2.2.3. Cỏc thành phần chớnh của Softswitch
Thành phần chớnh của chuyển mạch mềm Softswitch là bộ điều khiển cổng thiết bị Media Gateway Controller (MGC). Bờn cạnh đú cũn cú cỏc thành phần khỏc hỗ trợ hoạt động như: Signaling Gateway (SG), Media Gateway (MG), Media Server (MS), Application Server (AS)/Feature Server (FS).
Trong đú:
- Media Gateway là thành phần nằm trờn lớp Media Layer - Signaling Gateway là thành phần ở trờn cựng lớp với MGC
- Media Server và Application Server/Feature Server nằm trờn lớp Application and Service Layer.
Hỡnh 2.4 - Kết nối MGC với cỏc thành phần khỏc trong mạng NGN
Một Media Gateway Controller cú thể quản lý nhiều Media Gateway, với Media Gateway thỡ cú nhiều loại khỏc nhau để cú thể kết nối với nhiều loại mạng khỏc nhau. Như kết nối với mạng PSTN thỡ dựng Trunking Gateway, kết nối với mạng bỏo hiệu SS7 thỡ dựng Signaling Gateway...
2.2.3.1. Signaling Gateway – SG
Signalling Gateway (SG) tạo ra một chiếc cầu giữa mạng bỏo hiệu số 7 với mạng IP dưới sự điều khiển của MGC. SG làm cho một Softswitch giống như một nỳt SS7 trong mạng bỏo hiệu số 7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thụng tin bỏo hiệu.
Cỏc chức năng chớnh của SG:
- Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng bỏo hiệu.
- Truyền thụng tin bỏo hiệu giữa cỏc MGC và SG thụng qua mạng IP - Cung cấp đường truyền dẫn cho thoại, dữ liệu và video.
- Cung cấp cỏc hoạt động SS7 cú sự sẵn sàng cao cho cỏc dịch vụ viễn thụng.
Cỏc đặc tớnh hệ thống của SG:
- SG là một thiết bị vào ra.
- Dung lượng bộ nhớ phải luụn đảm bảo lưu trữ cỏc thụng tin trạng thỏi, thụng tin cấu hỡnh, v.v..
- Giao diện với mạng SS7 bằng cỏch sử dụng một luồng E1/T1, tối thiểu 2 kờnh D, tối đa 16 kờnh D.
- Yờu cầu độ sẵn sàng cao: nhiều SG, nhiều liờn kết bỏo hiệu.
2.2.3.2. Media Gateway - MG
Media Gateway là thiết bị phối hợp nằm giữa mạng lừi chuyển mạch gúi của mạng NGN và mạng chuyển mạch truyền thống bằng cỏch chuyển đổi dạng thức của dữ liệu này sang dạng dữ liệu của mạng kia, núi cỏch khỏc Media Gateway cung cấp khuụn dạng từ mụi trường mạng truy nhập đến khuụn dạng mụi trường mạng gúi của NGN và ngược lại.
Thực tế chức năng của cỏc gateway cũng giống như chức năng của cỏc thiết bị đa phương tiện đơn giản, chỳng khụng cú khả năng xử lý trớ tuệ mạng mà chỉ cú khả năng để điều khiển thoại và điều khiển cỏc dịch vụ đó được chuyển đổi.
Nhiệm vụ chủ yếu của Media Gateway là chuyển đổi việc truyền thụng từ một định dạng truyền dẫn này sang một định dạng truyền dẫn khỏc. Việc chuyển đổi cú thể là chuyển đổi phương tiện hay chuyển đổi giao thức đúng khung được cung cấp trong kiểu mạng thành khuụn dạng yờu cầu ở một kiểu mạng khỏc, thụng thường là từ dạng mạch (circuit) sang dạng gúi (Packet) và ngược lại.
Khi một cuộc gọi đến Media Gateway, Gateway sẽ khụng xử lý gỡ thờm cỏc con số cũng như khụng tỡm xem đầu ra của cuộc gọi là ở đõu. Đõy là cụng việc của MGC, MGC điều khiển Media Gateway thụng qua giao thức MGCP/MEGACO, MGC đúng vai trũ điều khiển hoàn toàn cũn Media Gateway chỉ thuần tuý thực hiện lệnh. Giao thức MGCP/MEGACO điều khiển Media Gateway kết nối cỏc đường lưu lượng đến từ bờn ngoài chuyển mạch gúi thành cỏc luồng lưu lượng dạng mạch gúi như RTP. Ngoài ra cỏc MGC gửi cỏc lệnh đến để yờu cầu Media Gateway tạo ra tớn hiệu tone hay thay đổi thụng tin cấu hỡnh.
Chức năng của Media Gateway
Media Gateway là phần tử giao diện then chốt giữa mạng chuyển mạch kờnh và mạng chuyển mạch gúi và phải cung cấp cỏc chức năng điều khiển đa phương tiện: chức năng xử lý bỏo hiệu như mó hoỏ, giải mó, nộn dữ liệu thoại, chuyển mó, chuyển đổi Fax, chốn phương tiện , lọc và chuyển đổi modem tương tự.
Một số chức năng chớnh của Media Gateway:
- Cung cấp cỏc dịch vụ VoIP, VoATM, Dial-in (RAS), mụ phỏng kờnh (Virtual Trunking).
- Hỗ trợ QoS với thời gian trễ nhỏ nhất với cỏc yờu cầu ứng dụng thời gian thực như thoại, video…
- Hỗ trợ cỏc giao tiếp với mạng truyền thống (PSTN) và cỏc giao tiếp như RAS và ISDN.
- Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol).
- Cung cấp khe thời gian T1 là tài nguyờn xử lý tớn hiệu số (DSP) dưới sự điều khiển của MGC. Đồng thời quản lý tài nguyờn DSP cho dịch vụ này. - Quản lý tài nguyờn và kết nối T1.
- Cho phộp khả năng mở rộng Media Gateway về cổng, card, cỏc nỳt mà khụng làm thay đổi cỏc thành phần khỏc.
- Cỏc chức năng hướng H.323:
+ Biờn dịch giữa khuụn dạng tớn hiệu truyền õm thanh, hỡnh ảnh, dũng số liệu (Vớ dụ từ H.225 tới H.221 và ngược lại chuyển đổi cỏc kờnh mạng từ phớa PSTN thành cỏc dũng RTP…).
+ Biờn dịch giữa cỏc thủ tục truyền thụng (Vớ dụ từ H.245 đến H.242 và ngược lại), thiết lập cuộc gọi và giải phúng thủ tục cung cấp cho PSTN.
2.2.3.3. Media Server - MS
MS được phõn loại tỏch riờng khỏi FS vỡ cỏc ứng dụng MS đũi hỏi cả việc xử lý phương tiện chuyờn dụng. Điều này cú nghĩa là một mỏy chủ phương tiện phải hỗ trợ phần cứng DSP thi hành mức cao.
Một MS khụng hoàn toàn yờu cầu phải cú như một phần của chức năng chuyển mạch. Trong ngữ cảnh ASP, nú tạo ra sự thụng minh cho vịờc kết hợp chặt chẽ cỏc cụng nghệ chuyển mạch mềm và điều này tạo cơ hội cho cho cỏc giải phỏp thoại và dữ liệu được tớch hợp. Bằng việc khai thỏc những khả năng của chuẩn H.110, một nhà cung cấp dịch vụ cú thể tớch hợp cỏc chức năng thoại với cỏc dạng dữ liệu khỏc nhau và cỏc sản phẩm lớp 3. Điều này giỳp đỡ một cỏch đỏng kể trong việc xõy dựng cỏc MS.
- Chuyển đổi thoại sang văn bản để gửi văn bản đến hũm thư hoặc mỏy nhắn tin bằng việc sử dụng đầu vào thoại.
- Chức năng chuyển đổi thoại sang Web.
- Chức năng hội nghị truyền hỡnh bao gồm thiết lập hội nghị truyền hỡnh và truyền qua H.323 hay SIP.
- Truyền Fax qua IP sử dụng giao thức T.38, đõy là chuẩn truyền fax qua IP thời gian thực.
2.2.3.4. Application Server (AS)/Feature Server (FS)
Cung cấp tất cả cỏc tớnh năng và cỏc dịch vụ tạo ra doanh thu như tớnh cước, hội nghị đa điểm. FS sử dụng cỏc tài nguyờn và cỏc dịch vụ cú liờn quan nằm trong cỏc thành phần khỏc của Softswitch. Nú được định nghĩa như một mỏy chủ ở lớp ứng dụng thực hiện chức năng tập hợp cỏc dịch vụ kinh doanh.
Cỏc dịch vụ giỏ trị gia tăng này cú thể là một phần của Call Agent, hoặc cũng cú thể được triển khai riờng biệt. Cỏc ứng dụng liờn lạc với Call Agent thụng qua cỏc giao thức như SIP, H.323 và một số giao thức khỏc. Cỏc ứng dụng này thường độc lập với phần cứng nhưng chỳng cũng cú thể đũi hỏi truy nhập cơ sở dữ liệu phạm vi rộng.
2.2.4. Media Gateway Controller
MGC là đơn vị chức năng chớnh của Softswitch. Trong cỏc tổng đài thụng tin di động thỡ MGC cũn goi là MSC server. MGC đưa ra cỏc quy luật xử lý cuộc gọi, cũn MG và SG sẽ thực hiện cỏc quy luật đú. Nú điều khiển SG thiết lập và kết thỳc cuộc gọi.
MGC chớnh là chiếc cầu nối giữa cỏc mạng cú đặc tớnh khỏc nhau, như PSTN, SS7, mạng IP. Nú chịu trỏch nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua cỏc mạng khỏc nhau. Nú cũn được gọi là Call Agent.
Hỡnh 2.5 - Cỏc thành phần chức năng của MGC
CA-F và IW-F là 2 chức năng con của MGC-F. CA-F được kớch hoạt khi MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi. Và IW-F được kớch hoạt khi MGC- F thực hiện cỏc bỏo hiệu giữa cỏc mạng bỏo hiệu khỏc nhau. Riờng thực thể chức năng Inter-operator Manager cú nhiệm vụ liờn lạc, trao đổi thụng tin giữa cỏc MGC với nhau. Cũn R-F/A-F cú nhiệm vụ cung cấp cỏc thụng tin định tuyến và thụng tin cho việc tớnh cước.
Cỏc chức năng chớnh của MGC đú là:
- Điều khiển cuộc gọi, duy trỡ trạng thỏi của mỗi cuộc gọi trờn một Media Gateway.
- Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của Media Gateway, Signaling Gateway. - Trao đổi cỏc bản tin cơ bản giữa 2 MG-F.
- Xử lý bản tin SS7 (khi sử dụng SIGTRAN). - Xử lý bản tin liờn quan QoS.
- Phỏt hoặc nhận bản tin bỏo hiệu.
- Định tuyến (bao gồm bảng định tuyến, phõn tớch số và dịch số).
- Tương tỏc với AS-F để cung cấp dịch vụ hay đặc tớnh cho người sử dụng. - Cú thể quản lý cỏc tài nguyờn mạng (port, băng tần, …).
Cỏc giao thức Media Gateway Controller cú thể sử dụng:
- Để thiết lập cuộc gọi: H.323, SIP.
- Điều khiển Media Gateway: MGCP, Megaco/H.248. - Điều khiển Signaling Gateway: SIGTRAN (SS7). - Để truyền thụng tin: RTP, RTCP.
Hỡnh 2.6 - Cỏc giao thức sử dụng giữa cỏc thành phần
2.2.5. Hoạt động của chuyển mạch mềm
Xột trường hợp thuờ bao gọi đi là một thuờ bao thuộc mạng cung cấp dịch vụ thoại truyền thống PSTN.
1. Khi cú một thuờ bao nhấc mỏy (thuộc PSTN) và chuẩn bị thực hiện cuộc gọi thỡ tổng đài nội hạt quản lý thuờ bao đú sẽ nhận biết trạng thỏi off-hook của thuờ bao. Và Signaling Gateway (SG) nối với tổng đài này thụng qua mạng SS7 cũng nhận biết được trạng thỏi mới của thuờ bao.
2. SG sẽ bỏo cho Media Gateway Controller (MGC) trực tiếp quản lý mỡnh thụng qua CA-F đồng thời cung cấp tớn hiệu dial-tone cho thuờ bao. Ta gọi MGC này là caller-MGC.
3. Caller-MGC gửi yờu cầu tạo kết nối đến Media Gateway (MG) nối với tổng đài nội hạt ban đầu nhờ MGC-F.
4. Cỏc số do thuờ bao nhấn sẽ được SG thu thập và chuyển tới caller- MGC. 5. Caller-MGC sử dụng những số này để quyết định cụng việc tiếp theo sẽ
thực hiện. Cỏc số này sẽ được chuyển tới chức năng R-F và R-F sử dụng thụng tin lưu trữ của cỏc server để cú thể định tuyến cuộc gọi. Trường hợp đầu cuối đớch cựng loại với đầu cuối gọi đi (nghĩa là cũng là một thuờ bao của mạng PSTN): nếu thuờ bao bị gọi cũng thuộc sự quản lý của caller- MGC thỡ thực hiện bước (7). Nếu thuờ bao này thuộc sự quản lý của một MGC khỏc thỡ thực hiện bước (6). Cũn nếu thuờ bao này là một đầu cuối khỏc loại thỡ MGC sẽ đồng thời kớch hoạt chức năng IW-F để khởi động bộ điều khiển tương ứng và chuyển cuộc gọi đi. Lỳc này thụng tin bỏo hiệu sẽ được một loại Gateway khỏc xử lý. Và quỏ trỡnh truyền thụng tin sẽ diễn ra tương tự như kết nối giữa 2 thuờ bao thoại thụng thường.
6. Caller-MGC sẽ gửi yờu cầu thiết lập cuộc gọi đến một MGC khỏc. Nếu chưa đến đỳng MGC của thuờ bao bị gọi (ta gọi là callee-MGC) thỡ MGC này sẽ tiếp tục chuyển yờu cầu thiết lập cuộc gọi đến MGC khỏc cho đến khi đến đỳng callee-MGC. Trong quỏ trỡnh này, cỏc MGC trung gian luụn phản hồi lại MGC đó gửi yờu cầu đến nú. Cỏc cụng việc này được thực hiện bởi CA-F.
7. Caller-MGC gửi yờu cầu tạo kết nối với MG nối với tổng đài nội hạt của thuờ bao bị gọi (callee-MG).
8. Đồng thời callee-MGC gửi thụng tin đến callee-SG, thụng qua mạng SS7 sẽ làm rung chuụng thuờ bao bị gọi.
9. Khi callee-SG nhận được bản tin bỏo trạng thỏi của thuờ bao bị gọi (giả sử là rỗi) thỡ nú sẽ gửi ngược thụng tin này trở về callee-MGC.
10.Và callee-MGC sẽ phản hồi về caller-MGC để bỏo mỡnh đang liờn lạc với người được gọi.
11.Callee-MGC gửi thụng tin để cung cấp tớn hiệu ring back tone cho caller- MGC, qua caller-SG đến người gọi.
12.Khi thuờ bao bị gọi nhấc mỏy thỡ quỏ trỡnh thụng bỏo tương tự cỏc bước trờn xảy ra: qua nỳt bỏo hiệu số 7, thụng tin nhấc mỏy qua callee-SG đến
callee-MGC, rồi đến caller-MGC, qua caller-SG rồi đến thuờ bao thực hiện cuộc gọi.
13.Kết nối giữa thuờ bao gọi đi và thuờ bao bị gọi được hỡnh thành thụng qua caller-MG và callee-MG.
14.Khi chấm dứt cuộc gọi thỡ quỏ trỡnh sẽ diễn ra tương tự như lỳc thiết lập.
2.2.6. Ưu điểm của Softswitch
Chuyển mạch mềm cú một số ưu điểm sau đõy:
- Tạo cơ hội mới về doanh thu: Sự ra đời của cỏc dịch vụ mới đem lại doanh thu cao hơn so với cỏc dịch vụ thoại truyền thống.
- Thời gian tiếp cận thị trường ngắn: Nhờ cụng nghệ mới dựa trờn phần mềm mở - cú thể dễ dàng, nhanh chúng triển khai cỏc dịch vụ mới.
- Khả năng thu hỳt khỏch hàng: Cung cấp cho khỏch hàng nhiều dịch vụ hấp dẫn đồng thời cho phộp họ tự lựa chọn và kiểm soỏt cỏc dịch vụ mỡnh sử dụng.
- Giảm chi phớ xõy dựng mạng: Việc chi phớ cho phần mềm đũi hỏi những khoản đầu tư lớn như chi phớ cho cỏc cơ cầu phần cứng do đú chi phớ xõy dựng giảm đỏng kể.
- Giảm chi phớ điều hành mạng: cũng nhờ việc sử dụng phần mềm, sẽ khụng cũn những tổng đài lớn tập trung, tiờu tốn năng lượng và nhõn lực điều hành. Cỏc chuyển mạch giờ đõy sẽ là cỏc mỏy chủ phõn tỏn trờn mạng và được điều khiển bởi cỏc giao diện thõn thiện với người dựng GUI.
- Sử dụng băng thụng một cỏch hiệu quả: việc sử dụng mạng lừi IP cho đó cho phộp tận dụng được băng thụng một cỏch hiệu quả.
- Quản lý mạng hiệu quả: Softswitch cho phộp giỏm sỏt và điều chỉnh hoạt động của mạng theo thời gian thực đồng thời cú thể nõng cấp cấu hỡnh mạng từ xa.
- Cải thiện dịch vụ: việc dễ dàng nõng cấp phần mềm cho phộp cỏc dịch vụ được cung cấp một cỏch nhanh chúng và giỏ thành hạ.
- Tiết kiệm khụng gian đặt thiết bị: nhờ cú kớch thước nhỏ và hoạt động phõn tỏn nờn chuyển mạch mềm tiết kiệm được khụng gian đặt thiờt bị một cỏch đỏng kể.
- Cung cấp mụi trường tạo lập dịch vụ mềm dẻo.
- An toàn vốn đầu tư: do hoạt động trờn hạ tầng cơ sở cú sẵn nờn cỏc nhà khai thỏc vừa thu hồi được vốn đầu tư vào mạng cũ vừa thu được lợi nhuận từ dịch vụ do mạng mới cung cấp.
2.3. So sỏnh Chuyển mạch mềm và Chuyển mạch kờnh
Việc so sỏnh giữa chuyển mạch mềm và chuyển mạch kờnh dựa trờn một số tiờu trớ cơ bản sau đõy: đặc tớnh chuyển mạch (về phần cứng và phần mềm), cấu trỳc chuyển mạch (cỏc thành phần cơ bản và sự liờn hệ giữa chỳng).
2.3.1. Đặc tớnh chuyển mạch
Đặc tớnh hai mạng cú sự khỏc biệt lớn, được thể hiện trờn hinh vẽ:
Hỡnh 2.7 - Kiến trỳc PSTN và NGN
Hỡnh 2.8 cho thấy trong chuyển mạch mềm, cỏc thành phần cơ bản của hệ thống chuyển mạch là cỏc module riờng biệt nhau, phần mềm xử lý điều khiển cuộc gọi khụng phụ thuộc vào phần cứng chuyển mạch vật lý cũng như mụi trường lừi truyền thụng tin. Thiết bị Softswitch cú thể thực hiện được chức năng của cỏc tổng đài điện tử truyền thống, tớch hợp được cả chức năng của tổng đài nội hạt hoặc Tandem với chức năng tổng đài doanh nghiệp (PBX). Hơn nữa Softswitch tạo ra sự liờn kết giữa mạng IP và mạng truyền thống, điều khiển và chuyển mạch lưu lượng hỗn hợp thoại - dữ liệu - video.
Cũn đối với chuyển mạch truyền thống thỡ tất cả phần đều được tớch hợp trong một phần cứng.
Để hiểu rừ về sự khỏc nhau giữa đặc tớnh của chuyển mạch mềm và chuyển mạch kờnh, chỳng ta so sỏnh theo một số tiờu trớ như sau:
Phương thức chuyển mạch cơ bản
Như tờn gọi của nú, chuyển mạch mềm là việc thực hiện chuyển mạch dựa trờn phần mềm. Thiết bị chuyển mạch mềm chỉ thực hiện chuyển mạch giữa cỏc