Chuyển mạch mềm và các giao thức báo hiệu cơ bản trong mạng thế hệ sau

Chuyển mạch mềm theo quan điểm của các hãng

Trong hệ thống chuyển mạch mềm, phần cứng chuyển mạch và phần mềm điều khiển tách rời trên các thiết bị khác nhau.

Khái niệm chuyển mạch mềm

Đây là một bước phát triển quan trọng của công nghệ chuyển mạch, sau khi việc số hóa thoại đã được thực hiện trong các tổng đài điện tử khoảng 30 năm trước đây.Về mặt vật lý, những hệ thống phần cứng hoàn toàn đóng của các nhà cung cấp tổng đài đã không còn được tái sử dụng. Cấu trúc mở, phân tán trên nhiều máy chủ khác nhau tại nhiều địa điểm khác nhau trên mạng, khả năng mở rộng nâng cấp tốt, chi phí đầu tư ban đầu và chi phí trên một thuê bao thấp, hỗ trợ đa dịch vụ trên nền mạng gói, hỗ trợ giao diện lập trình chuẩn… đó là những ưu điểm của hệ thống chuyển mạch mềm.

Mặt bằng điều khiển và báo hiệu

Mặt bằng điều khiển và báo hiệu thực hiện chức năng điều khiển các thành phần trong hệ thống chuyển mạch mềm, đặc biệt là các thành phần trong mặt bằng truyền tải. Các thiết bị, chức năng trong mặt bằng điều khiển và báo hiệu dựa vào các bản tin báo hiệu nhận được từ mặt bằng truyền tải để xử lý việc thiết lập hay giải phóng kênh thoại qua hệ thống chuyển mạch mềm.

Mặt bằng dịch vụ và ứng dụng

Mặt bằng này gồm có các thiết bị như: Bộ điều khiển cổng phương truyền thông MGC (hay Call Agent hoặc Bộ điều khiển cuộc gọi), Gatekeeper và các máy chủ LDAP.

Các thành phần của chuyển mạch mềm

Hơn nữa, MGC chính là cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau như PSTN, SS7, mạng IP.Với chức năng này, nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau. Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processors) thực hiện các chức năng: chuyển đổi AD (analog to digital), nén mã thoại/audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tính hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF….

Hoạt động của hệ thống chuyển mạch mềm

Ta gọi MGC này là MGC chủ gọi (caller-MGC). 3) Caller-MGC gửi yêu cầu kết nối đến MG nối với tổng đài nội hạt ban đầu nhờ MGC-F. 4) Các số do thuê bao nhấn sẽ được SG thu thập và chuyển tới caller- MGC. 5) Caller-MGC sử dụng những số này để quyết định công việc tiếp theo sẽ thực hiện. Các số này sẽ được chuyển tới chức năng R-F và R-F sử dụng thông tin lưu trữ của các Server để có thể định tuyến cuộc gọi. 6) Trong trường hợp hai thuê bao chủ gọi và bị gọi cùng là thuê bao trong mạng PSTN. Nếu thuê bao bị gọi cũng thuộc sự quản lý caller-MGC thì thực hiện bước 7. Nếu thuê bao này thuộc sự quản lý của một MGC khác thì thực hiện bước 6. 7) Còn trong trường hợp thuê bao bị gọi là một đầu cuối khác loại với thuê bao chủ gọi thì MGC sẽ đồng thời kích hoạt chức năng IW-F để khởi động bộ điều khiển tương ứng và chuyển cuộc gọi đi. Lúc này thông tin báo hiệu sẽ được một Gateway khác xử lý. Qua trình truyền thông tin sẽ giống như kết nối giữa hai thuê bao thoại thông thường. 8) Caller-MGC sẽ gửi yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến một MGC khác. Nếu chưa đến đúng MGC của thuê bao bị gọi (ta gọi là callee-MGC) thì MGC này sẽ tiếp tục chuyển yêu cầu thiết lập cuộc gọi đễn MGC khác cho đến khi đến đúng callee-MGC. 9) Trong quá trình này, các MGC trung gian luôn luôn phản hồi lại MGC đã gửi yêu cầu đến nó. Các công việc này được thực hiện bởi CA-F. 10) Callee-MGC gửi yêu cầu tạo kết nối với MG nối với tổng đài nội hạt của thuê bao bị gọi ( callee-MG ). 11) Đồng thời callee-MGC gửi thông tin đến callee-SG, thông qua mạng SS7 sẽ làm rung chuông thuê bao bị gọi. 12) Khi callee-SG nhận được bản tin báo trạng thái của thuê bao bị gọi (giả sử là rỗi ) thì nó sẽ gửi ngược thông tin này trở về callee-MGC. 13) Callee-MGC sẽ phản hồi về caller-MGC để báo mình đang liên lạc với người được gọi. 14) Callee-MGC gửi thông tin để cung cấp tín hiệu ring back tone cho caller- MGC, qua caller-SG đến người gọi. 15) Khi thuê bị gọi nhấc máy thì quá trình thông báo tương tự các bước trên xảy ra: đầu tiên qua nút báo hiệu số 7, thông tin nhấc máy qua callee-SG đến callee-MGC, rồi đến caller-MGC, qua caller-SG rồi đến thuê bao thực hiện cuộc gọi. 16) Kết nối giữa thuê bao gọi đi và thuê bao bị gọi được hình thành thông qua caller-MG và callee-MG. 17) Khi chấm dứt cuộc gọi thì quá trình sẽ diễn ra tương tự như lúc thiết lập.

So sánh chuyển mạch mềm với chuyển mạch kênh truyền thống .1. Kiến trúc tổng thể

Để khắc phục nhược điểm của chuyển mạch kênh, chuyển mạch mềm đưa ra giao diện lập trình ứng dụng mở cho phép phần mềm và phần cứng của các nhà cung cấp khác nhau có thể tương thích với nhau. Do đó sẽ khiến cho việc nâng cấp, thay thế hệ thống dễ dàng hơn, các nhà khai thác có thể lựa chọn những phần cứng và phần mềm tối ưu nhất cho hệ thống của mình, vì thế sẽ làm giảm tính độc quyền của các nhà cung cấp góp phần làm tăng tính cạnh tranh và do đó làm giảm giá thành của hệ thống chuyển mạch mềm.

Bộ giữ cổng (GK)

- RAS cho việc đăng ký và điều khiển các hoạt động quản lý khác với GK - RTP/RTCP được sử dụng cho việc truyền các gói thông tin thoại và.

Bộ điều khiển đa điểm (MCU)

Trong đó, bộ điều khiển đa điểm (MC) có nhiệm vụ thiết lập và quản lý hội thoại nhiều bên qua giao thức H.245. Bộ xử lý đa điểm (MP) đóng vai trò trộn tín hiệu, phân kênh và lưu chuyển dòng bit quá trình giao tiếp giữa các bên tham gia hội thoại.

H.225 và H.245

Bản thân H.225 cũng sử dụng các bản tin được định nghĩa theo H.245 để thiết lập và giải phóng các kênh logic một cách riêng biệt cho thoại. Việc sử dụng ban đầu các thủ tục H.225 trong quá trình sắp xếp cuộc gọi VoIP có trong thông báo từ các thiết bị gửi đến các thiết bị nhận.

Thiết lập và giải phóng cuộc gọi H.323

Yêu cầu thiết lập cuộc gọi được thực hiện trên các kênh H.225 là đăng kí, quản lý và báo hiệu RAS (Registration, Admision, Status).

Giao thức 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. MEGACO/H.248 không bị ràng buộc với bất kỳ một giao thức điều khiển cuộc gọi ngang hàng nào (ví dụ như SIP hay H.323) và hoàn toàn tùy thuộc vào thiết kế của người quản trị mạng.

THỨC ĐIỀU KHIỂN CỔNG PHƯƠNG TIỆN-MEGACO

• Giao thức MEGACO

MEGACO là giao thức điều khiển cổng phương tiện nói chung, bao gồm cổng nội hạt , trung kế trong mạng PSTN, giao diện ATM, giao diện thoại và 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, MEGACO sẽ là chuẩn được sử dụng trong mạng thế hệ sau NGN. Trên cơ sở nghiên cứu các giải pháp, tài liệu về thiết bị chuyển mạch mềm của một số nhà cung cấp, cũng như các khuyến nghị của IETF và ITU-T, đồ án đã phân tích, khảo sát : khái niệm và mô hình phân lớp của hệ thống chuyển mạch mềm, xem xét các giao thức báo hiệu cơ bản trong hệ thống này.Trong đó đồ án đã đi sâu nghiên cứu chức năng, các khái niệm và hoạt động của giao thức điều khiển cổng phương tiện MEGACO.