3.2.1. Tổng quan về BICC
Song song với xu h−ớng phát triển mạng NGN, thì các nhà điều hành mạng đã tiến hành nghiên cứu phát triển các giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi mới cho các mạng băng thông rộng mà điển hình ở đây là IP.
Một trong những đề xuất đ−a ra là tách biệt chức năng điều khiển cuộc gọi và chức điều khiển kênh mạng trong mạng PSTN/ISDN. Giao thức ISUP đồng nhất nh− hiện nay trong báo hiệu số 7 đ−ợc sửa đổi theo quan điểm đó. Kết quả, xuất hiện một giao thức mới BICC.
39BICC do ITU-T phát triển cho phép t−ơng thích với 100% mạng hiện tại và làm việc đ−ợc trên bất kỳ môi tr−ờng nào khác có thể truyền thoại với chất l−ợng chấp nhận đ−ợc. Nó có những đặc điểm sau:
•Thực hiện chức năng điều khiển cuộc gọi, độc lập với các giao thức điều khiển kênh mang.
•Nó mang những thông tin bắt buộc cho phép các đầu cuối tìm đ−ợc sự t−ơng quan giữa điều khiển cuộc gọi và kênh mang.
63
•Nó cũng có các chức năng kết hợp với kênh mang nh− khoá, loại bỏ tiếng vọng có thể đ−ợc thực hiện bởi điều khiển kênh mang, và báo hiệu cho loại bỏ tiếng vọng đ−ợc thực hiện bởi giao thức điều khiển cuộc gọi.
•BICC cung cấp các dịch vụ ISDN băng hẹp qua mạng x−ơng sống băng rộng mà không ảnh h−ởng gì đến các giao diện với các mạng ISDN băng hẹp hiện có và các dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối.
•Giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi BICC đ−ợc viết dựa trên báo hiệu ISUP băng hẹp.
•Giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi BICC dựa trên các giao thức báo hiệu điều khiển kênh mang khác nhau nh− IP, DSS2, AAL 1, AAL 2...
•BICC có thể không biết giao thức điều khiển kênh mang hiện đang sử dụng. Các thông tin bắt buộc đ−ợc sử dụng để tham chiếu cho kênh mang.
BICC định nghĩa các tập chức năng sau:
•BICC CS1:
- Các quá trình thiết lập kênh mang forward và backward.
- Truyền vận thông tin điều khiển cuộc gọi sử dụng MTP SS7 hay ATM. - Hỗ trợ hầu hết các dịch vụ băng hẹp hiện có.
- Đ−a ra khái niệm mới Kết nối mạng x−ơng sống (BNC Backbone Network Connection) có hoặc không có đàm phán về mã hoá. và cho phép dùng lại các BNC rỗi.
- Phân tách giải phóng cuộc gọi và kết nối mạng x−ơng sống BNC. - Các kiểu truyền vận kênh mang đ−ợc hỗ trợ là : AAL 1 và AAL2.
•BICC CS2:
- BICC CS2 đ−ợc xây dựng trên BICC CS1
- Xây dựng dựa trên BICC CS2, có mở tộng cho tổng đài nội hạt. - Hỗ trợ kênh mang IP.
- Hỗ trợ truyền vận báo hiệu IP. - Hỗ trợ cấu trúc ALL1.
64
3.3.2. Kiến trúc của BICC 3.3.2.1. Mô hình mạng
T11107720-00
Signalling Transport Network
Call Control Signalling Bearer Control Signalling TE ISDN-A TE ISN-A CSF-N Bearer Interworking Function (BIWF) Backbone Network Connection Link CSF-T CSF-G CSF-G CSF-C CSF-N ISDN-B
Backbone Network Connections
Network Bearer Connection (end-to-end)
TSN GSN GSN CMN ISN-B
BCF-N BCF-R
SWN-1 SWN-2 SWN-3 SWN-4
BCF-T BCF-R BCF-G BCF-G BCF-R BCF-R BCF-N
Hình 3.11 - Mô hình chức năng của BICC CS1
Nh− trên hình 3.7 thể hiện đầy đủ mô hình chức năng của một mạng BICC với các thuật ngữ sau:
•Chức năng điều khiển kênh mang BCF: Có 4 loại BCF đ−ợc định nghĩa là BCF- N, BCF-T, BCF-G và BCF-R. Các BCF-N, BCF-T và BCF-G cung cấp chức năng điều khiển chuyển mạch kênh mang, khả năng truyền thông với CSF của nó, và các tính năng báo hiệu cần thiết cho việc thiết lập và giải phóng kênh mang với BCF ngang hàng với nó. BCF-R cung cấp tính năng điều khiển chuyển mạch kênh mang và chuyển tiếp các yêu cầu báo hiệu điều khiển kênh mang cho BCF tiếp theo để hoàn thành thủ tục báo hiệu điều khiển kênh mang từ đầu cuối đến đầu cuối.
•Chức năng làm việc liên mạng kênh mang ( Bearer InterWorking Function BIWF): là thực thể chức năng cung cấp chức năng điều khiển kênh mang và chức năng chuyển mạch trong điểm dịch vụ (Serving Node). Một BIWF chứa 1 BCF.
•Điểm dàn xếp cuộc gọi (Call Mediation Node CMN): Một thực thể chức năng cung cấp các tính năng của CSF mà không gắn với 1 thực thể BCF nào.
•Chức năng dịch vụ cuộc gọi (Call Service Function CSF): có 4 kiểu CSF đ−ợc định nghĩa:
- Chức năng điểm dịch vụ cuộc gọi (CSF-N) cung cấp các hoạt động điều khiển dịch vụ của node gắn với dịch vụ băng hẹp bằng cách làm việc liên mạng với băng
65
hẹp và kênh mang đôc lập với báo hiệu, báo hiệu cho CSF ngang hàng với nó các thuộc tính cuộc gọi và liên kết với chức năng điều khiển kênh mang của node để truyền vận các dịch vụ kênh mang băng hẹp qua mạng backbone.
- Chức năng chuyển tiếp dịch vụ cuộc gọi (CSF-T): cung cấp khả năng chuyển tiếp dịch vụ cần thiết cho việc thiết lập và duy trì cuộc gọi mạng backbone và kênh mang t−ơng ứng bằng việc chuyển tiếp báo hiệu giữa các CSF ngang hàng, đồng thời viện tới BCF-T của nó để truyền vận các dịch vụ kênh mang băng hẹp qua mạng backbone.
- Chức năng cổng dịch vụ cuộc gọi (CSF-G) cung cấp các hoạt động cần thiết của một gateway dịch vụ để thiết lập và duy trì một cuộc gọi mạng backbone bằng cách chuyển tiếp báo hiệu giữa các CSF ngang hàng và viện tới BCF-G của nó để truyền vận các dịch vụ kênh mang băng hẹp giữa các mạng backbone với nhau.
- Chức năng dàn xếp dịch vụ cuộc gọi (CSF-C) cung cấp tính năng dàn xếp cuộc gọi và các hoạt động cần thiết để thiết lập và duy trì cuộc gọi mạng backbone bằng việc chuyển mạch báo hiệu giữa các CSF ngang hàng. CSF-C không kết hợp với bất kỳ BCF nào, nó chỉ có chức năng điều khiển cuộc gọi.
• Điểm phục vụ cổng (GSN): cung cấp chức năng gateway giữa hai miền mạng. Thực thể chức năng này chứa CSF-G, và một hay nhiều BIWF t−ơng tác với các GSN khác, ở trong miền mạng backbone khác và các ISN, TSN khác trong miền mạng backbone của nó.
• Điểm phục vụ giao diện (Interface Serving Node ISN): là một thực thể chức năng cung cấp giao diện với mạng chuyển mạch kênh, nó bao gồm chức năng CSF- N và một hay nhiều BIWF.
• Điểm chuyển mạch (SWN): cung cấp chức năng chuyển mạch trong mạng
backbone. Thực thể chức năng này bao gồm một BCF-R. SWN t−ơng tác với các SWN và BIWF khác ở trong miền mạng backbone của chúng.
• Điểm phục vụ chuyển tiếp (TSN): cung cấp tính năng chuyển tiếp giữa hai SN. thực thể chức năng này bao gồm CSF-T và hỗ trợ một hai nhiều BIWF. TSN t−ơng tác với các TSN, GSN và ISN ở trong miền mạng của chúng.
66 CSF BCF MCF MMSF BIWF BICC CS2 Giao th? c đi?u khi?n kờnh mang CBC Kờnh mang
Hình 3.12 - Mô hình chức năng một điểm dịch vụ của BICC CS2
Do BICC CS2 đ−ợc xây dựng dựa trên BICC CS1 do đó thừa h−ởng hầu hết các phần tử chức năng của BICC CS1 ngoài ra nó còn đ−ợc bổ xung một số khái niệm mới:
• Chức năng điều khiển ph−ơng tiện (MCF): nó t−ơng tác với BCF để điều khiển kênh mang và MMSF.
• Chức năng chuyển mạch ph−ơng tiện (MMSF): thực thể này cung cấp chức năng kết nối hai kênh mang đồng thời cho phép chuyển đổi kênh mang từ loại mã hoá này sang loại mã hoá khác.
• Giao diện điều khiển kênh mang cuộc gọi CBC: nh− cái tên của nó giao diện này nằm giữa CSF và BCF.
• Trong BICC CS2 cho phép 1 CSF điều khiển nhiều BIWF khác nhau, cũng nh−
cho phép 1 BIWF đ−ợc điều khiển bởi nhiều CSF khác nhau nh−ng BIWF đó phải có BCF loại J.
67 3.3.2.2. Mô hình giao thức T11107730-00 BICC procedures generic interface generic interface Signalling Transport Converter Mapping Function Signalling Transport Layers Bearer Control transport specific interface bearer specific interface call control protocol bearer control protocol
Hình 3.13 - Mô hình giao thức của BICC
Các giao thức sử dụng trong mô hình chức năng ở hình trên đ−ợc cung cấp bởi các phần tử trong mô hình giao thức hình 3.9.
• Khối thủ tục BICC bao gồm các chức năng của các phần tử CSF.
• Các chức năng giao thức của phần tử BCF trong mô hình chức năng đ−ợc phân bố chức năng mapping và khối điều khiển kênh mang. Các chức năng khác có trong phần tử BCF. ví dụ nh− điều khiển chuyển mạch không đ−ợc thể hiện trên hình.
• Thực thể BICC gửi và nhận các sự kiện báo hiệu kênh mang từ BCF thông qua giao diện chung tới khối chứng năng mapping.
• Thực thể BICC gửi và nhận các bản tin BICC thông qua giao diện chung tới bộ chuyển đổi truyền vận báo hiệu STC.
68
3.4. Giao thức điều khiển Gateway truyền thông MGCP và MEGACO 3.4.1. MGCP
MGCP là giao thức do IETF đ−a ra để điều khiển Gateway truyền thông (Media Gateway-MG) từ các phần tử điều khiển cuộc gọi bên ngoài gọi là các bộ điều khiển Gateway (MGC) hoặc Call agent.
MGCP là giao thức master/slave (chủ-tớ) trong đó MGC là master và slave là MG. MGC giữ mọi trạng thái cuộc gọi và định h−ớng cho slave từng b−ớc trong quá trình thiết lập cuộc gọi. MG sẽ không thực hiện bất kỳ một hoạt động nào trên cuộc gọi. nh− cung cấp dial tone, call progress tone hoặc chuông... mà không có lệnh từ MGC. MGCP chỉ có 9 lệnh và 3 tín hiệu (off-hook, ring...). Nh−ng điểm mạnh nhất của MGCP là nó có khả năng định nghĩa các gói mà trong đó là tập hợp các lệnh và các tham số tín hiệu dùng để hỗ trợ cho các thiết bị đầu cuối xác định Ví dụ nh− gói DTMF dùng để quay số theo kiểu tone, hoặc gói thông báo cho phép một lời thông báo bằng tiếng nói tới thuê bao...
3.4.1.1. Kiến trúc của MGCP
MGCP giả thiết rằng một kiến trúc điều khiển cuộc gọi mà trong đó sự thông minh điều khiển cuộc gọi nằm ngoài các GW, và đ−ợc xử lý bởi các phần tử điều khiển cuộc gọi bên ngoài, xem hình 3.14.
Các loại Gateway:
-Trunk Gateways (các GW trung kế): là giao diện giữa mạng thoại và một mạng VoIP.
-Voice over ATM Gateways: Nó hoạt động nh− là VoIP trunk gateway nh−ng nó là giao diện với một mạng ATM.
-Residential gateways: cung cấp một giao diện t−ơng tự truyền thống (RJ11) với mạng VoIP.
-Access gateways: cung cấp một giao diện t−ơng tự truyền thống (RJ11) hoặc giao diện PBX số với mạng VoIP.
-Business gateways: cung cấp giao diện PBX số truyền thống hoặc giao diện PBX chuyển mạch mềm với mạng VoIP.
-Network Access Server: nó có thể gắn một ”modem” với một kênh thoại và cụng cấp truy cập dữ liệu tới Internet.
-Circuit Switchs hoặc Packet Switches: cung cấp giao diện điều khiển cho một phần tử điều khiển bên ngoài.
69
Hình 3.14 - Kiến trúc MGCP
Mô hình kết nối của MGCP dựa trên hai phần tử cơ bản là đầu cuối và kết nối. Đầu cuối có thể là đầu cuối vật lý hoặc đầu cuối ảo. Kết nối có thể là các kết nối điểm tới điểm hoặc đa điểm. Chúng có thể đ−ợc thiết lập trên nhiều loại mạng khác nhau.
- Truyền dẫn gói audio sử dụng RTP và UDP trên một mạng TCP/IP.
- Truyền dẫn gói audio sử dụng AAL2 hoặc các lớp thích ứng khác, qua mạng ATM.
- Truyền dẫn gói trên một đ−ờng kết nối trong, ví dụ nh− các trục x−ơng sống TDM hoặc hệ thống liên kết bus của một GW. Nó th−ờng đ−ợc sử dụng cho các kết nối ”hairpin” th−ờng là các kết nối kết cuối trong một GW nh−ng ngay lập tức định tuyến trở về mạng thoại.
3.4.1.2. Sử dụng giao thức SDP
Call agent sử dụng MGCP để cung cấp cho GW các tham số của kết nối nh− địa chỉ IP, UDP port và các đặc tính RTP, kiểu truyền thông audio. Các miêu tả trên tuân theo quy tắc vạch ra trong giao thức miêu tả phiên SDP (Session Description Protocol) do IETF đề ra.
SDP cho phép miêu tả hội nghị multimedia, MGCP chỉ giới hạn việc sử dụng SDP để thiết lập các kênh audio, kênh truy cập dữ liệu. Các miêu tả phiên ban đầu miêu tả chính xác một kiểu truyền thông, hoặc là kiểu ”audio” cho các kết nối audio, hoặc là kiểu ”nas” cho truy cập dữ liệu.
3.4.1.3. Các lệnh và các đáp ứng của MGCP
70
• GW sẽ sử dụng lệnh Notify để thông báo cho Call agent biết khi có yêu cầu xảy ra
• Call agent có thể gửi một lệnh EndpointConfiguration tới một GW, để ra lệnh cho GW về các thuộc tính mã hoá (luật A, () ở mặt đ−ờng dây của đầu cuối (PSTN hay PBX...).
• Call agent có thể gửi một lệnh NotificationRequest để ra lệnh cho GW đợi những sự kiện xác định nh− nhấc máy, đặt máy hoặc âm DTMF...Lệnh này cũng có thể đ−ợc sử dụng cho các yêu cầu tín hiệu nh− rung chuông...
• Call agent có thể sử dụng lệnh CreateConnection để tạo một kết nối kết cuối tại một đầu cuối bên trong GW. CreateConnection mang các tham số quan trọng sau:
- Call ID.
- endpoint ID.
- Local (Remote) Connection Description: tham số này để mô tả các đặc tính kết nối:
+ Ph−ơng thức mã hoá.
+ Khoảng thời gian đóng gói.
+ Băng thông.
+ Kiểu dịch vụ.
+ Loại bỏ tiếng vọng.
+ Loại bỏ khoảng lặng.
+ Điều khiển tăng ích.
+ Sử dụng các dịch vụ đặt tr−ớc (RSVP).
+ Sử dụng bảo mật RTP (mã hoá).
- Mode: chế độ
+ Chỉ gửi: có thể đ−ợc sử dụng cho thông báo.
+ Chỉ nhận: có thể đ−ợc sử dụng để nhận các thông báo.
+ Gửi / Nhận: Đàm thoại hai bên bình th−ờng.
+ Hội nghị.
+ Dữ liệu.
• Call agent có thể sử dụng AuditEnpoint và AuditConnection để lấy thông tin về trạng thái của đầu cuối và bất kỳ các kết nối kết hợp với nó.
• Call agent có thể sử dụng lệnh ModifyConnection để thay đổi các thông số kết nối đã đ−ợc thiết lập tr−ớc đó hoặc để cung cấp thông tin cần thiết để hoàn thành các kết nối hai chiều.
• Call agent sử dụng DeleteConnection để xoá một kết nối đang tồn tại.
DeleteConnection cũng có thể đ−ợc GW dùng để cảnh báo call agent rằng một kết nối không thể giữ đ−ợc lâu hơn nữa.
71
• GW có thể sử dụng lệnh RestartInProgress để thông báo call agent biết rằng GW, hoặc một nhóm các đầu cuối đ−ợc quản lý bởi GW, đang ra khỏi dịch vụ hoặc đang trở lại dịch vụ.
Mọi lệnh của MGCP đều đ−ợc trả lời. Các trả lời mang một mã phản hồi, nó cảnh báo về trạng thái lệnh. Mã phản hồi là một số nguyên nằm trong ba dải giá trị thông th−ờng đ−ợc định nghĩa nh− sau.
- Giá trị từ 200 đến 299 chỉ thị thành công.
- Giá trị từ 400 đến 499 cảnh báo lỗi nhất thời.
- Giá trị từ 500 đến 599 cảnh báo lỗi th−ờng xuyên. Một số các mã trả lời đ−ợc giải thích trong bảng sau:
Return code Giải thích
200 Thực hiện giao dịch bình th−ờng
250 Kết nối đã bị huỷ
401 Máy thoại vừa nhấc
402 Máy thoại vừa đặt
404 Không đủ băng thông ở thời điểm này
500 Giao dịch không thực hiện đ−ợc bởi đầu cuối không xác định
đ−ợc.
501 Giao dịch không thực hiện đ−ợc bởi đầu cuối ch−a sẵn sàng. 512 Giao dịch không thực hiện đ−ợc bởi GW không đ−ợc đặt cấu hình
để phát hiện một trong các sự kiện đ−ợc yêu cầu.
513 Giao dịch không thực hiện đ−ợc bởi GW không đ−ợc trang bị để tạo ra một trong các tín hiệu đ−ợc yêu cầu
514 Giao dịch không thực hiện đ−ợc vì GW không thể gửi đi một
thông báo xác định
517 Không hỗ trợ hoặc chế độ không hợp lệ
519 Đầu cuối không có số