Tổng quan về giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng thế hệ tiếp theo (NGN)

MỤC LỤC

Các động lực thúc đẩy sự phát triển của mạng NGN

Kết quả là ngày càng có nhiều dòng lưu lượng số liệu trên mạng PSTN đến mạng Internet và sẽ xuất hiện một giải pháp với định hướng số liệu làm trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạch tương lai, nền tảng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu. Truyền tải dựa trên gói cho phép phân bổ băng tần linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích thước cố định cho thoại, nhờ đó giúp các nhà khai thác quản lý mạng dễ dàng hơn, nâng cấp một cách hiệu quả phần mềm trong các nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ thống.

KHÁI NIỆM VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA NGN 1. Khái niệm

Các đặc điểm của mạng NGN Mạng NGN có bốn đặc điểm chính

Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy rừ ràng là mạng viễn thụng, mạng mỏy tớnh và mạng truyền hỡnh cỏp cuối cựng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta thường gọi là “dung hợp ba mạng”. Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn ở thế bất lợi so với các chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu.

KIẾN TRÚC MẠNG NGN

Kiến trúc chức năng của mạng NGN

Sự thông minh đó nằm trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (softswitch) hay bộ điều khiển cổng phương tiện MGC (Media Gateway Controller) hay tác nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai trò phần tử điều khiển trong kiến trúc mạng mới. Các giao diện mở hướng tới các ứng dụng mạng thông minh (IN – Intelligent Network) và các máy chủ ứng dụng (Aplication Server) mới tạo điều kiện dễ dàng cho việc cung cấp dịch vụ và đảm bảo đưa ra thị trường trong thời gian ngắn.

Cấu trúc vật lý

Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì tích hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay, đó là: lớp ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền tải. Các giao diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng, dễ dàng.

CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG NGN

TRUYỀN TẢI BÁO HIỆU SỐ 7 QUA MẠNG IP – SIGTRAN

  • GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN LUỒNG TRUYỀN TẢI – SCTP

    Nhằm phối hợp được với PSTN, các mạng IP cần truyền tải các bản tin báo hiệu như báo hiệu đường ISDN (Q.931) hay SS7 (như ISUP, SCCP,. …) giữa các nút IP như gateway báo hiệu (SG), bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC) và cổng phương tiện (MG) hoặc cơ sở dữ liệu IP. Những giới hạn đề cập trên đây của TCP là rất đáng phải quan tâm khi muốn truyền báo hiệu số 7 qua mạng IP và do đó, đây là một động lực trực tiếp cho sự ra đời của giao thức SCTP – một giao thức truyền tải mới của SIGTRAN. Về kiến trúc, SCTP nằm giữa tầng tương thích người dùng SCTP và tầng mạng chuyển gói phi kết nối như IP, … Dịch vụ cơ bản của SCTP là chuyển giao tin cậy các bản tin của người dùng giữa các người dùng SCTP đồng mức.

    Sau đó, SG cung cấp sự phối hợp hoạt động giữa các chức năng truyền tải với IP SIGTRAN nhằm truyền tải các bản tin báo hiệu MTP3 đến điểm báo hiệu IP của MTP3 sử dụng MTP2 của SG với tư cách là tầng thấp hơn của. Nếu kết quả của GTT cho một mã điểm SS7 đích (DPC) hoặc DPC/địa chỉ số phân hệ (SSN) của một SCCP đồng mức đặt trong miền IP, kết quả là yêu cầu gửi đến M3UA để định tuyến ra ngoài đến IP đích sử dụng các dịch vụ của tầng SCTP/IP.

    Hình 3.7 và 3.9 minh họa một kiến trúc để mô tả sự khác nhau giữa hai giao thức.
    Hình 3.7 và 3.9 minh họa một kiến trúc để mô tả sự khác nhau giữa hai giao thức.

    CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN NGANG HÀNG

    GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN SIP 1. Các đặc điểm và chức năng của SIP

    • Các khái niệm và các thành phần của hệ thống SIP 1. Các khái niệm
      • Khái quát về hoạt động của SIP
        • Các loại bản tin SIP
          • Kiến trúc mạng và các thành phần của H.323
            • Chồng giao thức sử dụng trong H.323

              Một hội nghị đa phương tiện là một ví dụ của một phiên truyền thông đa phương tiện.” Như được định nghĩa, một bên bị gọi có thể được mời tham gia cùng 1 phiên một vài lần bởi các cuộc gọi khác nhau. (SIP) transaction (giao dịch SIP): Một giao dịch SIP xuất hiện giữa một máy khách và một máy chủ và bao gồm tất cả các bản tin từ yêu cầu đầu tiên được gửi từ máy khách đến máy chủ cho đến phúc đáp cuối cùng được gửi từ máy chủ về máy khách. User agent client (UAC): Một UAC là một ứng dụng khách khởi đầu một yêu cầu SIP User agent server (UAS): Một UAS là một ứng dụng chủ mà nó giao tiếp với người sử dụng khi một yêu cầu SIP được nhận và nó gửi trả lại một phúc đáp cho người sử dụng đó.

              Với sự phát triển mạnh mẽ của thoại gói và thoại IP, phiên bản 2 của H.323 đã ra đời, nó bổ sung sự mô tả các thành phần cấu thành hệ thống, các thông báo, thủ tục cho các cuộc gọi đa phương thức thời gian thực được thiết lập giữa hai hoặc nhiều hơn các thực thể giao tiếp trên mạng gói. Khả năng kết nối các mạng khác nhau này được thực hiện bởi việc phiên dịch giao thức cho việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi, bằng việc chuyển đổi các định dạng truyền thông giữa các mạng khác nhau, và bằng việc trao đổi thông tin giữa các mạng mà kết nối bởi GW. Khi hai bên đồng ý tham gia cuộc thoại sau quá trình bắt tay qua Q.931 thì bước tiếp theo là hai bên thống nhất một cách thức hội thoại phù hợp bao gồm các công việc sau: Thỏa thuận về bộ CODEC được sử dụng, mở hai cổng UDP kề nhau cho các kênh logic truyền và điều khiển dòng thông tin đa phương thức, quản lý kênh logic thông qua việc xác lập máy chủ/máy khách, điều khiển tốc độ truyền dòng bit….

              Đồng thời, họ cũng cho rằng H.323 không có khả năng mở rộng yêu cầu đối với giao thức báo hiệu cho công nghệ chẳng hạn như VoIP, là những công nghệ chắc chắn sẽ phát triển và hỗ trợ các dịch vụ và đặc tính mới.

              Bảng 4.2. Các phương thức SIP
              Bảng 4.2. Các phương thức SIP

              GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP KÊNH MANG – BICC

              Định vị đầu cuối sử dụng E.164 hoặc tên ảo H.323 và phương pháp ánh xạ địa chỉ nếu trong mạng có Gatekeeper. Được thiết kế để hỗ trợ rất nhiều tính năng hội nghị, hình ảnh và dữ liệu, quản lý tập trung → MC có thể tắc nghẽn. BICC đưa ra cơ chế hỗ trợ các dịch vụ ISDN băng hẹp qua mạng trục băng rộng mà không ảnh hưởng tới các giao diện của mạng N – ISDN hiện có và các dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối.

              Giao thức báo hiệu điều khiển phương tiện mang dựa trên các giao thức báo hiệu điều khiển công nghệ phương tiện mang khác nhau như IP, DSS2…. BICC CS2: mở rộng BICC tới các tổng đài nội hạt, hỗ trợ phương tiện mang IP, hỗ trợ truyền tải báo hiệu IP, hỗ trợ AAL1.

              CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN CHỦ TỚ

              • GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN CỔNG PHƯƠNG TIỆN – MGCP
                • MEGACO/H.248

                  MEGACO/H.248 là giao thức điều khiển cổng phương tiện nói chung, bao gồm cổng nội hạt, trung kế trong mạng PSTN, giao diện ATM, giao điện thoại và đường dây analog, điện thoại IP, các loại server,…Với tính năng hỗ trợ rộng rãi các ứng dụng một cách mềm dẻo, đơn giản và hiệu quả ở mức chi phí hợp lý, giao thức MEGACO/H.248 sẽ là chuẩn được sử dụng trong mạng thế hệ sau NGN. Thông tin trao đổi giữa MGC và các GW dưới dạng các chuyển giao (chứa các lệnh và các bản tin thông. báo sự kiện, trả lời,…), các lệnh trong mỗi chuyển giao sẽ được xử lý theo thứ tự đã chỉ ra. Trong trường hợp hai MG được quản lý bởi 2 MGC khác nhau, các MGC sẽ trao đổi các thông tin báo hiệu thông qua một giao thức báo hiệu từ MGC tới MGC (có thể là SIP hoặc H.323) để đảm bảo việc đồng bộ trong việc thiết lập kết nối tới hai điểm kết cuối.

                  Báo hiệu và điều khiển có một vai trò rất quan trọng trong các mạng viễn thông, đây là vấn đề quan tâm hàng đầu khi tiến hành xây dựng và phát triển các mạng viễn thông nói chung cũng nh− các mạng NGN nói riêng. Trong đó, SIGTRAN là giao thức truyền tải các bản tin báo hiệu số 7 qua mạng gói theo giao thức IP; các giao thức ngang hàng (SIP, H.323) tham gia vào quá trình thiết lập cuộc gọi; các giao thức chủ tớ (MGCP, MEGACO/H.248) giữ. Hiện nay, mạng NGN đã đ−ợc triển khai trên thực tế với sự tham gia của nhiều hãng viễn thông khác nhau nh−: Simen, Acatel, Nortel,…Tùy theo loại thiết bị và giải pháp đ−ợc đ−a ra của mỗi hãng mà sự lựa chọn các giao thức báo hiệu và điều khiển cũng nh− sự phối hợp của các giao thức đó có sự khác nhau.

                  (13) Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì quá trình thông báo tương tự như các bước trên: qua nút báo hiệu số 7, qua SG trung gian đến MGC bị gọi, rồi đến MGC chủ gọi, qua SG chủ gọi rồi đến thuê bao thực hiện cuộc gọi.

                  Hình 5.1. Quan hệ giữa MG và MGC
                  Hình 5.1. Quan hệ giữa MG và MGC