MGC là đơn vị chức năng cơ bản của chuyển mạch mềm, và cũng thường được gọi là Call Agent hay Bộ điều khiển cổng (Gateway Controller),hay chuyển mạch mềm. Hình 1.9 trình bày kết nối của MGC với các thành phần khác của mạng NGN.
MGC điều khiển xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện truyền thông. MGC điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Ngoài ra còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS.
MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau như PSTN, SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau.
Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho chuyển mạch mềm.
a. Các chức năng của MGC (Hình 1.9)
Hình 1. 9. Các chức năng của MGC
Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên một MG. Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của MG, SG.
Trao đổi các bản tin cơ bản giữa 2 MG-F.
Xử lý bản tin báo hiệu SS7 (khi sử dụng SIGTRAN). Xử lý các bản tin liên quan QoS như RTCP.
Thực hiện định tuyến cuộc gọi (bao gồm bảng định tuyến và biên dịch). Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR- Call Detail
Record)
Điều khiển quản lý băng thông.
b. Các giao thức MGC có thể sử dụng
Hình 1. 10 Ví dụ sử dụng MGC
Giao thức thiết lập cuộc gọi: H.323, SIP.
Giao thức điều khiển MG: MGCP, MEGACO/H.248. Giao thức điều khiển SG: SIGTRAN (SS7).
Giao thức truyền thông tin: RTP, RCTP. 1.4.3. Signalling Gateway (SG)
SG thực hiện chức năng cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 và các nút được quản lý bởi chuyển mạch mềm trong mạng IP. SG làm cho chuyển mạch mềm giống như
một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu. SG có các chức năng sau:
Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu.
Truyền thông tin báo hiệu giữa MGC và SG thông qua mạng IP. Cung cấp đường thoại, dữ liệu và các dạng thông tin khác. 1.4.4. Hệ thống thiết bị truyền tải
Nút chuyển mạch IP – ATM tốc độ cao lớp trên (ATM Switch, IP Switch,…).
Thiết bịđịnh tuyến lõi, biên (Router, LSR,…).
Thiết bị truyền dẫn quang dung lượng lớn lớp dưới (SDH, DWDM, SONET).
1.4.5. Hệ thống thiết bị truy nhập
Hỗ trợ toàn bộ các giao diện truy nhập phía xa như VoDSL, ADSL/SDSL, ISDN – BA,.v.v…và tách riêng các ứng dụng thoại và truyền số liệu đưa vào các mạng đường trục riêng biệt (mạng TDM và mạng lõi NGN).
Cung cấp các loại cổng truy nhập khác nhau như: POTS, VoIP, IP, FR, X.25, ATM, xDSL, di động,…
Kết luận chương 1:
- Như vậy qua phân tích chương 1 ta thấy
o NGN là mạng hội tụ cả thoại, video và dữ liệu trên cùng một cơ sở hạ tầng dựa trên nền tảng IP, làm việc trên cả hai phương tiện truyền thông vô tuyến và hữu tuyến. Theo tình hình thực tiễn phát triển của mạng viễn thông hiện nay thì NGN là sự tích hợp cấu trúc mạng hiện tại với cấu trúc mạng đa dịch vụ dựa trên cơ sở hạ tầng có sẵn, với sự hợp nhất các hệ thống quản lý và điều khiển. Các ứng dụng cơ bản
bao gồm thoại, hội nghị truyền hình và nhắn tin hợp nhất (unified messaging) như voice mail, email và fax mail, cùng nhiều dịch vụ tiềm năng khác.
o Kiến trúc NGN có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng sau: Lớp kết nối (truy nhập, truyền tải/lõi).
Lớp trung gian (truyền thông). Lớp điều khiển.
Lớp quản lý.
o Thiết bị quan trọng nhất của NGN là MGC nằm ở tâm của mạng trục (còn hay gọi là mạng lõi). MGC điều khiển các chức năng chuyển mạch và định tuyến qua các giao thức. Các giao thức này sẽđược xem xét kỹở chương sau.
Chương 2 GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN MẠNG NGN
Kiến trúc của mạng NGN là kiến trúc phân tán vì thế mà các chức năng báo hiệu và xử lý báo hiệu, chuyển mạch, điều khiển cuộc gọi,…được thực hiện bởi các thiết bị nằm phân tán trong cấu hình mạng. Để có thể tạo ra các kết nối giữa các đầu cuối nhằm cung cấp dịch vụ, các thiết bị này phải trao đổi các thông tin báo hiệu và diều khiển được với nhau. Cách thức trao đổi các thông tin báo hiệu và điều khiển đó được quy định trong các giao thức báo hiệu và điều khiển được sử dụng trong mạng.
Hình 2. 1 Mô hình tổng quan giao thức báo hiệu và điều khiển NGN
Về cơ bản, trong mạng NGN có các giao thức báo hiệu và điều khiển sau: - Giao thức điều khiển chủ tớ
o MGCP và Megaco
o H323 và Sip
- Giao thức liên quan khác: BICC, Sigtran và SS7 2.1 Các giao thức điều khiển chủ tớ
2.1.1 Giao thức MGCP 2.1.1.1 Giới thiệu chung
“Media Gateway Control Protocol ( MGCP ) là giao thức sử dụng để điều khiển các gateway thoại từ các thiết bị điều khiển cuộc gọi, được gọi là Media Gateway Controller hoặc Call Agent.” Đây là định nghĩa về MGCP trích từ IETF RFC 2705 Media Gateway Control Protocol.
MGCP do IETF xây dựng, đóng vai trò then chốt trong các hoạt động phân giải chất lượng cao cho các dịch vụ điện thoại qua diện rộng, bao gồm sự quản lý các endpoint ở xa và các cửa khẩu ( gateway ) trên mạng trục chính nối đến mạng PSTN và các mạng thuộc loại khác.
Hình 2. 2 Mô hình hoạt động của Megaco
MGCP là giao thức sử dụng để điều khiển các MG từ các thiết bị MGC. Mỗi lệnh gửi bởi thực thể báo hiệu ( MGC hay GW ) yêu cầu thông báo thành công hay thất bại trong một mã trả về. Đáp ứng chỉ chứa mã báo nhận, được gửi tới MGC, là nơi gửi các lệnh này, hoặc đến địa chỉ vận chuyển được nhận dạng bởi tham số Notified Entity, nếu nó được bao hàm trong lệnh đang được báo nhận
Media Gateway ( MG ) Media Gateway ( MG ) SIP H323 MGCP MGCP
Call Agent or Media Gateway Controller
(MGC)
Call Agent or Media Gateway Controller
2.1.1.2 Thiết lập cuộc gọi
Trình tự thiết lập cuộc gọi cơ sở như sau:
Hình 2. 3 Thiết lập cuộc gọi A-B
Khi máy 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
Gateway B đổ chuông ở máy B
MGC gửi lệnh cho gateway A và B tạo phiên kết nối RTP/RTCP 2.1.1.3 Mô hình cấu trúc hoạt động giao thức MGCP
Mô hình dưới đây trình bày các loại endpoint chính mà chúng ta hầu như đều tìm thấy trong một mạng của nhà cung cấp dịch vụ.
Hình 2. 4 Tham khảo báo hiệu MGCP/Megaco
Trong mô hình MGCP, các Gateway chịu trách nhiệm biên dịch tín hiệu âm thanh từ dạng Analog hay Digital sang một vài dạng nén kĩ thuật số nào đó, trong khi Softswitch đóng vai trò như một đại diện báo hiệu và bộ xử lý cuộc gọi.
Với MGCP, bộ chuyển mạch mềm cũng có thể dò tìm topo bố trí endpoint của nó và hướng dẫn endpoint thông qua sự cấu hình và báo hiệu gọi với phân giải cao. Giao thức này không cố gắng cung cấp phương tiện cho các endpoint dò tìm linh động bộ chuyển mạch mềm khi các cổng truyền thông ( media gateways ) được lập trình trước một thực thể báo hiệu MGC.
Một connection dưới MGCP được tạo ra theo một vài bước đơn giản:
Modem
Firewall Signaling
Các trung kế TDM đến các nhà cung cấp dịch vụ
Telephone
Wiretap Access Point
Announcement Server Media Gateway IDA Cable Modem Access Gateway (1) ATM Trunk Side Mạng gói bên ngoài Domain không được ủy quyền RTP Media RTP Media RTP Media RTP Media RTP Media DS0 Channels IVR Telephone Media Gateway IAD Cable Modem PSTN Gateway (2)
1. Softswitch yêu cầu gateway đầu tiên tạo ra một connection trên endpoint đầu tiên. Gateway phân phối tài nguyên cho connection này và đáp ứng lệnh thông qua cung cấp một mô tả phiên dưới dạng các thông số được mã hóa theo SDP. Mô tả phiên này chứa thông tin cần thiết cho thành phần thứ ba chuyển các gói, chẳng hạn như địa chỉ IP, UDP port, và các thông sốđóng gói, đi qua kết nối vừa mới tạo ra.
2. Sau đó softswitch yêu cầu gateway thứ hai tạo ra một connection trên endpoint thứ hai. Lệnh này mang mô tả phiên được cung cấp bởi gateway thứ nhất. Gateway này phân phối tài nguyên cho cầu nối này, và đáp ứng lệnh bằng cách mô tả phiên của nó.
3. Softswitch dùng một lệnh sửa đổi kết nối để cung cấp mô tả phiên thứ hai cho endpoint thứ nhất. Một khi điều này được thực hiện, truyền tin có thể được xúc tiến theo cả hai hướng.
2.1.2 Giao thức Megaco/H248
Bên cạnh MGCP do IETF xây dựng nên thì ITU - T cũng xây dựng một giao thức MDCP ( Media Device Control Protocol ). Sau đó, hai tổ chức này đã thoả thuận và đi đến thống nhất một giao thức duy nhất là Megaco ( hay H248, theo cách đặt tên của ITU - T ).
IETF và ITU - T đã hợp nhất thỏa thuận để định nghĩa một giao thức điều khiển cổng truyền thông là hậu duệ của MGCP và các đặc trưng cho cú pháp dạng text và cả cú pháp dạng nhị phân. Các gateway đều có thể hỗ trợ một trong hai giao thức, nhưng các MGC ( các softwitch ) thì phải hỗ trợ cả hai loại cú pháp.
Điểm tương đồng thực sự giữa MGCP và H.248 là chúng cùng hoạt động theo mô hình master - slaver, request - respone, không có khả năng báo hiệu trên từng đoạn, do đó một tổng đài chuyển mạch mềm dẫn dắt một IAD và các endpoint của nó thông qua cấp nguồn, các yêu cầu thông cáo sự kiện, thiết đặt các tín hiệu được sử dụng tại endpoint, và báo hiệu thiết lập cũng như kết thúc cuộc gọi ( được thực hiện bằng cách tạo và hủy bỏ các kết nối luận lý giữa các endpoint ).
Mặc dù có nhiều sự tương đồng trong phần cốt lõi của hai giao thức nhưng vẵn có sự khác biệt về cú pháp lệnh và đáp ứng giữa MGCP và Megaco. Ngoài ra mã hóa và sựước lượng các sự kiện, tín hiệu cũng khác nhau.
Mô hình kết nối của Megaco sử dụng các khái niệm trừu tượng termination và context. Chúng ta có thể xem termination như là một thực thể luận lý bên trong một MG/IAD mà có khả năng làm nguồn phát hay là đích đến cho các luồng đa truyền thông, rất giống như một MGCP endpoint. Mặt khác, một context là một liên hệ luận lý của các termination - hay ví dụ, tất cả các termination đều tham gia vào trong một hội nghị tạo ra một context đơn. Như vậy, một context là một sự trừu tượng mức cao hơn connection của MGCP và bao hàm vài nhận thức về khái niệm của một cuộc gọi.
Có một loại context đặc biệt khác, đó là null context. Mặc nhiên chứa tất cả các termination không liên hệ gì đến bất kì termination nào khác.
Bảng 2. 1 So sánh giữa MEGACO và MGCP So sánh giữa hai
giao thức điều khiển cuộc gọi
Megaco/H.248 MGCP
Tiêu chuẩn ITU ( SG 16 ) và IETF ( WG MEGACO ), 2000 H248 v1 ITU, RFC 3015 IETF
IETF, 1998 ( RFC 2705 )
Sự tiêu chuẩn hoá • Thực sự là một chuẩn mở • Đưa ra để xem xét và thoả
hiệp Subject to review and compromise
• Được chuẩn hoá quốc tế bởi cả IETF và ITU
• Đóng (được sử dụng bởi các hãng riêng) • Không đưa ra để xem xét
rộng rãi và thoả hiệp
giữa nhiều nhà cung cấp chặt trẽ • Còn ít mâu thuẫn và thừa nhận • Khả năng thực thi giữa nhiều nhà cung cấp cao, giá thành và rủi ro trong liên kết hoạt động
thấp
không chính thức • Còn nhiều mâu thuẫn và
thừa nhận
• Khả năng thực thi giữa các nhà cung cấp thấp và giá thành/độ rủi ro tăng dần
Mô hình kết nối • Hoàn toàn mềm dẻo với mô hình termination-context, hỗ trợ tất cả các kiểu mạng. • Kịch bản kết nối phức tạp được vận dụng có hiệu quả ( hội nghị, hội thảo, ...),kết hợp nhiều loại media,.. • Có thể áp dụng tới tất cả các kiểu mạng gói, thiết kế phục vụ tốt cho cả IP và ATM. • Cho phép hỗ trợ ngăn chặn hợp pháp(CALEA) một cách đơn giản • Mô hình kết nối ít mềm dẻo hơn. • Thiếu khả năng hỗ trợ được cho hội nghị và các kịch bản kết nối phức tạp. • Thực hiện đầy đủ các dịch vụ khác cho IP và ATM, độ phức tạp tăng và khó hơn cho việc phân phối và triển
khai.
• Ngăn chặn hợp pháp (CALEA) hỗ trợ không rõ
ràng
Môi trường chuyển tải TCP,UDP,SCTP/IP hoặc ATM hay MTP UDP/IP hoặc ATM Mô hình tài nguyên
• Tài nguyên vật lý được tách ra khỏi kết nối gói.
• Kết hợp giữa tài nguyên vật lý và kết nối gói
• Cho phép điều khiển có hiệu quả các dịch vụ phức tạp như
announcements, call hold, và bridging • Thao tác không thực hiện trực tiếp • Thực hiện thời gian thực suy giảm Cơ chế mở rộng gói • Dễ dàng xác định các giao diện ứng dụng mới qua cơ chế xác định gói mở hoàn toàn, được xác định rõ
ràng và tiến trình đăng ký IANA .
• Các gói mới có thểđược xác định dựa trên các gói đang tồn
tại
• Cho phép mở rộng gói mag không làm ảnh hưởng đến
chuẩn giao thức. • Thời gian đưa ra thị trường các ứng dụng mới ngắn, tăng cơ hội cho sựđổi mới. • Khó để mở rộng các thiết kế nguyên khối • Không rõ ràng, mở cơ chế xác định gói • Phương pháp luận không rõ ràng cho mở rộng gói dựa trên các gói đang tồn
tại.
Cơ chế Profile • Cho phép xác định và implicit MGC-MG thoả thuận trên ứng
dụng-thừa nhận liên kết hoạt động cụ thể. • Giảm bớt tính phức tạp và tăng hiệu quả trong cả MG và MGC. • Cải tiến khả năng thực thi cho • Không sẵn sàng
các ứng dụng cụ thể Thực hiện Sự thực hiện thống nhất cho tất cả các kiểu mạng chuyển tải dưới dạng gói Sự thực hiện xảy ra khác nhau đối với mạng IP và ATM Khả năng Có khả năng tích hợp với các chức năng mới Dựa trên một số nhất định các chức năng đã đưa ra
2.2 Giao thức điều khiển ngang hàng 2.2.1 Giao thức H.323 2.2.1 Giao thức H.323
2.2.1.1 Giới thiệu
Khi đề cập đến thoại IP, tiêu chuẩn quốc tế thường được đề cập đến là H.323. Được ban hành lần đầu tiên vào năm 1996, khuyến nghị này hiện đang là một bản chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản về các sản phẩm thoại qua IP.. Trong thực tế, hoàn toàn có thể thiết kế một hệ thống hoàn toàn thoại tuân thủ H.323 mà không cần đến IP. Khuyến nghị này chỉ đưa ra yêu cầu về “giao diện mạng gói” tại thiết bị kết cuối.
Có một chút đặc biệt là H.323 dự định dành cho X.25, sau đó là ATM, nhưng giờ đây lại là Internet và TCP/IP, trong khi đó có rất ít H.323 được vận hành trên mạng X.25 và ATM.
Mặc dù H.323 có nhiều công dụng nhưng trọng tâm chính của thị trường đối với khuyến nghị này là khả năng audio để thực hiện thoại IP. Chuẩn này mô tả việc điều khiển các phiên đa phương tiện liên quan đến điện thoại trong kết nối điểm - điểm giữa các điểm cuối thông minh. Nó bao gồm các cơ chế cho định tuyến cuộc gọi, báo hiệu cuộc gọi, điều khiển media, ...
H.323 có vai trò như giao thức ô che ( umbrella protocol ), có liên quan đến vài loại báo hiệu khác trong các ứng dụng đa phương tiện và điện thoại, như: H.225 cho báo hiệu cuộc gọi và gói hoá các dòng media cho các hệ thống
H.245 cho điều khiển truyền thông giữa các hệ thống điện thoại trực quan và