng công cộng chủ yếu xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại, truyền liệu thông tin video vận chuyển mạng chồng lấn, tách rời triển khai để đáp ứng nhu cầu Do vậy, chuyển đổi sang hệ thống mạng chuyển mạch gói tập trung tránh khỏi trở thành nguồn tạo lợi nhuận Cùng với bùng nổ Internet toàn cầu, nhiều khả mạng hệ dựa giao thức IP Tuy nhiên, thoại dịch vụ quan trọng thay đổi dẫn đến yêu cầu thoại chất lượng cao qua IP 1.2 Đặc điểm NGN • Sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm (Softswitch) thay thiết bị chuyển mạch phần cứng (Hardware) cồng kềnh Các mạng dịch vụ riêng rẽ kết nối với thông qua điều khiển thiết bị tổng đài • Mạng hội tụ thoại số liệu, cố định di động: Các loại tín hiệu truyền tải theo kỹ thuật chuyển mạch gói, xu hướng tới tiến lên sử dụng mạng IP với kĩ thuật QoS MPLS • Mạng băng thông rộng cung cấp đa dịch vụ: Mạng truyền dẫn quang với công nghệ WDM (Wavelength Division Multiplexing) hay DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) 1.3 Cấu trúc thành phần chức mạng NGN 1.3.1 Cấu trúc phân lớp Cấu trúc NGN bao gồm lớp chức năng: - Lớp truy nhập - Lớp truyền thông - Lớp điều khiển - Lớp ứng dụng/dịch vụ - Lớp quản lí Hình 1.1 Cấu trúc phân lớp mạng NGN Lớp truy nhập dịch vụ: Lớp cung cấp kết nối thuê bao đầu cuối mạng đường trục qua cổng giao tiếp MGC thích hợp Mạng NGN kết nối tới hầu hết thiết bị đầu cuối chuẩn không chuẩn thiết bị truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội bộ, điện thoại số PSTN, di động vô tuyến, di động vệ tinh, vô tuyến cố định, VoiIP… Các thiết bị truy nhập cung cấp kết nối với thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, Lớp MGC chứa tất phần mềm điều khiển, xử lí gọi Lớp thực đặc điểm mức gọi phát triển gọi, chuyển tiếp gọi, hội thoại Lớp MGC thực giao tiếp với MGC thực thể ngang cấp hay cấp khác, MGC quản lý thuộc tính trình giao tiếp Lớp MG thực kết nối lưu lượng tới mạng khác, tương tác với luồng lưu lượng qua ứng dụng báo hiệu kiện Lớp MG điều khiển thuộc tính thiết bị cổng phương tiện (ví dụ giao diện với người dùng) Lớp không liên quan đến việc điều khiển thuộc tính gọi hoạt động theo điều khiển lớp MGC • Các chức giao thức MEGACO Hình 3.13 Chức giao thức MEGACO Giao thức MEGACO/H.248 định nghĩa giao diện điều khiển MGC MG MEGACO cung cấp chức sau: - Điều khiển loại MG khác (TGW, RGW, AGW, MS…) - Hỗ trợ đàm phán định thuộc tính gọi - Có khả xử lí gọi đa người dùng - Hỗ trợ QoS đo lường lưu lượng (các thông tin thống kê sau kết nối) - Thông báo lỗi giao thức, mạng hay thuộc tính gọi • Vị trí giao thức MEGACO mô hình OSI Giao thức MEGACO thực chức ba lớp mô hình OSI lớp ứng dụng, lớp trình diễn, lớp phiên Hình 3.14 Giao thức MEGACO mô hình OSI • Hoạt động giao thức Khi đầu cuối nhấc máy định thực gọi, kiện Offhook phát MG quản lí MG thông báo kiện tới MGC trực thuộc, MGC định MG lệnh để gửi âm báo mời quay số tới đầu cuối đó, đồng thời Digitmap MG cập nhật từ MGC, để phục vụ cho việc thu chữ số gửi toàn số quay MGC Giả sử đầu cuối bị gọi thuộc MG khác quản lí MGC Quá trình thiết lập liên kết tiến hành theo bước sau: Bước 1: MGC yêu cầu MG thứ thiết lập kết nối điểm kết cuối thứ MG phân bố tài nguyên cho kết nối yêu cầu đáp ứng lại tin trả lời Bản tin trả lời chứa thông tin cần thiết để MG thứ hai gửi tin cách tin cậy tới liên kết vừa thiết lập Các thông tin địa IP, tên cổng UDP, TCP hay thông tin đóng gói tin Bước 2: Tương tự, MGC yêu cầu MG thứ hai thiết lập liên kết điểm kết cuối thứ hai MG phân bố tài nguyên cho kết nối sở thông tin tin đáp ứng MG thứ Đến MG thứ hai đáp ứng lại tin chứa thông tin cần thiết nhằm đảm bảo MG thứ gửi tin cách tin cậy tới liên kết vừa thiết lập MG thứ hai Bước 3: Các thông tin tin đáp ứng MG thứ hai gửi tới MG thứ Khi liên kết thiết lập, trình truyền thông diễn theo hai chiều Lưu lượng truyền tải nhờ giao thức RTP hay RTCP Trong trường hợp hai MG quản lí MGC khác nhau, MGC trao đổi thông tin báo hiệu thông qua giao thức báo hiệu từ MGC tới MGC để đảm bảo việc đồng việc thiết lập kết nối tời hai điểm kết cuối CHƯƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SOFTSWITCH 4.1 Giới thiệu Asterisk Asterisk “phần mềm mã nguồn mở” cài đặt lần máy tính PC có giao diện tương ứng kèm với phần cứng, sử dụng PBX với đầy đủ tính cho người sử dụng gia đình, công ty, nhà cung cấp dịch vụ VoIP viễn thông Asterisk cộng đồng mã nguồn mở sản phẩm thương mại Mặt khác kết hợp ứng dụng, hệ thống phân phối, cài đặt hệ điều hành tạo phần mềm đóng gói hoàn chỉnh sẵn sàng để sử dụng tổng đài PBX (Softswitch) Asterisk cho phép khả kết nối thời gian thức mạng PSTN mạng VoIP Vì Asterisk có nhiều tính tổng đài PBX, ta nâng cấp cho tổng đài PBX tồn mà có nhiều thứ - Kết nối nhân viên làm việc từ nhà đến văn phòng PBX thông quan mạng Internet - Kết nối nhiều văn phòng nhiều nơi khác mạng IP, mạng riêng hay mạng Internet - Cho phép nhân viên tích hợp Web email với voicemail - Xây dựng ứng dụng giống IVR cho phép kết nối đến hệ thống hàng đợi bạn hay ứng dụng khác - Cho phép nhân viên làm việc di động truy nhập vào PBX công ty từ nơi với kết nối băng thông rộng hay kết nối VPN Asterisk hệ thống chuyển mạch tích hợp vừa công nghệ truyền thống TDM, vừa chuyển mạch VoIP Hình mô tả bên cho thấy khả giao tiếp hệ thống: giao tiếp với điện thoại Analog thông thường, giao tiếp với thiết bị điện thoại VoIP, giao tiếp với mạng PSTN nhà cung cấp VoIP khác Hình 4.1 Tổng đài Asterisk 4.2 Mô 4.2.1 Yêu cầu xây dựng tổng đài Asterisk Để thực gọi thông qua hệ thống Asterisk cần phải chuẩn bị: Phần cứng - Một PC (cấu hình Core Duo, DDR 1G, 2.2GHz) đóng vai trò tổng đài Asterisk PBX Server - Softphone thực chức Client Phần mềm - Hệ điều hành cho tổng đài: Hệ điều hành CentOS - Gói phần mềm gồm: Asterisk - Phần mềm Softphone: X- Lite, Softphone 3CX 4.2.2 Mô hình Hình 4.2 Mô hình mạng Tổng đài Asterisk thực nhiều ngữ cảnh ứng dụng khác tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng Trong nội dung đồ án trình bày mô hình xử lí chuyển mạch hai thuê bao di động Mô hình tiến hành sau: Hai điện thoại đóng vai trò Client, sử dụng phần mềm X-lite Softphone 3CX để giả lập Để Client thực gọi cho phải thông qua trình xử lí chuyển mạch (chuyển mạch mềm) Server mà cụ thể sử dụng phần mềm Asterisk làm tổng đài PBX Môi trường truyền dẫn làm mạng LAN 4.2.3 Cấu hình tổng đài Asterisk Cấu hình cho Server: Ta cấu sau: - Địa máy chủ: 192.168.1.13 Hình 4.3 Cấu hình cho Server Hình 4.4 Cấu hình cho Server Hình 4.5 Cửa số tùy chỉnh - Địa MAC: 00:0C:29:3C:C7:9C Sau cài đặt, bắt đầu cấu hình Server thông qua giao diện web cách gõ vào trình duyệt địa http://192.168.1.13 Chuyển sang giao diện Admin cách kích chọn vào “Login” góc bên phải hình sau nhập Username Password Hình 4.6 Hình giao diện Admin - Giao diện menu System Status cho biết trạng thái hoạt động server Hình 4.7 Hình giao diện menu System Status Cấu hình giao tiếp Để thực gọi thông qua hệ thống Asterisk cần phải cấu hình: a Server – Asterisk - Tạo extension cho SIP Hình 4.8 Hình giao diện tạo Extensions - Điền thông tin cấu hình vào trường Hình Các trường thông tin Hình 4.10 Hình trường thuộc tính cấu hình - Sau tạo xong danh sách số thuê bao tiến hành Add nên server Hình 4.11 Hình giao diện Add vào Server b Client - SIP phone sử dụng phần mềm 3CXPhone Hình 4.12 Hình thiết lập tài khoản 3CXPhone - Phần mềm X- Lite Hình 4.13 Hình thiết lập tài khoản X- Lite - Hai máy thực gọi Hình 4.14 Hình giao diện hai máy thực gọi KẾT LUẬN Công nghệ chuyển mạch mềm đem lại ưu trội cho mạng NGN chi phí đầu tư mạng NGN thấp nhiều so với mạng tổng đài chuyển mạch kênh, đồng thời triển khai mạng NGN chuyển mạch mềm tạo hội cạnh tranh mặt cung cấp đa dịch vụ, phát triển mạng vận hành bảo dưỡng mạng dễ dàng nhiều so với mạng truyền thông PSTN Trong giai đoạn đầu đa số lưu lượng mạng NGN kết hợp với mạng PSTN thông qua Media Gateway, thời gian tới có nhiều thuê bao sử dụng dịch vụ thoại, truy nhập Internet băng rộng… thông qua Access Gateway Đặc biệt, tương lai giao thức SIP giao thức mạng NGN, theo dịch vụ dựa tảng SIP hướng phát triển tương lai với thiết bị đầu cuối SIP điện thoại IP, chương trình Multimedia PC… Đứng trước nhu cầu phát triển ngày cao khách hàng dịch vụ số liệu dịch vụ tích hợp việc triển khai mạng hệ mà hệ thống chuyển mạch mềm nòng cốt cần thiết giới nói chung Viết Nam nói riêng Tuy nhiên, việc triển khai mạng hệ gặp nhiều khó khăn nhà khai thác Đứng trước lựa chọn xây dựng NGN dựa sở mạng có hay hoàn toàn Do đó, việc tìm hiểu hệ thống chuyển mạch vấn đề thiết thực để đưa giải pháp triển khai phù hợp với tình hình viễn thông năm tới Qua thời gian tìm hiểu, nghiên cứu tổng hợp vấn đề em nắm cách tổng quan hệ thống chuyển mạch mềm mạng NGN Tuy nhiên hạn chế tài liệu lực nên đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn bè để em có hiểu biết để hoàn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình chuyển mạch tổng đài, Mạc Thị Phương [2] Giáo trình mạng truyền số liệu, Mạc Thị Phượng [3] Http://www.welltech.vn/vi/products/75-sp365sip-based-softphone-foritsptelecom-operator-pre-paidpost-paid-application-.html, Ngày 22/5/2014 [4] Http://luanvan.co/luan-van/he-thong-voip-va-tong-dai-asterisk-45704/, Ngày 13/5/2014 [5] http://luanvan.net.vn/luan-van/de-tai-phan-tich-goi-tin-voi-wireshark46811/, Ngày 25/5/2014 ... mềm - Softswitch mạng hệ Đồ án tốt nghiệp em trình bày “Hệ thống Softswitch mạng NGN Bài báo cáo em gồm nội dung sau: - Chương 1: Tổng quan mạng NGN - Chương 2: Softswitch mạng NGN - Chương 3:... quan tâm nghiên cứu chiến lược phát triển NGN Song chưa có định nghĩa cụ thể xác cho mạng NGN Do đó, định nghĩa mạng NGN nêu khơng thể hồn tồn bao hàm nghĩa mạng hệ Bắt nguồn từ phát triển cơng nghệ... phần mạng Mơ tả hoạt động thành phần: • Thiết bị Softswitch Thiết bị Softswitch thiết bị đầu não mạng NGN Nó làm nhiệm vụ điều khiển gọi, báo hiệu tính để tạo gọi mạng NGN xun qua nhiều mạng