Nhiệm vụ chính của giao thức Sigtran là dùng để truyền thông tin báo hiệu của mạng PSTN quan mạng IP. Đây là giao thức truyền tải mới (transport protocol) được xây dựng để thay thế TCP (Transmission Control Protocol) trong việc truyền tín hiệu SS7. SIGTRAN được ra đời để khắc phục những hạn chế của TCP. - Các cơ chếđảm bảo sự tin cậy - Yêu cầu thời gian thực - Cơ chế socket của TCP - Vấn đề an toàn 4.3.2 Mô hình chức năng
Mô hình chức năng của SIGTRAN bao gồm 3 thành phần được thể hiện trong hình sau:
Hình 4.8: Mô hình chức năng của SIGTRAN
Theo thuật ngữ của Softswitch, mô hình này thể hiện chức năng chính của SIGTRAN là truyền bản tin báo hiệu số 7 giữa Signalling Gateway và Media Gateway Controller qua mạng IP. Để làm điều này, SIGTRAN sử dụng một loạt các giao thức thành phần và các module tương thích bao gồm: SCTP (Stream Control Transport Protocol: Giao thức truyền tải điều khiển dòng), M2UA (MTP lớp 2), IUA (lớp tương
Common Signaling Transport (SCTP) Standard Internet Protocol (IP) Adaptation Protocol (xPA, xUA) SIGTRAN
thích với người dùng ISDN). Ngăn xếp giao thức SIGTRAN được minh hoạ trên hình như sau:
Hình 4.9: Ngăn xếp giao thức SIGTRAN
a) SCTP
SCTP là giao thức hướng kết nối ở cùng cấp với TCP có chức năng cung cấp việc truyền bản tin một cách tin cậy giữa những người sử dụng SCTP ngang cấp.
b) M2PA (Message Transfer Path 2 peer to peer Adaptation)
M2PA hỗ trợ việc truyền bản tin báo hiệu số 7 lớp MTP3 qua mạng IP. Signalling Gateway sử dụng giao thức thích ứng này đóng vai trò như một nut mạng SS7. M2PA có chức năng như MTP2.
c) M2UA (MTP2 User Adaptation)
M2UA cũng được sử dụng để truyền bản tin lớp MTP3 nhưng Signalling Gateway sử dụng nó không phải là một nút mạng SS7.
d) M3UA (MTP3 User Adaptation)
M3UA được dùng để truyền bản tin người dùng lớp MTP3 (như bản tin ISUP, SCCP). Lớp này cung cấp cho ISUP và SCCP các dịch vụ của MTP3 tại Signalling Gateway ở xa.
e) SUA (SCCP User Adaptation)
SUA định nghĩa giao thức truyền bản tin báo hiệu của người dùng lớp SCCP (TCAP, RANAP). SUA cung cấp cho TCAP các dịch vụ của lớp SCCP tại Signalling Gateway ở xa.
4.4 MGCP (Media Gateway Control Protocol) 4.4.1 Giới thiệu về MGCP 4.4.1 Giới thiệu về MGCP
MGCP là giao thức ở mức ứng dụng dùng để điều khiển các gateway thoại từ các thiết bịđiều khiển cuộc gọi, được gọi là MGC (Media Gateway Controller) hoặc CA (Call Agent)
MGCP là sự bổ sung của cả hai giao thức SIP và H.323, được thiết kế đặc biệt như một giao thức bên trong giữa các MG và các MGC cho việc tách hoá kiến trúc GW. . Trong đó, MGC xử lý cuộc gọi bằng việc giao tiếp với mạng IP qua truyền thông với một thiết bị báo hiệu địa chỉ giống như H.323 GK hoặc SIP Server và với mạng chuyển mạch kênh qua một GW báo hiệu tuỳ chọn. MGC thực hiện đầy đủ chức năng của lớp báo hiệu trong H.323 và như một H.323 GK. MG có nhiệm vụ chuyển đổi giữa dạng tín hiệu analog từ các mạch điện thoại, với các gói tin trong mạng chuyển mạch gói. MGCP hoàn toàn tương thích với VoIP GW. Nó cung cấp một giải pháp mở cho truyền thông qua mạng và sẽ cùng tồn tại với H.323 và SIP.
4.4.2 Kiến trúc và các thành phần
MGCP là giao thức sử dụng phương thức master/slave. Trong đó MGC đóng vai trò là master, còn MG là slave. Hình 4.10: MG và MGC Call Agent or Media Gateway Contronller (MGC) Call Agent or Media Gateway Contronller (MGC) Media Gateway (MG) Media Gateway (MG) SIP H.323 MGCP MGCP
Quan hệ giữa MG và MGC (hay CA) được mô tả trên hình 13. MGC thực hiện báo hiệu cuộc gọi, điều khiển MG. MGC và MG trao đổi lệnh với nhau thông qua MGCP.
Quá trình thiết lập giữa hai đầu cuối tại các Gateway cùng được quản lý bởi MGC diễn ra như sau:
- MGC gửi CreatConnection tới GW đầu tiên. GW sẽđịnh vị các tài nguyên cần thiết và gửi trả các thông tin cần thiết cho kết nối như địa chỉ IP, cổng UDP, các tham số cho quá trình đóng gói. Các thông tin này được chuyển tiếp qua MGC.
- MGC gửi CreatConnection tới GW thứ hai chứa các thông tin chuyển tiếp ở trên. GW này trả về các thông tin mô tả phiên của nó.
- MGC gửi lệnh ModifyConnection tới đầu cuối thứ nhất.Quá trình kết nối thành công sau khi hoàn tất các bước trên.
4.4.3 Thiết lập cuộc gọi
Hình 4.11: Thiết lập cuộc gọi giữa A và B
Trình tự thiết lập cuộc gọi giữa hai máy điện thoại A điện thoại B như sau:
- Khi máy điện thoại A được nhấc lên Gateway A gửi bản tin cho MGC
- Gateway A tạo âm mời quay số và nhận số bị gọi
Call Agent
Media Gateway Controller
Gateway A Gateway B
Analog
Phone A Phone BAnalog
RTP/RTC
- 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
4.5 MEGACO
4.5.1 Giới thiệu về 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 mới. MEGACO không bị ràng buộc với bất kỳ một giao thức điều khiển cuộc gọi ngang cấp nào (ví dụ SIP hay H.323) và hoàn toàn tuỳ thuộc vào thiết kế của người quản trị mạng. Kiến trúc của MEGACO dựa trên 3 lớp: lớp MGC, lớp MG, lớp MEGACO.
Hình 4.12: Kiến trúc điều khiển của MEGACO
Lớp MGC chứa tất cả các phần mềm điều khiển, xử lý cuộc gọi. Lớp này thực hiện các đặc điểm ở mức cuộc gọi như phát triển cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, hội thoại hay
Líp MG
Líp giao thøc ®iÒu khiÓn MG Líp ®iÒu khiÓn MG
hold. Lớp MGC cũng thực hiện giao tiếp với các MGC cũng như các thực thể ngang cấp hay cấp dưới khác, MGC quản lý mọi thuộc tính trong quá trình giao tiếp.
Lớp MG thực hiện các kết nối lưu lượng đi và tới các mạng khác, tương tác với các luồng lưu lượng này qua ứng dụng báo hiệu và sự kiện. Lớp MG cũng điều khiển các thuộc tính thiết bị của cổng phương tiện (ví dụ như giao diện với người dùng). Lớp này không hề biết gì về việc điều khiển các thuộc tính cuộc gọi và hoạt động theo sự điều khiển của lớp MGC.
Lớp MEGACO/H.248 quy định cách thức mà lớp MGC điều khiển lớp MG.
4.5.2 Chức năng của giao thức MEGACO
Giao thức MEGACO/H.248 định nghĩa giao diện điều khiển của MGC đối với MG. MEGACO cung cấp các chức năng sau:
- Điều khiển các loại MG khác nhau (TGW, RGW, AGW, MS...)
- Hỗ trợđàm phán quyết định các thuộc tính cuộc gọi
- Có khả năng xử lý cuộc gọi đa người dùng
- Hỗ trợ QoS và đo lường lưu lượng (các thông tin thống kê sau mỗi kết nối)
- Thông báo lỗi giao thức, mạng, hay các thuộc tính cuộc gọi
4.5.3 Vị trí của giao thức MEGACO trong mô hình OSI
Như chỉ ra trong hình 18, giao thức MEGACO thực hiện chức năng của mình ở 3 lớp trên cùng trong mô hình OSI: lớp ứng dụng, lớp trình diễn và lớp phiên
Hình 4.14: Giao thức MEGACO trong mô hình OSI
4.5.4 Hoạt động của giao thức MEGACO
Khi một đầu cuối nào đó nhấc máy và đinh thực hiện cuộc gọi, sự kiẹn offhook này sẽđược phát hiện bởi MG quản lý nó. MG sẽ thông báo sự kiện này tới MGC trực thuộc, MGC sẽ chỉ định MG này bằng một lệnh để gửi âm báo mời quay số tới đầu cuối đó, đồng thời digitmap cũng được MG này cập nhật từ MGC, để phục vụ cho việc thu các chữ số và gửi toàn bộ sốđược quay về MGC.
Giả sửđầu cuối bị gọi thuộc một MG khác nhưng cùng được quản lý bởi MGC trên. Quá trình thiết lập liên kết được tiến hành theo 3 bước cơ bản sau:
- MGC yêu cầu MG thứ nhất thiết lập một kết nối tại điểm kết cuối thứ nhất. MG này sẽ phân bổ tài nguyên cho kết nối yêu cầu và đáp ứng lại bằng bản tin trả lời. Bản tin trả lời sẽ chứa các thông tin cần thiết để MG thứ hai có thể gửi các bản tin một cách tin cậy tới liên kết vừa thiết lập. Các thông tin này có thể là: địa chỉ IP, tên cổng UDP, TCP hay các thông tin đóng gói bản tin.
Lớp vật lý Lớp ứng dụng Lớp trình diễn Lớp liên kết dữ liệu Lớp phiên Lớp truyền tải Lớp mạng H.248 Mô hình OSI
- Tương tự, MGC cũng yêu cầu MG thứ hai thiết lập một liên kết ởđiểm kết cuối thứ hai. MG này phân bổ tài nguyên cho kết nối này trên cơ sở các thông tin trong bản tin đáp ứng của MG thứ nhất. Tới lượt, MG thứ hai cũng đáp ứng lại bằng bản tin chứa các thông tin cần thiết nhằm đảm bảo MG thứ nhất có thể gửi các bản tin một cách tin cậy tới liên kết vừa thiết lập bởi MG thứ hai.
- Các thông tin trong bản tin đáp ứng của MG thứ hai sẽ được gửi tới MG thư nhất. Khi này liên kết đã được thiết lập, quá trình truyền thông có thể diễn ra theo hai chiều. Lưu lượng được truyền tải nhờ các giao thức RTP hay RTCP. Trong trường hợp hai MG được quản lý bởi 2 MGC khác nhau, các MGC này sẽ trao đổi các thông tin báo hiệu thông qua một giao thức báo hiệu từ MGC tới MGC (có thể là SIP hay H.323) để đảm bảo việc đồng bộ trong việc thiết lập kết nối tới hai điểm kết cuối.
SD
HEWLETT PACKARDSureStoreAutoloaderDLT718
MGC
RGW RGW
MEGACO MEGACO
Anolog
phone Anologphone
RTP/RTCP
Hình 4.15: Mô tả cuộc gọi MEGACO
Khi liên kết đã được thiết lập, các tham số của nó được giám sát bởi MGC và có thể được thay đổi dưới các lệnh của MGC (ví dụ như thêm một kết cuối vào liên kết).
PHẦN II. GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM CHƯƠNG 5. GIẢI PHÁP CỦA HÃNG ALCATEL 5.1 Kiến trúc NGN của Alcatel
Alcatel đưa ra kiến trúc NGN với các lớp như sau (hình 5.1 ): - Lớp truy nhập và truyền tải
- Lớp truyền thông - Lớp điều khiển - Lớp dịch vụ mạng
Hình 5.1 Kiến trúc NGN của Alcatel
Kiến trúc mạng NGN sử dụng mạng cơ sở gói để truyền tải thoại và dữ liệu. Mô hình này thực hiện chia tách các khối của tổng đài hiện tại thành các lớp mạng riêng rẽ, liên kết với nhau qua các giao diện tiêu chuẩn mở. Sự thông minh của phần mềm xử lý cuộc gọi trong tổng đài PSTN được tách riêng ra khỏi phần cứng ma trận chuyển mạch, và được đặt trong một thiết bị riêng biệt gọi là chuyển mạch mềm hay MGC. Chuyển mạch mềm hoạt động như một thành phần điều khiển trong lớp điều khiển của kiến trúc NGN. Các giao diện mở trong các ứng dụng mạng IN và các máy chủ ứng dụng mới dễ dàng cung cấp dịch vụ, đảm bảo thời gian tiếp cận thị trường nhanh.
Ở lớp truyền thông, các cổng truyền thông (Gateway) được đưa vào để tương thích thoại và các phương tiện khác với mạng truyền tải gói. Các cổng phương tiện (MG) được sử dụng để giao tiếp hoặc với thiết bị đầu cuối của người sử dụng (cổng thường trú RG), với các mạng truy nhập (cổng truy nhập AG) hoặc với PSTN (cổng trung kế TG). Các máy chủ phương tiện đặc biệt thực hiện nhiều chức năng khác nhau như: cung cấp âm mời quay số hay các bản tin thông báo. Các chức năng ưu việt hơn của các máy chủ phương tiện nhưđáp ứng thoại tương tác, chuyển đổi văn bản - thoại hay thoại - văn bản.
Các giao diện mở của NGN cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng. Đồng thời, các giao diện này tạo thuận lợi cho việc đưa vào các mô hình kinh doanh mới nhờ chia tách chuỗi giá trị hiện nay thành một số dịch vụ được cung cấp bởi nhiều nhà cung cấp khác nhau.
Lớp điều khiển là các chuyển mạch mềm điều khiển các kết nối, phân phát dịch vụ theo các máy chủ ứng dụng. Chuyển mạch mềm là thành phần quan trọng trong mạng NGN. Giải pháp chuyển mạch mềm của Alcatel có khả năng thúc đẩy các tính năng của công nghệ truy nhập băng rộng (như ADSL), mở ra các dịch vụ mới kết hợp thoại, dữ liệu và đa phương tiện.
Đối với mạng đang tồn tại và mạng gói có định hướng, giải pháp là thực hiện cải tiến các sản phẩm Alcatel 1000 và thêm vào bộđiều khiển cổng phương tiện MGC để tiến tới NGN. Hợp nhất mạng PSTN có thể thực hiện được bởi chuyển mạch mềm Alcatel 1000 softswitch là giải pháp lai ghép TDM/NGN.
Lớp này cho phép:
- Cung cấp thoại tới người dùng NGN đảm bảo tính liên tục về tài chính cho các nhà khai thác, dễ dàng tối ưu mạng, hợp nhất và chuyển dịch.
- Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ thoại và tất cả các chức năng, thoả mãn sự mong chờ của nhà khai thác và người sử dụng.
- Thúc đẩy đầu tư vào cơ sở hạ tầng hiện có, tận dụng các đơn vị thuê bao xa (nguồn đầu tư khá lớn) đã được lắp đặt.
Các cổng truyền thông thực hiện biến đổi luồng dữ liệu, cho phép các mạng khác nhau hội thoại với nhau. Các cổng truyền thông của Alcatel cho phép liên kết mềm dẻo, không xung đột (trouble - free) giữa các kiểu mạng khác nhau.
5.2 Giải pháp chuyển dịch NGN của Alcatel
Kiến trúc mới NGN đã tạo cơ hội không chỉ tăng lợi nhuận mà còn giảm chi phí khai thác và đầu tư. Đối với các nhà khai thác mới vấn đề chuyển dịch NGN không phải là áp lực, bởi họ có thể chọn giải pháp NGN thoại và dữ liệu hội tụ để cung cấp các dịch vụ thoại và dữ liệu tiên tiến. Song đối với những nhà cung cấp dịch vụ có uy tín sẽ phải cân nhắc hạ tầng TDM đã có và phải đối mặt với quyết định khó khăn là: liệu nâng cấp các chuyển mạch kênh có sẵn để tối ưu đầu tư về thiết bị chuyển mạch và xây dựng một mạng NGN xếp chồng, hay thay thế các chuyển mạch kênh hiện có bằng công nghệ mới. Đồng thời, họ cũng phải xem xét ảnh hưởng của việc tăng lưu lượng Internet quay số với thời gian chiếm dùng lớn, gây nghẽn cổ chai trong các mạng chuyển mạch kênh được xây dựng để xử lý lưu lượng thoại với thời gian chiếm dùng nhỏ hơn nhiều. Để tiếp tục cạnh tranh các nhà khai thác cần tìm cách cung cấp các dịch vụ mới cho khách hàng của mình trong thời kỳ chuyển dịch mạng hiện có lên NGN hoàn toàn.
Do không có một khuyến nghị chung về việc làm cách nào hay khi nào thì chuyển dịch mạng. Cho nên, chiến lược chuyển dịch lên NGN sẽ phụ thuộc vào điều kiện mạng hiện có, các yêu cầu của khách hàng mà các nhà khai thác mạng đặt ra mục tiêu và kế hoạch mở rộng trong tương lai.
5.2.1 Cải tiến chuyển mạch kênh
Các nhà cung cấp dịch vụ đang khai thác các tổng đài Alcatel 1000, có thể nâng cấp các hệ thống hiện có để chuyển dịch sang NGN. Các tổng đài Alcatel 1000 có thể được mở rộng để hoạt động trong môi trường NGN dựa trên chuyển mạch gói như hình 5.2. Những sự mở rộng này bao gồm các cổng thoại qua gói VoPG (Voice over Packet Gateway) kết hợp từ bên ngoài (cho giao thức IP hoặc ATM) và ma trận chuyển mạch băng rộng dựa trên gói. Việc kích hoạt và ngừng kích hoạt dựa trên WEB do thuê bao điều khiển cũng như việc quản lý các dịch vụ thoại tiên tiến cung cấp cho thuê bao độ linh hoạt đáng kể, trong khi đó lại giảm được chi phí vận hành cho nhà khai thác.
Hình 5.2 Cải tiến Alcatel 1000
Tiếp theo các tổng đài Alcatel 1000 được phát triển để trở thành một khối kiến trúc NGN cơ bản, hoạt động như chuyển mạch mềm (ứng dụng tổng đài cấp 4/ cấp 5), hoặc như một cổng truy nhập do một chuyển mạch mềm bên ngoài điều khiển. Mục đích là