4.4.1 Tổng quan về giao thức MEGACO/H.248
Megaco được phát triển bởi IETF (đưa ra vào cuối năm 1998), còn H. 248 được đưa ra vào tháng 5/1999 bởi ITU-T. Sau đó cả IETF và ITU-T cùng hợp tác thống nhất giao thức điều khiển MG, kết quả là vào tháng 6/2000 chuẩn Megaco/H. 248 ra đời.
MEGACO/H248 cung cấp một giải pháp toàn diện cho việc điều khiển các MG. Giao thức này hỗ trợ đa phương tiện và các dịch vụ hội thoại nâng cao đa điểm các cú pháp lập trình được nâng cao nhằm tăng hiệu quả cho các tiến trình đàm thoại, hỗ trợ cả việc mã hoá text và binary và thêm vào việc mở rộng các định nghĩa cho các gói tin.
Megaco/H. 248 là giao thức báo hiệu giữa Softswitch hoặc MGC với MG (Trunking Media Gateway, Lines Media Gateway hoặc IP Phone Media Gateway). Megaco/H. 248 điều khiển MG để kết nối các luồng từ ngoài.
Megaco/H. 248 tương tự với MGCP về mặt cấu trúc và mối liên hệ giữa bộ điều khiển và cổng gateway, tuy nhiên Megaco/H248 hỗ trợ đa dạng hơn các loại mạng (ví dụ ATM).
Hình 4.14: MEGACO/H.248 kết nối điều khiển Gateway
Trong phân hệ IMS, giao thức này hoạt động trên điểm tham chiếu Mn, Mp giao tiếp MRFC với MRFP và MGCF với IMS-MGW
4.4.2 Cấu trúc Gateway trong Megaco/H.248
Hình 4.15: Cấu trúc Gateway trong Megaco/H.248
MGC: cung cấp báo hiệu SIP hoặc H.323 và thực hiện ánh xạ giữa các giao thức báo hiệu mạng chuyển mạch kênh truyền thống và giao thức báo hiệu IP.
MG: cung cấp sự ánh xạ media và chức năng chuyển mã. Nó kết thúc tín hiệu chuyển mạch kênh và tín hiệu media gói và thực hiện chuyển địa chỉ
SG: cung cấp môi trường báo hiệu giữa miền IP và miền chuyển mạch kênh truyền thống.
4.4.3 Termination và Context
Megaco có hai khái niệm mang tính trừu tượng là: Termination và Context
Termination là một thực thể luận lý trên MG như là các nguồn hoặc các luồng điều khiển, … Termination có duy nhất một số nhận dạng (Termination ID) được phân phối bởi MG ở thời điểm chúng được tạo ra.
Termication còn biểu hiện cho các thực thể vật lý có thời gian tồn tại bán thường trú như một kênh TDM
Termination cũng biểu diễn cho các luồng thông tin ngắn hạn như là các luồng RTP, thường tồn tại trong thời gian chúng được sử dụng.
Các tín hiệu có thể áp dụng lên các Termination, các tín hiệu này như là các thông báo. Các Termination cũng có thể được lập trình để phát hiện các sự kiện.
4.4.3.2 Context
Context là một sự kết hợp giữa một số Termination. Có một Context đặc biệt được gọi là Context rỗng. Nó chứa các Termination không kết hợp với các Termination khác. Các Termination rỗng có thể có các tham số được khảo sát hoặc sửa đổi và có thể có các sự kiện xảy ra trên chúng.
Số lượng Termination lớn nhất trong một Context phụ thuộc vào MG. Chẳng hạn, MG chỉ đưa ra kết nối điểm điểm thì có thể chỉ cho phép hai Termination trên một Context. Các MG hổ trợ các cuộc hội nghị đa điểm có thể cho phép 3 hoặc nhiều Termination trên một Context.
4.4.3.2.1 Thuộc tính của context
-contextID
-Mô hình (topology):Mô hình của context mô tả luồng media giữa các Termination trong một context.Ngược lại ,chế độ của Termination (nhận/ gữi) mô tả luồng media ở ngõ vào/ra của MG
-Sự ưu tiên được sử dụng cho một context để cung cấp cho MG thông tin về việc điều khiển ưu tiên .MGC cũng có thể điều khiển sự ưu tiên lưu lượng trong MG khi nhiều context phải được điều khiển đồng thời.
-Bộ chỉ thị (indicator) cho cuộc goi khẩn cấp cũng được cung cấp để cho phép việc điều khiển ưu tiên trong MG.
4.4.3.2.2 Tạo,Xóa và sửa đổi context
Megaco có thể được dùng để tạo context và sửa đổi các giá tri tham số của context đang tồn tại.Megaco có các lệnh để thêm Termination vào context,bỏ Termination ra khỏi context và di chuyển termination giữa các context.context bị xóa hoàn toàn khi Termination còn lại sau cùng bị xóa bỏ hoặc di chuyển khỏi Context.
4.4.4 Một số lệnh của Megaco
Add:lệnh add dùng để thêm một termination vào một context.lệnh Add trên Termination
đầu tiên trong context được dùng để tạo context.
Modify:dùng để sửa đổi các thuộc tính,các sự kiện và các tín hiểu của termination Subtract:dùng để ngắt một Termination từ một Context.lệnh này trên Termination sau
cùng trong một Context dùng để xóa Context đó.
Move:dùng để chuyển Termination trong Context này đến Context khác.
Auditvalue:trả lại trạng thái hiện tại của các đặc tính,các sự kiện,các tín hiệu thống kê
của Terminination.
Auditcapabilities:trả lại tất cả các giá trị đối với tính chất của Termination,các sự kiện
và các tính hiệu được cho phép bởi MG
Notify:cho phép MG thông báo cho MGC biết các sự kiên xảy ra trong MG
ServiceChange:cho phép MG thông báp cho MGC rằng một Termination hoặc một
nhóm Termination chuẩn bị rời khỏi hoặc trả lại dịch vụ.lệnh này cũng được dùng bởi MG để thông báo cho MGC sự sẵn sàng của nó.MGC cũng có thể thông báo chuyển giao tới MG bằng các lệnh gởi ServiceChange
4.4.5 hoạt động của MEGACO/H.248
Quá trình hoạt động của luồng giao thức MEGACO/H.248 như sau:
Bước 1: MGC gửi bản tin Modify đến MG A và MG B để yêu cầu Termination
phát hiện nhấc máy.
Bước 2: Lệnh Modify được công nhận
Bước 3: GW A phát hiện sự nhấc máy và gửi cho MGC.
Bước 4: Xác nhận việc nhấc máy
Bước 5: MGC ghi nhận sự kiện và gởi bản tin đên MG đê xác nhận sự kiện này.
Bước 6, 7: GW A tích lũy các chữ số được quay từ người dùng và gởi các số này
đến MGC trong lệnh Notify.
Bước 8: MGC công nhận việc nhận các chữ số.
Bước 9: MGC quyết định chuỗi số đúng và tạo cuộc gọi. Nó gởi lệnh Add đến
MGA để tạo Context.
Bước 10: GW A trả lời MGC và đặt tên Context, định bộ nhận dạng Termination
RTP (RTP/ID).
Bước 11: dựa vào thông tin nhận được từ GWA, MGC gởi lệnh Add chứa thông
tin về số bên gọi, bộ mã hóa, … đến GWB.
Bước 14: MGC dùng lệnh Modify để yêu cầu chuông. Bản tin cũng yêu cầu GWA
tìm kiếm sự nhấc máy.
Bước 15: User B nhấc máy, cuộc gọi đã được thiết lập, RTP Streaming được
truyền 2 chiều từ A sang B.
Bước 16: Khi một trong hai bên gác máy ( ở đây ví dụ là bên A), bản tin Modify
yêu cầu kêt thúc cuộc gọi được gới đến MGC
Bước 17: MGC nhận được yêu cầu và gởi bản tin Rely đáp ứng
Bước 18, 19: Lệnh Subtract được gởi từ MGC đến hai GW yêu cầu hủy kết nối
(hủy Termination từ một Context). Sau khi nhận được bản tin Rely từ hai Gateway thì kết thúc hoàn toàn một phiên gọi.
Hình 4.16: Luồng giao thức của MEGACO/H248
Chương 5: Các bước tiến lên xây dựng IMS 5.1 Giới thiệu chuyển mạch mềm (softswitch)
Chuyển mạch mềm giúp các mạng truyền thống có thể cung cấp các dịch vụ dựa trên nền mạng IP. Cấu trúc này tách riêng điều khiển dịch vụ và truy cập dịch vụ bằng cách sử dụng một lớp lõi dựa trên IP trong mạng chuyển mạch. Nó thực hiện điều khiển các cổng trung kế mở rộng, cổng truy nhập và các server truy nhập từ xa. Chuyển mạch mềm chạy trên hệ điều hành và các máy tính, nó cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng mở. Trong giai đoạn đầu triển khai công nghệ NGN, softswitch được chọn làm thành phần điều khiển chính. Từ khi IMS được chuẩn hóa, IMS thể hiện những đặc tính vượt bậc. Do đó, IMS được chọn thay thế softswitch trong NGN.
5.2 So sánh IMS và softswitch
Những ưu điểm của IMS so với softswitch được thể hiện trong bảng sau:
Tiểu chuẩn so sánh Softswitch IMS
Tính chuẩn hóa Không có tổ chức nào đưa ra tiêu chuẩn cụ thể, phụ thuộc vào giải pháp của các hãng thiết bị.
3GPP chuẩn hóa (Release 5, Release 6, Release 7, Release 8)
Kiến trúc mạng - Kiến trúc mạng dựa trên sự phân tán chức năng điều khiển và chức năng chuyển mạch, mọi hoạt động điều
- Kiến trúc phân tán theo mô hình server, chức năng điều khiển không tập trung tại một server mà phân tán
khiển tập trung ở MGC.
- Gồm có năm lớp: lớp quản lý, lớp dịch vụ, lớp điều khiển, lớp truyền tải và lớp truy nhập. - Sử dụng các giao diện lập trình mở API thành các khối P-CSCF, I- CSCF, S-CSCF. - Được chia thành bốn lớp: lớp dịch vụ, lớp điều khiển, lớp truyền tải và lớp truy nhập.
- Sử dụng các giao diện đã được chuẩn hóa.
Giao thức điều khiển và báo hiệu
SIP, H.323, MGCP, MEGACO/H.248,…
Chủ yếu sử dụng SIP, DIAMETER
Khả năng cung cấp dịch vụ Khả năng cung cấp dịch vụ Khả năng cung cấp đa dịch vụ với chất lượng cao, triển khai dịch vụ nhanh chóng và hệ thống tính cước thông minh.
Khả năng tích hợp với thiết bị của nhà cung cấp khác
Có khả năng tương thích, tuy hơi khó khăn.
Khá dễ dàng vì các thiết bị đều phải tuân theo chuẩn. Bảo mật Có khả năng bảo mật tốt đối
với các dịch vụ VoIP.
Có nhiều cơ chế bảo mật khác nhau, đảm bảo an toàn thông tin cá nhân của người dùng, độ an toàn cao.
Lưu lượng Vẫn còn hạn chế Băng thông rộng, đáp ứng nhu cầu người dùng tốt hơn Chi phí Tiết kiệm Có thể quá trình nâng cấp
lên hơi tốn kém, nhưng sau đó sẽ không tốn nhiều chi phí cho việc quản lý, nâng cấp, bảo dưỡng thiết bị.
5.3 Các giai đoạn cần thiết để chuyển sang mạng NGN sử dụng IMS
Để tiết kiệm chi phí và đảm bảo phục vụ liên tục cho các thuê bao hiện có, nhà khai thác mạng không xây dựng mới hạ tầng mà tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có và thực hiện chuyển đổi từng bước. Mỗi nhà khai thác có phương pháp, lộ trình chuyển đổi riêng theo hoàn cảnh và đặc tính riêng của họ. Tuy vậy, cách thức chuyển đổi lên NGN đều dựa vào mô hình phân lớp NGN như đề cập ở chương trước. Việc chuyển đổi này được thực hiện thông qua một hoặc nhiều bước tùy vào mức độ mở rộng của từng giải pháp.
5.3.1 Đối với mạng cố định
Giai đoạn 1: Tạo ra khối chức năng mô phỏng PSTN/ISDN
Phương thức chuyển đổi từ PSTN/ISDN sang PBN được sử dụng nhiều nhất đó là mạng PSTN/ISDN và PBN cùng tồn tại trong giai đoạn chuyển giao. Giải pháp này được thực hiện thông qua 2 bước.
Bước 1: Tại bước này một vài tổng đài nội hạt LE được thay thế bằng các AG.
Các chức năng của LE sẽ được cung cấp bởi AG và CS. Các thiết bị truy nhập khác như: thiết bị truy nhập hoặc các thiết bị truy nhập từ xa của người sử dụng và các tổng đài nội bộ PABX kết nối với các tổng đài LE đã bị thay thế sẽ kết nối trực tiếp với AG. Trong bước này cũng có thể triển khai các AG bổ sung để cung cấp dịch vụ cho các thuê bao mới. Các TG và SG được triển khai để phối hợp kết nối giữa PBN và mạng PSTN/ISDN của các nhà cung cấp dịch vụ khác. Tất cả các AG và TG được điều khiển bởi CS.
Bước 2: Trong bước này, tất cả các tổng đài nội hạt LE còn lại sẽ được thay
thế bằng các AG và các tổng đài chuyển tiếp TE sẽ được loại bỏ, các chức năng của TE sẽ được thực hiện tại CS. Các TG và SG được triển khai để phối hợp kết nối giữa PBN và mạng PSTN/ISDN của các nhà cung cấp dịch vụ khác. Tất cả các AG và TG được điều khiển bởi CS
Giai đoạn 2: Sử dụng đồng thời cả mạng hiện tại và khối mô phỏng
Trong giai đoạn này mạng được chuyển đổi lên kiến trúc mạng lõi NGN. Các thuê bao sẽ sử dụng trực tiếp các thiết bị đầu cuối NGN hoặc các thiết bị đầu cuối truyền thống kết
nối thông qua NGN-AG để kết nối với mạng. Cấu trúc mạng theo NGN cho phép mạng mới có thể cung cấp, bên cạnh các dịch vụ tương tự như các dịch vụ được cung cấp bởi mạng PSTN/ISDN, các dịch vụ NGN khác cho các đầu cuối NGN. Các TG và SG được triển khai để phối hợp kết nối giữa mạng NGN với mạng PSTN/ISDN của các nhà cung cấp dịch vụ khác.
Giai đoạn 3: Mạng NGN
Trong giai đoạn cuối cùng này, các khối softswitch trong mạng phỏng tạo hay mô phỏng PSTN/ISDN còn lại sẽ được bổ sung các tính năng của các CSCF. Cơ sở dữ liệu người dùng được tập trung tại các nút HSS. Chức năng SLF cũng được triển khai để giúp cho việc xác định thông tin thuê bao. Chức năng NASS cũng cần đuợc bổ sung để có thể quản lý thuê bao xDSL kết nối vào mạng. Khả năng liên vận giữa mạng di động và cố định được đảm bảo ở mức tối đa.
5.3.2 Phương án phát triển mạng di động
Giai đoạn 1: Gói hoá mạng di động
Mạng di động hiện tại của VNPT gồm phần mạng lõi chuyển mạch kênh (cho dịch vụ thoại) và phần lõi chuyển mạch gói (cho dịch vụ truyền số liệu). Bước đầu tiên trong lộ trình phát triển mạng là tích hợp lưu lượng thoại và lưu lượng truyền số liệu vào mạng lõi IP có hỗ trợ QoS. Các bước cần thực hiện là:
1. Xây dựng mạng lõi IP có hỗ trợ chất lượng dịch vụ. 2. Tách MSC thành MSC server và MGW.
Giai đoạn này chưa đem lại sự thay đổi nào trong dịch vụ thuê bao. Tuy nhiên, việc tích hợp lưu lượng vào một mạng lõi IP sẽ giúp giảm chi phí vận hành mạng một cách đáng kể, hỗ trợ việc giảm cước phí dịch vụ thoại, tăng tính cạnh tranh cho nhà cung cấp dịch vụ.
Giai đoạn 2: Bổ sung chức năng điều khiển phiên
Việc chuyển đổi được tiếp tục với việc bổ sung thêm chức năng CSCF vào lớp điều khiển mạng thông qua các bước sau:
1. Chuyển đổi chức năng của MSC server thành MGCF (có nhiệm vụ chuyển đổi báo hiệu SS7/IP thành báo hiệu SIP, và điều khiển các media gateway trong mạng).
2. Bổ sung CSCF vào lớp điều khiển.
3. Bổ sung chức năng chuyển đổi giữa báo hiệu IN với báo hiệu của IMS (IM SSF), cho phép giao tiếp giữa CSCF với dịch vụ IN hiện có.
4. Nâng cấp khối HLR thành HSS.
5. Nâng cấp thiết bị đầu cuối di động để hỗ trợ IMS (hỗ trợ SIP, VoIP). 6. Nếu cần thiết, nâng cấp mạng truy nhập vô tuyến lên 3/4G.
Có thể thấy là trong giai đoạn này, lưu lượng thoại và lưu lượng số liệu vẫn được chuyển tải trên 2 mạng riêng (mặc dù vẫn trong cùng một mạng chuyển tải IP chung).
Giai đoạn 3: Hoàn thiện lớp điều khiển IMS
Chuyển đổi mạng của giai đoạn 2 thành mạng tuân thủ IMS (3GPP Release 7) theo các bước sau:
1. MGW không kết nối trực tiếp với RNC mà kết nối qua mạng GPRS.
2. Các chức năng cần thiết khác như PEF (tại GGSN) hay PDF cũng cần được bổ sung (tại P-CSCF).
3. Nâng cấp thiết bị di động đầu cuối để hỗ trợ IP QoS.
Tại thời điểm này, mạng di động và mạng cố định có thể hoạt động liên vận hoàn toàn và hỗ trợ di động giữa hai mạng. Cấu hình mạng có thể chỉ gồm 1 hoặc 2 phần điều khiển IMS trong toàn bộ mạng. Thay vì mỗi công ty vùng sở hữu một phần IMS thì có thể cung cấp 1 phân hệ IMS cho phần mạng cố định và một hệ thống khác cho mạng di động như ở hình sau.
Hình 5.1: Mô hình mạng hội tụ với hai vùng IMS (cố định và di động)
Hội tụ mạng là một xu hướng quan trọng đối với một nhà khai thác mạng cố định và di động. Để làm được điều này, chúng em đề xuất việc phát triển mạng cố định và mạng di động một cách đồng thời. Mục tiêu cuối cùng là hai mạng có thể hoạt động liên thông cả về truyền tải cũng như dịch vụ dựa trên kiến trúc chuẩn IMS.
Chương 6: DEMO 6.1 Mô hình mô phỏng NGN
Trong chương này, chúng em thực hiện một mô hình mạng NGN hoàn chỉnh từ lớp ứng