CHƢƠNG 2 : CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀ M SOFTSWITCH
2.2. Đặc điểm kĩ thuật của công nghệ chuyển mạch mềm
2.2.1. Mô hình kiến trúc mạng thế hệ sau và các chức năng của Softswitch
Trên thị trường viễn thông, công nghệ chuyển mạch mềm Softswitch hiện đang phát triển rất nhanh chóng. Mỗi hãng đều đưa ra những dòng sản phẩm với những đặc điểm riêng. Tuy nhiên, các chức năng và tập các giao thức hỗ trợ cho việc kết nối vẫn có những đặc điểm chung và phần lớn tuân theo mô hình mạng NGN của ISC (International Softswitch Consortsium) và MSF (Multiservice Switching Forum), hai diễn đàn chính về công nghệ chuyển mạch mềm và kiến trúc mạng NGN. [9]
Như đã đề cập ở phần trên, ý tưởng chủ đạo nhằm thiết kế một hệ thống chuyển mạch mềm là dựa trên việc tạo ra các hệ thống phần mềm phân tán có khả năng mở rộng, độc lập trên nền tảng phần cứng và hệ điều hành có độ ổn định và hiệu năng cao, và đặc biệt phải hoạt động tốt, tin cậy với sản phẩm, ứng dụng của các nhà phát triển thứ ba. Cũng đã có rất nhiều nhà phát triển xây dựng hệ thống Softswitch và gọi dưới các tên khác nhau và bao gồm các thành phần cấu trúc khác nhau. Tuy nhiên, có thể xem hệ thống chuyển mạch mềm bao gồm các thành phần sau:
Media Gateway Controller hay Call Agent: Đây là một trong những đơn vị chức năng chính của Softswitch, trong đó bao hàm các luật, giao thức xử lý cuộc gọi và nó sử dụng Media Gateway cùng với Signaling Gateway để thực hiện chức năng này. Nó có nhiệm vụ của một Signaling Gateway để thực hiện việc thiết lập và huỷ bỏ cuộc gọi. Ngoài ra, Media Gateway Controller còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS.
Signaling Gateway – Cổng báo hiệu SS7 - hoạt động như một cầu nối mạng PSTN và IP, thực hiện chuyển đổi thông tin báo hiệu giữa hai mạng này.
Media Gateway đóng vai trò như một giao diện vật lý giữa mạng chuyển mạch kênh PSTN và mạng chuyển mạch gói IP. Nó có nhiệm vụ báo hiệu và nhận tín hiệu đến từ mạng PSTN. Nó sẽ nhận số điện thoại, chuyển đổi các số điện thoại và địa chỉ IP và cuối cùng là quản lý quá trình xử lý cuộc gọi. Xử lý cuộc gọi bao gồm việc nhân tín hiệu thoại, nén, gói hoá, triệt tiếng vọng, nén khoảng lặng... Media Server thực hiện các chức ngoại vi nhằm tăng cường thêm khả năng của
Feature Server cung cấp tính năng để cung cấp các dịch vụ (các dịch vụ này có thể được đặt trên những thành phần khác) như tính cước, hội nghị đa điểm, ... Các hãng có thể định nghĩa phần lõi Call Agent (hoặc Media Gateway Controller) như là một chuyển mạch mềm có chức năng tối thiểu hoặc một hệ thống bao gồm tất cả các thành phần nêu trên tạo thành một giải pháp Softswitch đầy đủ. Thành phần SG có thể được bao gồm trong Chuyển mạch mềm hoặc tách riêng. Một số hãng gộp cả Media Gateway – một thành phần thuộc về cơ sở hạ tầng mạng hơn – vào một giải pháp chung.
Xét về mặt kiến trúc thì mạng NGN có thể đƣợc chia ra làm bốn lớp chức năng nhƣ sau:
Lớp giao vận ( Trasnport Plane )
Lớp điều khiển và báo hiệu cuộc gọi (Call Control and Signaling Plane)
Lớp ứng dụng và dịch vụ (Service and Application Plane )
Lớp quản lý ( Management Plane)
Mặt bằng quản lý Cung cấp thuê bao và dịch vụ; hỗ trợ vận hành và bảo dưỡng mạng hỗ trợ tính cước
Các API mở (Parlay, Jain, CAMEL, SIP, AIN/INAP)
SIP/SIP-T: H.323
I P
Điện thoại IP(H.323, SIP, MGCP,...), đầu cuối IP, IP PBX
Báo hiệu (ISUP, MAP, RANAP, MGCP, Megaco, SIP)
SS7: TDM/ ATM IN/AIN ChuyÓn m¹ch liªn m¹ng PSTN/SS7 /ATM Mạng
Đầu cuối phi IP/Mạng di động
Mặt bằng ứng dụng và dịch vụ
Phục vụ tính năng và ứng dụng (SCP, dịch vụ, logic), phục vụ truyền thông
Mặt bằng điều khiển và báo hiệu
Call Agent, MGC, chuyển mạch mềm
Mặt bằng giao vận
Miền giao vận IP:
Mạng lõi IP, định tuyến, chuyển mạch, BG, QoS (RSVP, MPLS)
Miền tƣơng tác:
TG (MG), SG, tương tác GW
Miền truy nhập phi IP:
Truy nhập không dây (AG) Truy nhập di động (RAN AG) Truy nhập băng rộng (IAD, MTA)
2.2.1.1. Lớp giao vận (Transport Plane)
Chức năng cơ bản của lớp truyền thông là xử lý, chuyển vận gói tin. Lớp này bao gồm các thiết bị đảm nhiệm đóng mở gói, định tuyến, chuyển gói tin dưới sự điều khiển của lớp Điều khiển và báo hiệu cuộc gọi (Call Control and Signaling Plane).
Lớp giao vận được phân chia làm ba miền con (sub-domain): Miền truyền tải thông tin theo giao thức IP (IP Trasport Domain)
Miền này bao gồm :
Mạng truyền thông xương sống (Backbone Network)
Các thiết bị mạng như : Router, Switch.
Các thiết bị cung cấp cơ chế QoS.
Miền liên kết mạng (Interworking Domain)
Miền liên kết mạng bao gồm các thiết bị với nhiệm vụ chính là nhận các dữ liệu đến và từ nó đi tới các mạng khác, sau đó chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu cho phù hợp để thông tin có thể truyền thông một cách trong suốt trên toàn bộ mạng. Trong miền này là tập hợp các Gateway như Signaling Gateway, Media Gateway và Interworking Gateway, trong đó, Signaling Gateway thực hiện chức năng cầu nối giữa mạng PSTN và mạng IP và tiến hành phiên dịch thông tin báo hiệu giữa hai mạng này. Media Gateway thực hiện quá trình chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu giữa các môi trường truyền thông khác nhau.
Miền truy nhập không dựa trên giao thức IP (Non-IP Access Domain)
Trong miền này bao gồm các thiết bị truy cập cung cấp các cổng kết nối cho thiết bị đầu cuối thuê bao. Các thiết bị đầu cuối thuê bao có thể là máy điện thoại cố định, các thiết bị truy nhập tích hợp IADs, đầu cuối ISDN, đầu cuối Modem/Multimedia Terminal Adaptor (MTAs). Các thiết bị truy nhập cung cấp các cổng cho các thuê bao như : POST, ISDN-BA, ISDN-PRA, IP, xDSL, WDM, ATM, Frame Relay,.... Các thiết bị truy nhập này thực hiện chức năng chuyển đổi các loại lưu lượng khác nhau thành dạng tín hiệu gói dưới sự điều khiển của lớp điều khiển và báo hiệu.
2.2.1.2. Lớp điều khiển và báo hiệu cuộc gọi (Call Control and Signaling Plane)
Đây là lớp trung tâm của hệ thống thực thi quá trình điều khiển, giám sát và xử lý cuộc gọi nhằm cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end) với bất cứ loại giao thức và báo hiệu nào. Thực thi quá trình giám sát các kết nối cuộc gọi giữa các thuê bao thông qua việc điều khiển các thành phần của lớp truyền thông - Transport Plane. Quá trình xử lý và báo hiệu cuộc gọi về bản chất có nghĩa là xử lý các yêu cầu của thuê bao về việc thiết lập và huỷ bỏ cuộc gọi thông qua các bản tin báo hiệu. Lớp này còn có chức năng kết nối cuộc gọi thuê bao với lớp ứng dụng và dịch vụ (Service and Application Plane).Các chức năng này sẽ được thực thi thông qua các
thiết bị như Media Gateway Controller ( hay Call Agent hay Call Controller ), các SIP Server hay Gatekeeper.
2.2.1.3. Lớp ứng dụng và dịch vụ
Lớp ứng dụng và dịch vụ là lớp cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như mạng thông minh IN - Intelligent Networks, các dịch vụ giá trị gia tăng.... Lớp này liên kết với lớp điều khiển và báo hiệu thông qua các giao diện lập trình mở API - Application Programing Interface. Cũng chính nhờ đó mà việc cập nhật, tạo mới và triển khai ứng dụng, dịch vụ mạng trở nên vô cùng nhanh chóng và hiệu quả. Trên lớp này sử dụng các thiết bị như Application Server, Feature Server. Lớp này cúng có thể thực thi việc điều khiển những thành phần đặc biệt như Media Server, một thiết bị được biết đến với tập các chức năng như conferencing, IVR, xử lý tone ...
2.2.1.4. Lớp quản lý (Management Plane)
Lớp quản lý mạng có nhiệm vụ cung cấp các chức năng như giám sát các dịch vụ và khách hàng, tính cước và các tác vụ quản lý mạng khác. Nó có thể tương tác với bất kỳ hoặc cả ba lớp còn lại thông qua các chuẩn công nghiệp ví dụ như SNMP hoặc các chuẩn riêng và các APIs – giao diện lập trình mở.
Dựa vào mô hình mạng NGN ở trên, Chuyển mạch mềm Softswitch phải thực hiện các chức năng sau :
Trung tâm báo hiệu và điều khiển cuộc gọi trong toàn mạng, quản lí và điều khiển các loại gateway truy nhập mạng, hoạt động theo tất cả các loại giao thức báo hiệu từ H323, SIP đến MGCP/MEGACO.
Giao tiếp với báo hiệu của mạng PSTN (chủ yếu là kết nối với mạng báo hiệu SS7) và liên kết với hệ thống Softswitch khác.
Tạo ra các môi trường lập trình mở để cho phép các hãng thứ ba dễ dàng tích hợp và phát triển ứng dụng (trên nền IP)và kết nối với các môi trường cung cấp dịch vụ đã có sẵn (ví dụ IN).