Bá cáo Tìm hiểu cấu trúc soft switch hiq9200 trong VNPT

i nguyên (đối thoại và thông báo IP) hiR220 – Server tài nguyên (đối thoại và thông báo IP) SURPASS hiX hiX7500 – truy nhập thế hệ mới cho truy nhập đa dịch vụ hiX7300 – truy nhập thế hệ sau cho truy nhập băng rộng DSL hiX7200 – truy nhập thế hệ sau cho truy nhập thoại SURPASS hiT hiT7550 – MTS hiT7540 – OCU hiT7070 – SC/DC hiT7050 – FP1/FP2 hiT7030 - CPE 1.2.1. Mạng chuyển mạch thế hệ mới: Cấu trúc chuyển mạch của SURPASS dựa trên mô hình do MSF đưa ra. Đối với VoIP đang triển khai thì vấn đề cần quan tâm nhất trong chuyển mạch thế hệ mới là trung kế ảo (VT). Trung kế ảo là khái niệm để chỉ đường trung kế được thiết lập một cách logic trong softswitch để quản lý đường trung kế tương ứng đối với cổng phương tiện. Trung kế ảo cho phép tích hợp các dạng dữ liệu khác nhau trên cùng một mạng và cung cấp khảnăng mở rộng mạng một cách linh hoạt. Sử dụng trung kế ảo cho phép tính tóan các thông số mạng: số kết nối tối đa, đặc tính của từng thuê bao, băng thông cung cấp cho từng dịch vụ, báo hiệu, khả năng xử lý và QoS tối ưu theo yêu cầu. Giải pháp SURPASS của Siemens sử dụng báo hiệu SS7. 1.2.2. Mạng truy nhập thế hệ mới: Truy nhập thế hệ mới được đưa ra trong SURPASS gồm có các thành phần: SURPASS Evoling Voice Access: kết nối các loại giao diện của thuê bao hiện tại tới mạng lõi NGN, hỗ trọ các dịch vụ chuyển mạch một cách đầy đủ thông qua các giao diện mở (các giao diệnnày có thể giao tiếp với mạng hiện tại hay mạng IP). Giải pháp ày cho phép việc tiến lên mạng thế hệ mới nhanh chóng tại mọi thời điểm. Truy nhập băng rộng: cho phép sử dụng truy nhập băng rộng (DSL) Truy nhập đa dịch vụ: cho phép tất cả các dịch vụ băng hẹp cũng như băng rộng trên cùng một platform SIEMENS cũng đưa ra giải pháp cho quá trình quá độ. Các mạng PSTN, ATM/IP cùng tồn tại và mạng ATM/IP chưa xử lý ứng dụng thoại. Các sản phẩm tương ứng cho giải pháp này là hiA (hiA7100, hiA7300). 1.2.3. Mạng truyền tải thế hệ mới: Truyền tải thế hệ sau sử dụng công nghệ truyền dẫn quang (SDH, DWDM) và truyền dẫn vi ba. 1.2.4. Mạng quản lý thế hệ mới: Next Generation Management giúp tối ưu cấu hình và hoạt động, bảo mật cho các thành phần tạo thành NGN trong SURPASS. Nguyên lý của giải pháp này là dựa trên quản lý phần tử, quản lý miền và các ứng dụng. Phần quản lý mạng hỗ trợ chức năng OAM (quản lý, vận hành, bảo dưỡng) phát hiện xử lý lỗi, định dạng cấu hình, tính cước và quản lý hoạt động cũng như sự bảo mật mạng. Hệ quản lý mạng viễn thông TNMS quản lý từ các phần tử đến các miền hoạt động sử dụng công nghệ quang. Các miền hoạt động có thể là PDH, SDH, DWDM. Bộ tích hợp truy nhập quản lý truy nhập thế hệ sau, có cấu trúc mở theo mô hình client/server, có tính module và linh hoạt. 1.3. Triển khai NGN của VNPT: Như đã giới thiệu ở trên NGN của VNPT hiện nay đang áp dụng giải pháp SURPASS của SIEMENS. Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN của VNPT phải đảm bảo các yêu cầu sau đây: - Cung cấp các dịch vụ thoại và truyền số liệu bao gồm: thoại, fax, di động, ATM, IP, IP-VPN, FR, X25, xDSL, IN v..v..trên cơ sở hạ tầng thông tin thống nhất. - Mạng có cấu trúc đơn giản, giảm tối thiểu cấp chuyển mạch nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và hạ thấp giá thành dịch vụ. - Cấu trúc phải có tính mở, có độ linh hoạt và tính sẵn sàng cung cấp dịch vụ cao. - Cấu trúc mạng phải đảm bảo tính an toàn mạng lưới nhằm duy trì chất lượng dịch vụ. - Bảo toàn vốn đầu tư của VNPT với mạng hiện tại. - Cấu trúc mạng được tổ chức không phụ thuộc vào địa giới hành chính. - Hệ thống quản lý mạng, quản lý dịch vụ có tính tập trung cao, bảo đảm việc cung cấp dịch vụ đến tận các thuê bao thuộc các vùng hành chính khác nhau. 1.3.1. Lớp truy nhập: Gồm tòan bộ các node truy nhập hữu tuyến và vô tuyến, các node truy nhập của các vùng lưu lượng chỉ được kết nối đến node chuyển mạch đường trục của vùng đó, không được kết nối đến node đường trục của vùng khác. Được triển khai gồm một Media Gateway kết nối với mạng PSTN phục vụ cho dịch vụ VoIP và bộ BRAS kết nối trực tiếp với thiết bị DSLAM-HUB với khả năng chuyển mạch 10Gb/s, sử dụng công nghệ xDSL, có thể hỗ trợ các kết nối ADSL, SHDSL. Với hạ tầng mạng xDSL này, VNPT đã cung cấp các dịch vụ truy nhập Internet băng rộng MegaVNN tại nhiều tỉnh/thành phố trên cả nước. Các thiết bị: MG, BRAS, DSLAM. 1.3.2. Lớp truyền tải: Gồm các node chuyển mạch ATM+IP và các hệ thống truyền dẫn thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến các cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của thiết bị điều khiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển. Được tổ chức thành 2 cấp: cấp đường trục quốc gia và cấp vùng. 3 nút trục quốc gia đặt tại Hà Nội, TPHCM và Đà Nẵng và 24 nút vùng đặt tại các tỉnh/thành phố trọng điểm khác với băng thông các tuyến trục là STM-16 (2,5Gbps) và vùng là STM-1 (155Mbps) dựa trên truyền dẫn SDH. Hình 1.2: Mô hình NGN của VNPT Ba Router lõi M160 Juniper (hiện nay đang được thay thế bằng M320) đặt tại Hà Nội, HCM, Đà Nẵng có khả năng chuyển mạch là 160Gbps, và 24 Edge Router ERX1410 Juniper (hiện đang dần được thay thế bằng ERX1440) đặt tại các nút vùng thuộc 24 tỉnh, thành phố trọng điểm. 1.3.3. Lớp điều khiển: Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển kết nối cuộc gọi giữa các thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị chuyển mạch ATM+IP của lớp truyền tải và các thiết bị truy nhập của lớp truy nhập. Lớp điều khiển có chức năng kết nối cuộc gọi thuê bao với lớp ứng dụng dịch vụ. Các chức năng quản lý, chăm sóc khách hàng, tính cước được tích hợp trong lớp điều khiển. Gồm hai Softswitch HiQ9200 đặt tại Hà Nội và TPHCM. Hệ thống Softswitch bao gồm các chức năng về điều khiển hệ thống mạng, cung cấp các giao diện mở API để dễ dàng cho việc phát triển các ứng dụng dịch vụ, hỗ trợ nhiều loại giao thức điều khiển khác nhau như MGCP, H.323, Megaco/H.248, SIP… Hệ thống các serve ứng dụng (tùy theo từng loại hình dịch vụ Server ứng dụng có thể đặt tập trung hoặc phân tán). Bên cạnh đó hệ thống quản lý mạng tập trung và hệ thống tính cước tập trung góp phần quan trọng trong quản lý, vận hành và điều hành mạng. Hình 1.3: Mô hình kết nối tại các tỉnh 1.3.4. Lớp dịch vụ/ ứng dụng: Được tổ chức thành một cấp duy nhất cho toàn mạng nhằm đảm bảo cung cấp dịch vụ đến tận nhà thuê bao một cách thống nhất và đồng bộ. VNPT cung cấp nhiều dịch vụ trên nền NGN: dịch vụ thẻ trả trước 1719, dịch vụ 1800, 1900, hội nghị truyền hình … (sẽ được giới thiệu trong chương sau) Hình 1.4: Mô hình kết nối mạng trục VNPT Phân vùng lưu lượng: Cấu trúc mạng thế hệ sau được xây dựg dựa trên phân bố thuê bao theo vùng địa lý, không tổ chức theo địa bàn hành chính mà được phân theo vùng lưu lượng. Trong một vùng có nhiều khu vực, trong khu vưc có thể gồm 1 hoặc nhiều tỉnh thành. Số lượng các tỉnh thành trong một khu vực tuỳ theo số lượng thuê bao của tỉnh thành đó. Căn cứ vào phân bố thuê bao, mạng NGN của VNPT được phân thành 5 vùng lưu lượng như sau: + Vùng 1: các tỉnh phía Bắc trừ Hà Nội, Hà Tây, Bắc Ninh, Bắc Giang và Hưng Yên. + Vùng 2: Hà Nội, Hà Tây, Bắc Ninh, Bắc Giang và Hưng Yên. + Vùng 3: các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên. + Vùng 4: TPHCM + Vùng 5: Các tỉnh phía Nam, trừ TPHCM. CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC THIẾT BỊ SOFTSWITCH Hi9200 2.1. Định Nghĩa Chuyển Mạch Mềm (Softswitch) Chuyển mạch mềm có thể định nghĩa như là tập hợp các sản phẩm, giao thức và các ứng dụng cho phép bất kỳ các thiết bị nào truy cập các dịch vụ truyền thông qua mạng xây dựng trên nền công nghệ chuyển mạch gói thường là IP (Internet protocol). Những dịch vụ đó bao gồm thoại, fax, video, dữ liệu và các dịch vụ mới có thể được phát triển trong tương lai. Những thiết bị đầu cuối truy nhập bao gồm điện thoại truyền thống, điện thoại IP, máy tính, máy nhắn tin...Một sản phẩm Softswitch có thể bao gồm một hay nhiều thành phần chức năng, các chức năng có thể cùng nằm trên một hệ thống hoặc phân tán trên những hệ thống thiết bị khác nhau. Softswitch nhìn chung cung cấp các chức năng giống như các chức năng của hệ thống chuyển mạch kênh, nó chỉ khác là được thiết kế cho mạng chuyển mạch gói và có khả năng liên kết với mạng PSTN. Các tính chất khác biệt của một hệ thống chuyển mạch mềm bao gồm: Là hệ thống có khả năng lập trình để xử lý các cuộc gọi và hỗ trợ các giao thức của mạng PSTN, ATM và IP Hoạt động trên nền các máy tính và các hệ điều hành thương mại Điều khiển các Gateway trung kế ngoài (External trunking Gateway), Gateway truy nhập (Access Gateway và các Server truy nhập từ xa RAS (Remote Access Server) Nó tái sử dụng các dịch vụ IN thông qua các danh bạ mở mềm dẻo Cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng mở API cho các nhà phát triển thứ 3 nhằm tạo ra các dịch vụ thế hệ sau. Nó có các chức năng lập trình cho các hệ thống Back office Có các hệ thống quản lý tiên tiến trên cở sở máy chủ (Policy Server based) cho tất cả các module phần mềm Một đắc điểm nữa của SoftSwitch là Softswitch không phải làm nhiệm vụ cung cấp kênh kết nối như tổng đài vì liên kết thông tin đã được cơ sở hạ tầng mạng NGN thực hiện theo các công nghệ chuyển mạch gói tức là chuyển mạch mềm không thực hiện bất cứ “chuyển mạch” gì. Tất cả các công việc của Softswitch được thực hiện với một hệ thống các module phần mềm điều khiển và giao tiếp với các phần khác của mạng NGN, chạy trên một hệ thống máy chủ có hiệu năng độ tin cậy và độ sẵn sàng và ở mức độ nhà cung cấp dịch vụ (Carrier Class). 2.1.1. Các Ứng Dụng Của Softswitch Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway Ứng dụng trong tổng đài chuyển tiếp chuyển mạch gói (packet tandem) Ứng dụng tổng đài nội hạt Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway Sự bùng nổ truy cập Internet và khuynh hướng của các ISP muốn kết nối các Modem của họ với các luồng PRI làm cho các nhà cung cấp dịch vụ nhanh chóng cạn kiệt hết cổng PRI hiện có. Hơn nữa, các kênh PRI do các ISP thuê thường mang lại cho các nhà khai thác tổng đài lợi nhuận ít hơn so với các kênh PRI khác. Ngoài ra, lưu lượng và thời gian truy cập Internet làm cho lưu lượng và khoảng thời gian truy cập trung bình tăng thêm nhiều gây nên tình trạng nghẽn mạng và cạn kiệt tài nguyên tổng đài. Ứng dụng Softswitch làm SS7 PRI Gateway là một trong những giải pháp cho tình huống này. Khi đó, Softswitch và Media Gateway được đặt ở trung kế liên tổng đài giữa nhà khai thác cấp cao và nhà khai thác cạnh tranh. Chuyển mạch kênh kết nối với Media Gateway bằng giao diện TDM chuẩn còn liên lạc với Softswitch thông qua báo hiệu số 7. Các Modem của ISP vì thế sẽ được kết nối đến các Media Gateway, giải phóng các luồng PRI cho chuyển mạch kênh truyền thống. Khi một cuộc gọi Internet hướng tới ISP từ phía tổng đài cấp cao, nó sẽ đi qua trung kế tới MG rồi được định hướng trực tiếp đến Modem Server mà không qua chuyển mạch kênh như trước. Ứng dụng này còn có khả năng cung cấp dịch vụ quan trọng là VoIP. Ứng dụng trong tổng đài chuyển tiếp chuyển mạch gói. Softswitch ra đời đã thay thế các tổng đài TDM chuyển tiếp cấp cao (cấp 3, 4). Giải pháp chuyển mạch TDM hiện nay đang bộc lộ dần nhược điểm trước nhu cầu ngày càng cao của các dịch vụ mới, đặc biệt là dịch vụ dữ liệu. Mô hình thường thấy hiện nay là: Một tổng đài TDM cấp thấp (cấp 5, tổng đài nội hạt, MSC của mạng di động...) được nối với nhau bằng một mạng lưới trung kế điểm - điểm khá phức tạp và nối với tổng đài chuyển tiếp cấp cao hơn (cấp 3, 4). Khi một cuộc gọi diễn ra giữa hai tổng đài cấp thấp, thông tin sẽ đi trên trung kế nối trực tiếp giữa hai tổng đài, nếu đường nối trực tiếp đã sử dụng hết, cuộc gọi có thể được định tuyến qua tổng đài chuyển tiếp. Một số cuộc gọi (ví dụ như truy nhập hộp thư thoại hay quay số bằng giọng nói...) lại được định tuyến trực tiếp đến tổng đài chuyển tiếp để sử dụng tài nguyên tập trung phục vụ cho các dịch vụ cao cấp. Kiến trúc này đã sử dụng nhiều năm nay, và cũng đã được cải tiến rất nhiều nhằm phục vụ các ứng dụng thoại, tuy nhiên vẫn có một số giới hạn: + Chi phí vận hành bảo dưỡng cao. +Các trung kế điểm - điểm hoạt động với hiệu suất không cao. + Nếu có nhiều tổng đài chuyển tiếp trong mạng, mỗi tổng đài đó lại nối với một nhóm các tổng đài nội hạt, cuộc gọi có thể phải chuyển qua nhiều tổng đài chuyển tiếp để được nơi lưu giữ tài nguyên. Ứng dụng trong tổng đài nội hạt Các nhà cung cấp dịch vụ nội hạt có thể triển khai mạng thế hệ sau bằng cách sử dụng Softswitch và các Media Gateway để cung cấp các dịch vụ thoạiđến, gói và Internet. Ứng dụng này sẽ cung cấp dịch vụ cho các doanh nghiệp và các thuê bao tư nhân. 2.1.2. Các Thành Phần Chính Của Softswitch Thành phần chính của chuyển mạch mềm là bộ điều khiển thiết bị Media Gateway Controller (MGC). Bên cạnh đó còn có các thành phần hỗ trợ hoạt động như: Signalling Gateway (SG), Media Gateway (MG), Media Server (MS), Application Server (AS)/Feature Server (FS). Trong đó Media gateway là thành phần nằm trên lớp Media Layer, Signalling Gateway là thành phần ở trên cùng lớp với MGC; Media Server và Application Server/Feature Server nằm trên lớp Application và Service Layer. Cách kết nối các thành phần trên được thể hiện ở hình sau: Hình 2.1: Các thành phần của chuyển mạch mềm MGC (Bộ điều khiển cổng phương tiện ) MGC là đơn vị chức năng cơ bản của chuyển mạch mềm, và cũng thường được gọi là Call Agent hay bộ điều khiển cổng (Gateway Controller), hay chuyển mạch mềm. Hình trình bày kết nối của MGC với các thành phần khác của mạng NGN. MGC điều khiển xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện truyền thông. MGC điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Ngoài ra còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS. MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau như PSTN, SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau. Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho Chuyển mạch mềm SG (Cổng báo hiệu) SG thực hiện chức năng cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 và các nút được quản lý bởi chuyển mạch mềm trong mạng IP. SG làm cho chuyển mạch mềm giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu. MG (Cổng phương tiện ) MG cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DS0. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói. Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processors) thực hiện các chức năng: chuyển đổi AD (analog to digital), nén mã thoại/audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tính hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF… MS (Máy chủ phương tiện) MS cung cấp các chức năng ngoại VoIP. Khi được yêu cầu, nó hỗ trợ các tài nguyên xử lý tín hiệu số. MS được phân loại tách riêng khỏi FS vì các ứng dụng Media Server đòi hỏi cả việc xử lý phương tiện chuyên dụng. Điều này có nghĩa là một máy chủ phương tiện phải hỗ trợ phần cứng DSP thi hành mức cao. Một MS không hoàn toàn yêu cầu phải có như một phần của chức năng chuyển mạch. Trong ngữ cảnh ASP, nó tạo ra sự thông minh cho vịêc kết hợp chặt chẽ các công nghệ chuyển mạch mềm và điều này tạo cơ hội cho cho các giải pháp thoại và dữ liệu được tích hợp. Bằng việc khai thác những khả năng của chuẩn H.110, một nhà cung cấp dịch vụ có thể tích hợp các chức năng thoại với các dạng dữ liệu khác nhau và các sản phẩm lớp 3. Điều này giúp đỡ một cách đáng kể trong việc xây dựng các MS. Các chức năng: Chuyển đổi thoại sang văn bản để gửi văn bản đến hòm thư hoặc máy nhắn tin bằng việc sử dụng đầu vào thoại. Chức năng chuyển đổi thoại sang Web. Chức năng hội nghị truyền hình bao gồm thiết lập hội nghị truyền hình và truyền qua H.323 hay SIP. Truyền Fax qua IP sử dụng giao thức T.38, đây là chuẩn truyền fax qua IP thời gian thực. FS/AS (Máy chủ ứng dụng/ máy chủ đặc tính) Cung cấp tất cả các tính năng và các dịch vụ tạo ra doanh thu như tính cước, hội nghị đa điểm. FS sử dụng các tài nguyên và các dịch vụ có liên quan nằm trong các thành phần khác của Softswitch. Nó được định nghĩa như một máy chủ ở lớp ứng dụng thực hiện chức năng tập hợp các dịch vu kinh doanh. Các dịch vụ giá trị gia tăng này có thể là một phần của Call Agent, hoặc cũng có thể được triển khai riêng biệt. Các ứng dụng liên lạc với Call Agent thông qua các giao thức như SIP, H.323 và một số giao thức khác. Các ứng dụng này thường độc lập với phần cứng nhưng chúng cũng có thể đòi hỏi truy nhập cơ sở dữ liệu phạm vi rộng. 2.2. Giới thiệu thiết bị HiQ 9200. 2.2.1. Media Gateway Controller (MGC). MGC là thiết bị đầu não trong NGN, thường được gọi là Softswitch hay Call Agent. Nó làm nhiệm vụ điều khiển cuộc gọi, báo hiệu các tính năng để tạo một cuộc gọi trong mạng NGN hay xuyên qua nhiều mạng khác (Ví dụ: mạng PSTN, mạng ISDN). Thiết bị này có chức năng tương tác với mạng PSTN thông qua các cổng báo hiệu (Signalling Gateway), nói cách khác MGC có nhiệm vụ tạo cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau gồm PSTN, SS7, IP. MGC có khả năng cung cấp điều khiển cuộc gọi tuỳ theo kiểu cuộc gọi, điều khiển báo hiệu và điều khiển phương tiện. MGC điều khiển cuộc gọi thông qua báo hiệu có hai loại chính: + Ngang hàng (Peer-to-Peer): giao tiếp giữa MGC và MGC sử dụng giao thức BICC hay SIP-T. Khả năng điều khiển ngang hàng chứng tỏ nhiều MGC có thể cùng tham gia điều khiển cuộc gọi. Trong trường hợp mạng lớn hay vì các lý do bảo mật, người vận hành cần chia mạng của họ thành các miền khác nhau nhằm quản lý kích thước mạng. Trong trường hợp này người ta sử dụng nhiều hơn một MGC, đặc tính này cho phép quản lý hai miền khác nhau một cách phân biệt và lưu lượng chuyển mạch thời gian như nhau giữa chúng mà không cần thay đổi phương tiện. + Điều khiển truyền thông: giao tiếp giữa MGC và Gateway sử dụng MGCP hay MEGACO/H.248. 2.2.2. Signalling Gateway (SG). Signalling Gateway (SG) tạo ra một chiếc cầu giữa mạng báo hiệu số 7 với mạng IP dưới sự điều khiển của MGC. SG làm cho một Softswitch giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu số 7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu. * Các chức năng chính của SG Các chức năng chính của SG bao gồm: - Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu. - Truyền thông tin báo hiệu giữa các MGC và SG thông qua mạng IP - Cung cấp đường truyền dẫn cho thoại, dữ liệu và video. - Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho các dịch vụ viễn thông. * Các đặc tính hệ thống của SG - SG là một thiết bị vào ra. - Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin cấu hình, v.v.. - Giao diện với mạng SS7 bằng cách sử dụng một luồng E1/T1, tối thiểu 2 kênh D, tối đa 16 kênh D. - Yêu cầu độ sẵn sàng cao: nhiều SG, nhiều liên kết báo hiệu. 2.2.3 Media Gateway (MG). Media Gateway là phần tử giao diện then chốt giữa mạng chuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói và phải cung cấp các chức năng điều khiển đa phương tiện: chức năng xử lý báo hiệu như mã hoá, giải mã, nén dữ liệu thoại, chuyển mã, chuyển đổi Fax, chèn phương tiện (DTMS, các tin nhắn), lọc và chuyển đổi modem tương tự. Một số chức năng chính của Media Gateway: - Cung cấp các dịch vụ VoIP, VoATM, Dial-in (RAS), mô phỏng kênh (Virtual Trunking). - Hỗ trợ QoS với thời gian trễ nhỏ nhất với các yêu cầu ứng dụng thời gian thực như thoại, video… - Hỗ trợ các giao tiếp với mạng truyền thống (PSTN) và các giao tiếp như RAS (Channel Associate Signalling) và ISDN. - Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol). - Cung cấp khe thời gian T1 là tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP) dưới sự điều khiển của MGC. Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này. - Quản lý tài nguyên và kết nối T1. - Cho phép khả năng mở rộng Media Gateway về cổng, card, các nút mà không làm thay đổi các thành phần khác. - Các chức năng hướng H.323: + Biên dịch giữa khuôn dạng tín hiệu truyền âm thanh, hình ảnh, dòng số liệu (Ví dụ từ H.225 tới H.221 và ngược lại chuyển đổi các kênh mạng từ phía PSTN thành các dòng RTP…). + Biên dịch giữa các thủ tục truyền thông (Ví dụ từ H.245 đến H.242 và ngược lại), thiết lập cuộc gọi và giải phóng thủ tục cung cấp cho PSTN. 2.3. Kiến trúc của Softswitch HiQ 9200. 2.3.1 Các khối chức năng của Softswitch HiQ 9200. Hình 2.2: Các khối chức năng của Softswitch HiQ 9200. a. Call Feature Server (CFS). Máy chủ tính năng cuộc gọi - Call Feature Server (CFS) xử lý việc điều khiển cuộc gọi và sự phân bố của các tính năng cung cấp cho người sử dụng mạng, thuê bao PSTN và người sử dụng H.323. Các tính năng này bao gồm: xử lý tín hiệu cuộc gọi, thi hành điều khiển cuộc gọi, xử lý tính năng trung kế và dịch vụ thoại, thiết lập cuộc gọi với việc dịch số / định tuyến cuộc gọi, quản lý lưu lượng và cuộc gọi có quan hệ với các khía cạnh quản trị như thu thập số liệu cho tính cước. CFS liên lạc với các khối chức năng khác như với SG và PM thông qua mạng truyền thông nội bộ (ICN - Internal Communication Network). Chức năng của máy chủ tính năng cuộc gọi (CFS) được thực hiện nhờ các NSP và MCP. * Network Service Platform (NSP). NSP trong HiQ 9200 là một hệ thống được phân phối với một bộ xử lý dự phòng cơ sở (BAP) và tối đa 16 Mio BHCA (4400 cuộc gọi/s), bộ xử lý cuộc gọi (Call Proccesor - CAP). Các CAP này làm việc trong chế độ chia sẻ tả. * Media Control Platform (MCP). MCP điều khiển toàn bộ các giao thức báo hiệu cho thoại như ISUP, TACP và INAP. MCP điều khiển tất cả các quá trình xử lý giao thức cụ thể. Việc xử lý điều khiển tính năng và cuộc gọi phân tán trong các MCP đảm bảo các tính năng linh hoạt tối đa. Đối với mỗi giao thức báo hiệu, các MCP quy định sự giàn xếp hoạt động trên một giao diện điều khiển cuộc gọi chung. NSP và các MCP liên lạc với nhau qua giao diện này, nó được thiết kế để tạo điều kiện cho việc liên kết nối không giới hạn giữa tất cả các giao thức và các tập tính năng khác nhau. Kiến trúc phần cứng song song của MCP cho phép việc dự trữ sự thực thi không giới hạn ảo và cũng đảm bảo tính tin cậy và linh hoạt của hệ thống ngay cả trong điều kiện quá tải mạng quy mô lớn. Có tổi đa 1512 MCP có thể được định cấu hình với mỗi MCP điều khiển 120 cổng Media Gateway hay tối đa 1000 khách hàng H.323. Một mạng truyền thông nội bộ thực thi mức cao định tuyến cho các bản tin giữa bất kỳ hệ thống phụ phục vụ tính năng cuộc gọi (NSP, MCP) cũng như các bản tin đến và đi khỏi các hệ thống chức năng khác (Signalling Gateway, Packet Manager). b. Internal Communication Network (ICN). Mạng truyền thông nội bộ - Internal Communication Network (ICN) cung cấp cho liên lạc bên trong giữa các khối chức năng CFS, PM, SG và OAM&P Agent. Hệ thống ICN này được xây dựng bởi High-Level Data Link Control HDLC. Trên bất cứ hệ thống chuyển mạch / điều khiển nào với kiến trúc phân tán đều có các bản tin được chuyển đổi giữa mỗi hệ thống con. Thêm vào đó mạng LAN cũng được sử dụng để kết nối với HiQ 4000 và để liên lạc với khối quản lý gói.. c. Packet Manager (PM). Nhiệm vụ của Packet Manager (PM) là để đảm bảo tương tác đúng quy tắc giữa SCN và các mạng dựa trên IP bằng việc quản lý việc điều phối tài nguyên ở các MG (như các cổng VoIP, các bộ mã hoá) và cách sử dụng thích hợp các thông báo và hội thoại thông qua giao thức MGCP. MGCP cũng được cung cấp để hỗ trợ các kịch bản thoại qua đường dây thuê bao số (VoDSL). PM cũng xác định báo hiệu cho người dùng H.323. Nhờ đó mà các thuê bao H.323 có thể truy nhập vào đặc tính giàu tính năng và điều khiển cuộc gọi của Softswitch SURPASS HiQ 9200. d. Signalling Gateway (SG). Cổng báo hiệu - Signalling Gateway (SG) được thiết kế để kết cuối các đường báo hiệu số 7 và các đường báo hiệu tốc độ cao từ cả các mạng chuyển mạch kênh và các điểm chuyển mạch khác lân cận, cả qua IP và TDM. SG xử lý chồng giao thức báo hiệu số 7 theo chuẩn ITU từ Q.701 đến Q.707 đối với MTP, Q.711 đến Q.714 đối với SCCP và theo nhóm làm việc IETF “SIGTRAN” đối với SS7 qua IP bằng cách sử dụng giao thức truyền dẫn điều khiển luồng - SCTP (Stream Control Transmision Protocol) và MTP thích nghi người dùng lớp 3 (Level 3 User Adaptation - M3UA) cung cấp lớp vận chuyển cho phần người dùng và các ứng dụng SS7. SG bao gồm phần định tuyến bản tin SS7 và phần quản lý mạng báo hiệu và có khả năng điều khiển cả lưu lượng điểm đích báo hiệu (SEP - Signal End Point) cũng như lưu lượng điểm chuyển giao báo hiệu (STP - Signal Transfer Point). Thông tin mức cao hơn như phần người dùng ISDN, khả năng giao dịch (Transaction Capabilities - TC) hoặc điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang (BICC) được gửi lại cho phần xử lý cao hơn của CFS. e. OAM $ P Agent. Khối tác nhân vận hành, quản lý, bảo dưỡng và lưu trữ - OAM&P Agent cung cấp khả năng quản lý cho Softswitch SURPASS HiQ 9200. Nó cung cấp giao diện OAM&P cho NetManager để cho phép tất cả các tác vụ quản lý như gửi các cảnh báo, cập nhật cơ sở dữ liệu và cấu hình hệ thống. Các giao diện quản lý PSTN hiện có được hỗ trợ, nhờ đó nhà vận hành không cần phải chuyển đổi toàn bộ giao diện loại mới cho việc thông báo các thông tin từ Softswitch SURPASS HiQ 9200. OAM&P Agent cũng cung cấp một giao diện bổ sung cho mục đích tính cước, giao diện này tự động gửi dữ liệu tính cước đến một hệ thống xử lý bưu kiện. SG và OAM&P Agent được thực hiện trên nền tài nguyên hệ thống (SPR - System Resource Platform), khối này trong thực tế dựa trên phần cứng điều khiển hệ thống báo hiệu mạng SSNC (Signalling System Network Control) có độ tin cậy cao. 2.3.2 Kiến trúc phần cứng của Softswitch HiQ 9200. Hình 2.3: Các khối phần cứng của Softswitch HiQ 9200. a. Khối điều khiển gói (PCU). Nền tảng phần cứng của một PCU gồm các bản mạch MGI (MGI Board) được cắm vào một MGIC-LTG, MGIC-LTG này đóng vai trò như đường kết nối vật lý và logic giữa MGI Board và CC-LTG. * MGI Board có một bộ thích nghi SIPAC và được cắm vào một giá LTGN. Giao diện GP-BUS là một BUS 8 bit và được dùng để truyền dữ liệu giữa MGI Board và GP Board. MGI Board được trang bị một giao diện Ethernet dùng để liên lạc với các MG khác nhau thông qua mạng TCP/IP. MGI cũng được trang bị một bộ xử lý Motorola μP C860MH với 32 Mbytes SDRAM và 8 Mbytes FLASH EPROM dùng để lưu trữ các chương trình cơ sở. GP-BUS cho phép một luồng giữ liệu tốc độ bit cao giữa MGI Board và MGI-LTG. * Mỗi MGI Board được cắm vào một MGIC-LTG. MGIC-LTG được coi là đường kết nối vật lý giữa MGI Board và các CC-LTG-LTG khác nhau. MGIC-LTG là một LTG của phần cứng loại LTGN được tạo ra gồm hai loại là LTG B hoặc C và được tải một phần đặc biệt hỗ trợ chức năng của MGIC. LTGN được trang bị một GP, GS và DIU 120. Các DIU không được dùng cho chức năng giao tiếp MG mà chúng được sử dụng cho một số chức năng khác. b. CC- LTG. Call Control LTG (CC-LTG) là một LTG của phần cứng loại LTG N với bộ nhớ 128 Mbyte, được cấu hình thành LTG B hoặc LTG C và được tải một phần mềm đặc biệt. LTG này hỗ trợ chức năng điều khiển cuộc gọi và hoạt động như một Call Feature Server cho Voice Online. CC-LTG được sử dụng để kết nối: Các trung kế ảo Các thuê bao H.323 với tập tính năng đầy đủ hoặc rút gọn. Các thuê bao H.323 gốc. Số CC-LTG và PCU cấn thiết tuỳ thuộc vào mỗi kịch bản được hỗ trợ bởi HiQ 9200 và tải lưu lượng đã đo hay theo giả thiết. c. SNMP. SSNC cung cấp các chức năng MTP (phần truyền bản tin) và SCCP (phần điều khiển kết nối báo hiệu), cũng như OMAT (phần ứng dụng, vận hành và bảo dưỡng). Do sử dụng công nghệ ATM và các phần cứng mới nhất, SSNC có dung lượng và tốc độ rất lớn. d. CP. - Sử dụng hệ thống đa xử lý cấu trúc Module hoạt động theo nguyên tắc chia sẻ tải. - Phù hợp với các kích thước khác nhau của tổng đài tuỳ theo dung lượng: CP 113C có dung lượng 4 triệu BHCA (CP 113E có dung lượng 12 triệu BHCA). - Có khả năng dự phòng nhờ sử dụng cấu trúc kép đối với những khối chức năng quan trọng. - Sử dụng các bộ vi xử lý có tính năng cao. - Bộ nhớ chung có dung lượng là : 64MB đến 1024MB đối với CP 113C và 512MB đến 2048MB đối với CP 113E. - Bộ nhớ của mỗi bộ xử lý có dung lượng tối đa là 64MB đối với CP 113C và 256MB đối với CP 113E. 2.3.3 Chức năng phần mềm của các khối. Hình 2.4: Cấu trúc chung phần mềm của Softswitch HiQ 9200. a. Các chức năng phần mềm của CC- LTG. Transfer Program 1 – TP1 (chương trình truyền dẫn 1). Nhiệm vụ của TP1 là để truyền thông tin điều khiển phương tiện giữa nhóm trung kế đường dây điều khiển cuộc gọi (CC-LTG) và nhóm trung kế đường dây điều khển giao diện cổng phương tiện (MGIC - LTG). Dữ liệu giữa CC-LTG và MGIC - LTG được trao đổi nhờ bản tin R:MGIC_DATA. TP1 là một chương trình người dùng với sự móc nối giữa trạng thái và sự kiện. Nó có hai đối tác giao tiếp trên CC-LTG là MCU và CCI. Trên MGIC - LTG, chương trình người dùng TP2 giao tiếp với TP1. Giao diện giữa TP1 và TP2 là một giao diện thông báo. Media Control Unit – MCU (khối điều khiển phương tiện). Media Gateway được điều khiển thông qua giao thức MGCP. Các bản tin liên quan được tạo ra bởi ngăn giao thức MGCP do CA điều khiển. MCU thiết lập một giao diện kênh mang đến MGI Board, đến CA và ngăn giao thức MGCP. Giao thức hoạt động trên MCU được tương thích với những yêu cầu của MGCP. Call Control Interface – CCI (giao diện điều khiển cuộc gọi). Việc truy nhập của thuê bao H.323 vào mạng yêu cầu cần phải có một giao diện điều khiển cuộc gọi. Chức năng của giao diện điều khển cuộc gọi (CCI) này bao gồm: + CCI thiết lập một giao diện với các chương trình người dùng V5.2/DSS1. Người dùng ISDN hoạt động ở bên A của một quá trình thiết lập cuộc gọi sẽ nhận được thông tin báo hiệu thông qua PCU và CCI mà không qua kênh D của một truy nhập cơ bản. + Chuyên trở truyền dẫn cho CA (chỉ với H.323 RFS và Pure). Con đường liên lạc này cũng được sử dụng để mang thông tin về vị trí của Media Gateway và chuyên trở cho các CA. Media Control Application – MCA (ứng dụng điều khiển phương tiện). MCA chịu trách nhiệm truyền thông tin có liên quan đến điều khiển phương tiện giữa các MGC và truyền thông tin điều khiển phương tiện giữa CC-LTG bên A và CC-LTG bên B. MCA giải phóng giao tiếp giữa người điều khiển giao thức ứng dụng (APH - Application Protocol Handler) ở một phía và MCU/CCI ở phía còn lại. MCA sử dụng các quy tắc mã hoá nhận được từ chuẩn Q.765.5 “Cơ cấu truyền dẫn ứng dụng - Điều khiển cuộc gọi không phụ thuộc kênh mang” (BAT ASE). Tuy nhiên việc mã hoá và giải mã không được thực hiện trên CC-LTG mà thực hiện trên CA nằm trên MGI Board. Thông số toàn bộ là “tunneled” - như là dữ liệu trong suốt từ một CA đến một CA khác (từ CA - A đến CA - B). MG- ISUP/MGC- ISUP. MGC-ISUP được sử dụng cho liên lạc giữa các MGC còn MG - ISUP điều khiển giao diện giữa MGC và MG. MGC-ISUP / MG-ISUP không điều khiển trực tiếp kênh mang mà chỉ điều khiển thông tin báo hiệu. Do đó, MG:ISUP khởi đầu liên lạc với MCU mà có cung cấp giao diện đến CA nằm trong PCU thay vì việc gọi chương trình chuyển mạch theo nhóm. Tương tác giữa báo hiệu TDM (CAS, SS7, ANIS và ISDN) với báo hiệu cuộc gọi IP (như MG-ISUP hay H.323) là có thể thực hiện được. Việc tương tác phải được thực hiện bằng việc quay vòng từ LTG trung kế TDM đến một LTG trung kế MG. Kênh thoại được truyền trực tiếp đến một Media Gateway, còn kênh báo hiệu được giữ trong MGC. Nhờ nhận được bản tin M:DIGIT_BLOCK thì CP có thể xác định được kiểu của bên A và bên B, nếu một trong hai kiều không phải thuộc “loại IP” (trung kế TDM hoặc thuê bao H.323 Pure hay RFS) thì một vòng LTG ISUP phải được liên kết nối. b. Các chức năng phần mềm của PCU. Hình 2.5: Các thành phần phần mềm của PCU. Transfer Program 2- TP2. TP2 thiết lập giao diện giữa CC-LTG/CP và MGI Board. Một phía của các giao diện là bộ đệm thông báo còn phía kia là GP - BUS mà MGI Board được kết nối đến. TP2 cung cấp việc truyền dẫn đơn giản và dễ dàng định tuyến giữa CC-LTG, CP và MGI Board. Các kết nối tách biệt giữa CP với TP2 và giữa TP1 với TP2 không được giám sát. Các lệnh, các bản tin và các thông báo trao đổi thông qua giao diện TP2. Transfer Program 3 – TP3. Nhiệm vụ của TP3 là để gửi lệnh cho GP BUS nhận được đến các ứng dụng tương ứng và để gửi mỗi lệnh nhận được ban đầu từ ứng dụng bất kỳ đến MGIC - LTG. Media Control Unit (MCU). Khối điều khiển truyền dẫn (MCU) trên MGI Board một bản sao MCU trong CC-LTG. Các nhiệm vụ chính của nó là: - Để gửi lại lệnh điều khiển phương tiện nhận được ban đầu từ CC-LTG qua TP3 cho trường hợp tác nhân kết nối thích hợp. - Để gửi lại lệnh điều khiển phương tiện nhận được ban đầu từ trường hợp tác nhân kết nối đã cho đến CC-LTG MCU qua TP3. Để gửi lại lệnh nhận được ban đầu từ MGI-Control đến các trường hợp tác nhân kết nối được quan tâm. Khối điều khiển MGI- MGIC. MGIC có thể được chia thành hai khối thực hiện các tác vụ sau: - Bảo dưỡng MGI. Sự giám sát và điều khiển của GP-BUS. Truyền dẫn các bản tin bảo dưỡng MGCP đến và từ MG / MGIF SW của CP Filtering của các bản tin bảo dưỡng từ MG. - Vận hành và quản lý cho MGI Cấu hình cơ bản của thủ tục khởi động hệ thống. Hỗ trợ SNMP Quản lý phần mềm MGI SNMP. SNMP đáp ứng cho phần quản lý dữ liệu nửa cố định của dữ liệu MGI có tên là dữ liệu MIB. Dữ liệu MIB có thể được sửa đổi tại mỗi thời điểm. Call Control Interface (CCI). Giao diện điều khiển cuộc gọi (CCI) bao gồm các phần khác nhau cho phép liên lạc giữa điều khiển cuộc gọi H.323 và người dùng DSS1 của CC-LTG. Connection Agent (CA). CA thiết lập đường kết nối đến MG hoặc đến thuê bao H.323. Nó phối hợp các phần xử lý cuộc gọi chạy trên MGI Board. CA chỉ điều khiển một ở một phía của cuộc gọi (“half call”). Việc phối hợp với phía còn lại được thực hiện bởi CC-LTG. Nhờ đó mà các CA có thể được định vị vật lý trên cùng một MGI Board hoặc trên các MGI Board khác nhau. CA giao tiếp với MCU hoặc CCI và với MG hoặc thuê bao H.323. Giao diện với MG được trình bày bởi MGAP (điểm truy nhập MG) tương ứng với luồng dữ liệu giữa Context Control và MG. Giao diện với các thuê bao H.323 được trình bày bởi điều khiển cuộc gọi H.323, giao diện này tương ứng với thông báo trao đổi giữa Context Control và chồng giao thức H.323. Một giao diện đến CP sẽ được yêu cầu khi một thông báo thiết lập cuộc gọi từ thuê bao H.323 được nhận trên MGI Board và CA phải xác định CC-LTG được tác động bởi các cơ sở dữ liệu CP ở đầu vào. + Quản lý tài nguyên Phần quản lý tài nguyên được yêu cầu cho việc quản lý và cho các trường hợp xử lý bắt buộc. Trong quá trình thiết lập và giải phóng cuộc gọi thì DSS1 CC, Context Control và H.323 Call Control được giữ và được giải phóng nhờ các khối phần mềm tương ứng. Khối quản lý tài nguyên hỗ trợ các chức năng này. + Điểm truy nhập cổng phương tiện - Media Gateway Access Point (MGAP): MGAP được đáp ứng cho các luồng dữ liệu giữa Context Control, MEGACO/H.248 và MGI Control. MGAP điều khiển các từ gốc được gửi bởi Context Control và MGI Control và phân phối các lệnh. MGAP thu thập các sự kiện từ Context Control và xây dựng nên một giao dịch H.323, sắp xếp vào một bản tin MGCP trong chồng giao thức MGCP. Để thiết lập một kết nối trung kế trên MG, CC-LTG sẽ truyền một xác nhận trung kế TDM như sau: ‘name1/name2@mg04.example.net’ và tuân theo luật đọc SMTP. MGAP phải có khả năng chuyển đổi MG domain nhận được sang địa chỉ IP của MG. Các dữ liệu này có thể được tìm thấy trong một bảng được quản lý bởi SNMP trên MGI Board. + H.323 Call Control H.323 Call Control được yêu cầu ở một phía của cuộc gọi. H.323 Call Control đáp ứng cho việc chuyển đổi báo hiệu cuộc gọi H.323 giữa MGI Board và thuê bao H.323. H.323 Call Control có các chức năng sau đây: - Nhận lấy một Context Control cho một thiết lập cuộc gọi nhận được từ thuê bao H.323. - Điều khiển việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi phía truy nhập H.323 thông qua một giao diện thông báo chính đến chồng giao thức H.323. - Trao đổi các thông tin kết nối với Context Control của phía đối tác. - Truyền các thông báo DSS1 theo đường hầm điều khiển cuộc gọi đến và đi cho thuê bao H.323 với chồng giao thức DSS1. + Context Control Phần chức năng chính bên trong CA là Context Control (COX), COX làm việc như một khối tương tác giữa điều khiển cuộc gọi DSS1 và điều khiển cuộc gọi H.323. Các bản tin báo hiệu cuộc gọi được nhận từ DSS1 Call Control hay H.323 Call Control và được gửi đến Call Control tương ứng ở phía bên kia. + Port Allocation: Để thiết lập một cuộc gọi H.323 bên A, CA nhận một bản tin SETUP thông qua H.323. Bước tiếp theo là phải nhận một cổng thuê bao, cổng này nằm trên khối CC-LTG. Do đó việc điều khiển kết nối phải chỉ định một CC-LTG, một giao diện V5.2 và một số cổng V5.2 sử dụng cho việc điều khiển xử lý các cuộc gọi xa. Hơn nữa, việc điều khiển kết nối đòi hỏi thông tin về kiểu thuê bao H.323 (Pure - RFS hay FFS) vì các hoạt động sau đó sẽ phụ thuộc vào loại thuê bao (kênh mang có đi qua HiQ 9200 hay không). Để giành được thông tin cần thiết, khối điều khiển kết nối tạo ra một bản tin CP Query, các bản tin này mang số thuê bao E.164 của thuê bao đang gọi. Bản tin này được truyền đến cổng chỉ định, và tiếp tục được gửi đến CP qua TP3. Nếu một CC-LTG bị hỏng, CP sẽ cung cấp một CC-LTG thứ hai (dự phòng) trong bản tin đáp ứng CP. Nếu cả hai CC-LTG đều bị hỏng, CP sẽ cung cấp địa chỉ của một LTG không hoạt động. Bản tin SETUP tiếp theo đến CC-LTG có lỗi và yêu cầu cuộc gọi H.323 được giải phóng ở hướng ngược lại. Ngăn giao thức MGCP. Ngăn giao thức MGCP cung cấp giao diện Media Gateway Controller gồm một tập các lệnh điều khiển kết nối và điều khiển các điểm đích. Trong phần giới thiệu MGCP, hai loại câu lệnh được định nghĩa: - Điều khiển liên quan đến CA (Create, Modify, Dolete, Notify NotificationRequest). - Điều khiển liên quan đến Gateway (RestartInProgress, AuditEndpoint, AuditConnection). Chúng được truyền qua UDP. Ngăn giao thức H.323. Ngăn giao thức cung cấp chức năng lõi để thiết lập và giải phóng các cuộc gọi và điều khiển phương tiện thông qua giao thức H.245 như một thủ tục kết nối nhanh. CHƯƠNG 3 HOẠT ĐỘNG CỦA SOFTSWITCH HiQ 9200 3.1. Softswitch HiQ 9200 trong mạng trung kế ảo 3.1.1. Giới thiệu mạng trung kế ảo Có nhiều dịch vụ thoại tiên tiến dựa trên các dịch vụ logic tập trung trong mạng thông minh - Intellingent Network, các thông báo dịch vụ và các hội thoại tương tác với thuê bao. Nhờ giải pháp SURPASS Virtual Trunking các dịch vụ và các khả năng này luôn sẵn sàng trong mạng đường trục VoIP. SURPASS HiQ 9200 có chức năng như một điểm chuyển mạch dịch vụ (Service Switching Point - SSP) và đồng thời cũng thực hiện chức năng một điểm điều khiển dịch vụ (Server Control Point - SCP). Để kích hoạt các thông báo và các hội thoại tương tác người dùng, SURPASS HiQ 9200 định hướng cuộc gọi đến mạng IP nhờ máy chủ tài nguyên thoại SURPASS HiR 200. MG được điều khiển bởi các MGC riêng của nó cho việc thiết lập một kết nối thời gian thực RTP (Real-time-Transport-Protocol) để tạo thành một “trung kế ảo” xuyên qua mạng IP. Một giao thức điều khiển MG chuẩn được sử dụng giữa SURPASS HiQ 9200 và SURPASS HiG 1000/1200 là MGCP và được hỗ trợ bởi giao thức MEGACO theo chuẩn H.248 của ITU. Đối với mạng trung kế ảo, SURPASS HiQ 9200 thực hiện: + Điều khiển Media Gateway bằng giao thức MGCP/MEGACO. + Chức năng cổng báo hiệu cho kết nối với mạng báo hiệu số 7. + Các tính năng trung kế. MG SURPASS HiG 1000/1200 là một phần của họ sản phẩm SURPASS cho thoại lớp truyền thông và các dịch vụ thoại/dữ liệu dựa trên các mạng gói và cung cấp một cổng có thể thay đổi tỉ lệ cho hội tụ thoại - dữ liệu. Nó cung cấp đầy đủ các chức năng của một cổng VoIP, các cổng VoIP này giữ vai trò trung tâm trong công nghệ mới này, nó điều khiển việc chuyển đổi dữ liệu thoại sang các gói IP và ngược lại. Đây là giải pháp mà SURPASS đưa ra cho cấu trúc và các ứng dụng của mạng truyền tải lõi (core), đường trục (backbone). Giải pháp này cho phép mạng vẫn hoạt động tốt khi mạng được mở rộng và phục vụ cho một lưu lượng lớn hơn, và thoại và dữ liệu sẽ được tích hợp trên một cơ sở hạ tầng duy nhất. Đặc điểm nổi bật của giải pháp trung kế ảo là nó có khả năng tính toán tất cả thông số quan trọng của mạng, bao gồm: số kết nối tối đa có thể phục vụ cùng lúc, cung cấp đặc tính cho từng thuê bao, sự linh hoạt về băng thông (băng thông được cung cấp khác nhau tuỳ thuộc vào dịch vụ), các kết nối báo hiệu, khả năng xử lý và đặc biệt là việc cung cấp chất lượng QoS tối ưu theo yêu cầu. Đây là một giải pháp tốt bởi nhờ nó mạng NGN có khả năng cung cấp tất cả các dịch vụ mạng PSTN và ISDN đồng thời hoạt động trong suốt so với các mạng này; là cầu nối cho mạng lõi NGN với các mạng hiện tại bao gồm mạng PSTN, mạng di động, ISDN,v.v..; tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành. 3.1.2. Cuộc gọi VoIP qua mạng trung kế ảo SURPASS Virtual Trunking cung cấp một giải pháp mạng đường trục VoIP cấp truyền thông theo kiến trúc mở phân tán được chuẩn hóa. Trong giải pháp SURPASS cho cuộc gọi VoIP, Softswitch đóng vai trò chuyển mạch cho các đường trung kế ảo, với mỗi đường trung kế ảo có một kênh mang tương ứng để truyền tải cuộc gọi VoIP. Trong mô hình này, cuộc gọi phone - to - phone sẽ được thực hiện bằng trung kế ảo qua mạng IP: Ban đầu tổng đài PSTN/ISDN thiết lập một cuộc gọi trung kế ảo xuyên qua mạng đường trục VoIP. Nó lựa chọn một trung kế tải trong một nhóm các trung kế ở phía đầu vào cổng phương tiện Media Gateway SURPASS HiG 1000/1200. Các bản tin báo hiệu tương ứng được gửi đến MGC HiQ 9200 thông qua mạng báo hiệu số 7 để điều khiển toàn bộ quá trình xử lý và báo hiệu cuộc gọi. Tuỳ thuộc vào việc định tuyến mà một trung kế trên MG đầu ra sẽ được lựa chọn, hoặc là cuộc gọi sẽ được định hướng đến một MGC khác sử dụng giao thức BICC. Kết nối cuộc gọi trong một MGC: Hình 3.1: Softswitch HiQ 9200 trong mạng trung kế ảo Cụ thể quá trình cuộc gọi như sau: Để hình thành một kết nối trung kế giữa tổng đài A và lối vào Media Gateway HiG A thì tổng đài A sẽ chiếm một trung kế nối tới HiG A đồng thời số nhận dạng kênh (CIC - Circuit Identification Code) của kênh đó được gửi tới HiQ 9200 qua bản tin SS7:IAM. Số kênh CIC này sẽ được HiQ 9200 chuyển từ SS7 sang MGCP và được gửi xuống HiG A qua mạng IP. HiG A gửi trả địa chỉ IP của mình cho HiQ 9200. HiQ 9200 sẽ chọn một trung kế phía thu (giữa tổng đài PSTN B với HiG B) thông qua bản tin SS7:ISUP (bản tin IAM). HiQ 9200 gửi địa chỉ IP của HiG A cho HiG B. HiG B gửi trả địa chỉ IP của nó cho HiQ 9200. HiQ 9200 gửi địa chỉ IP của HiG B cho HiG A. HiQ 9200 gửi bản tin COT (COntinuity Test) tới tổng đài B. Tổng đài B gửi trả bản tin ACM (Address Complete Message) cho HiQ 9200. Trong trường hợp lựa chọn trung kế thành công, tổng đài PSTN/ISDN gửi lại một bản tin ISUP của SS7 - “bản tin hoàn thành địa chỉ” (ACM) để thông báo môt trung kế đã được đăng ký cho cuộc gọi. HiQ 9200 gửi trả bản tin ACM cho tổng đài A. Cuộc gọi thành công, kênh thoại (RTP - Real Time Protocol) được kết nối. Sơ đồ kết nối cuộc gọi được biểu diễn trên hình 3.2. Hình 3.2: Cuộc gọi một Softswitch trong mạng trung kế ảo Kết nối giữa hai HiQ thông qua giao thức BICC*: Kịch bản này biểu diễn cuộc gọi phone-to-phone nhờ trung kế ảo, được thực hiện thông qua từng mạng IP riêng của mỗi hãng truyền thông. Cuộc gọi phone-to-phone đến và đi khỏi mạng IP qua các Media Gateway SURPASS HiG 1000/1200, các Media Gateway SURPASS HiG 1000/1200 được điều khiển bởi MGC SURPASS HiQ 9200 thông qua giao thức MGCP. SURPASS HiQ 9200 cung cấp trung tâm thông minh cho điều khiển cuộc gọi đối với cả các trung kế TDM và thoại được đóng gói qua IP. Tuỳ thuộc vào việc định tuyến mà cuộc gọi sẽ được định hướng đến một MGC khác sử dụng giao thức báo hiệu BICC, như vậy trong mạng phải có từ hai MGC trở lên, cấu hình này sử dụng trong những mạng lớn. Đối với các ứng dụng trong mạng trung kế ảo, SURPASS HiQ 9200 cung cấp các tính năng của MGC và SG. Hình 3.3: Cuộc gọi giữa hai Softswitch khác nhau HiQ 9200 cũng cung cấp giao thức BICC (Bearer Indipendent Call Controll) với trường hợp mạng có từ 2 Softswitch trở lên. Quá trình thực hiện cuộc gọi như sau: Trước tiên tổng đài PSTN A sẽ chiếm một trung kế nối tới HiG A, đồng thời mã nhận dạng kênh CIC của kênh đó sẽ được gửi tới HiQ 9200 qua bản tin IAM của báo hiệu SS7. Số kênh CIC này sẽ được HiQ 9200 A chuyển từ SS7 sang MGCP và được gửi trả lại HiG A qua mạng IP. HiG A gửi trả địa chỉ IP của mình cho HiQ 9200 A. Bản tin này sẽ được chuyển tiếp đến HiQ 9200 B qua giao thức BICC. HiQ 9200 B sẽ chọn một trung kế phía thu (giữa tổng đài PSTN B với HiG B ) thông qua bản tin ISUP của báo hiệu SS7 (IAM). HiQ 9200 B gửi địa chỉ IP của HiG A cho HiG B HiG B gửi trả địa chỉ IP của nó cho HiQ 9200 B. Địa chỉ IP của HiG B được HiQ 9200 B gửi tới HiQ 9200 A qua giao thức BICC. HiQ 9200 A chuyển tiếp, gửi địa chỉ IP của HiG B cho HiG A. HiG A gửi địa chỉ IP của mình cho HiQ 9200 A. Địa chỉ IP của HiG A được HiQ 9200 A gửi tới HiQ 9200 B qua giao thức BICC. HiQ 9200 B gửi bản tin COT (Conuity Test) tới tổng đài B. Tổng đài B gửi trả bản tin ACM cho HiQ 9200 B. HiQ 9200 A gửi trả bản tin ACM cho tổng đài A. HiQ 9200 B chuyển tiếp ACM và gửi thông báo ANM cho HiQ 9200 A thông qua giao thức BICC ACM, ANM được chuyển thành kênh báo hiệu SS7 và truyền về tổng đài A. Cuộc gọi thành công, kênh thoại RTP sẽ được kết nối. Quá trình cuộc gọi được thể hiện trên hình vẽ: Hình 3.4: Cuộc gọi trong mô hình hai Softswitch 3.2. Softswitch trong mạng gói nội hạt Trong giải pháp SURPASS, Siemens dành riêng một giải pháp cho chuyển mạch nội hạt thế hệ mới là SURPASS Packet Local Switch (PLS). Hình 6.7 biểu diễn quá trình chuyển đổi từ mạng TDM truyền thống với các tổng đài nội hạt cấp 5 sang mạng thế hệ mới trong giải pháp chuyển mạch nội hạt SURPASS. Hình 3.5: Giải pháp đối với NGLS của SIEMENS Tổng đài chuyển mạch gói nội hạt sử dụng giải pháp dựa trên IP, với giải pháp này nó cung cấp tất cả các giao tiếp thuê bao truyền thống và các tính năng của chuyển mạch nội hạt, trong khi vẫn khai thác được triệt để lợi nhuận của mạng thế hệ sau. Chuyển mạch gói nội hạt có thời gian hoàn vốn ngắn, đưa ra sự tối ưu hoá sử dụng vốn ngay từ thời điểm ban đầu. Điểm nổi bật của giải pháp này chính là việc đưa chuyển mạch nội hạt này vào bất cứ topo mạng nào đều cũng có thể hoạt động tốt. Và nó có thể nối tất cả các dạng thuê bao khác nhau một cách tiết kiệm và hiệu quả tới NGN, đồng thời cung cấp sẵn nhiều giao diện mở để có thể hoạt động tốt với các thành phần khác của mạng. Dưới đây là một số kịch bản của Siemens cho chuyển mạch gói thế hệ sau: Cuộc gọi Phone - to - H.323 (RFS hay Pure) Hoạt động: Hình dưới đây mô tả cuộc gọi Phone-to-H.323 (RFS) Hình 3.6: Kịch bản cuộc gọi Phone to H.323 (RFS/PURE) Bên A: HiQ hỗ trợ CA phía A với thông tin MG-TSAlias, thông tin này gửi dữ liệu đến MG. MG trả về CA địa chỉ IP/RTP của bên A. CA gửi một bản tin CREATE CONNECTION ACK cùng với địa chỉ IP/RTP trở lại CC-LTG. Bên B: Nhận được một bản tin thiết lập cuộc gọi SETUP cùng với địa chỉ IP/RTP của bên A. Bản tin SETUP được gửi tiếp đến thuê bao B. Khi thuê bao B trả lời cuộc gọi, nó gửi địa chỉ IP/RTP của mình trở lại phía A. Bên A: khi nhận được báo cáo MGIC-DATA, địa chỉ IP/RTP của bên B mang theo được đọc vào MG để hoàn thành dữ liệu kết nối. Phần đầu tiên của việc thiết lập kết nối bao gồm việc đăng ký của người dùng H.323 vào mạng. Gatekeeper ảo của đầu cuối người dùng H.323 được quản lý trong H.323 Client và không sử dụng một thủ tục tìm kiếm H.323 nào. Thủ tục đăng ký bao gồm các bước: Gửi yêu cầu đăng ký từ Client tới HiQ 20. HiQ 20 truy vấn và nhận đáp ứng từ máy chủ thư mục HiQ 30. Quyền hạn của người dùng H.323 được giữ trong bộ nhớ của HiQ 20. HiQ 20 gửi xác nhận đăng ký trở lại Client. Dưới đây là các bước của thủ tục thiết lập cuộc gọi: Hình 3.7: Thiết lập cuộc gọi Phone to H.323 Bản tin IAM của báo hiệu số 7 được gửi đến HiQ 9200, yêu cầu một HiG 1000. HiQ 9200 gửi bản tin tạo kết nối MGCP:CRCX đến HiG, HiG chọn một đường trung kế và một cổng RTP/RTCP phía mạng IP và gửi địa chỉ cổng đã chọn đến HiQ 9200 trong bản tin CRCX_ack. HiQ 9200 gửi yêu cầu nhận đến HiQ 20 để kiểm tra việc nhận và chuyển số E.164 thành địa chỉ IP, và chỉ ra kiểu cuộc gọi được định tuyến. Thông tin này được gửi trở lại HiQ 9200 trong bản tin xác nhận. HiQ 9200 gửi bản tin H.225 Setup đến H.323 để thông báo có cuộc gọi đến và địa chỉ RTP/IP của HiG phía A. H.323 khởi đầu vòng yêu cầu nhận và xác nhận nhận đến HiQ 20 qua bản tin RAS:ARQ và HiQ 20 trả lời bằng bản tin RAS:ACF. H.323 User gửi bản tin cảnh báo H.225 Alert và địa chỉ của nó tới HiQ 9200. HiQ 9200 gửi bản tin SS7:ACM để gửi âm báo chờ cho thuê bao đang gọi. H.323 user gửi bản tin kết nối H.225 Connect tới HiQ 9200. Lệnh MDCX được gửi từ HiQ 9200 đến HiG bao gồm cả địa chỉ cổng RTP/IP của H.323 user. HiG gửi lại bản tin báo nhận MDCX-ACK tới HiQ 9200. HiQ 9200 gửi bản tin trả lời ANM đến phía PSTN thông báo bắt đầu cuộc gọi. Cuộc gọi được thực hiện trên một kênh. KẾT LUẬN Sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng là nguồn gốc ra đời mạng thông tin thế hệ sau nhằm triển khai các dịch vụ một cách đa dạng nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động. Hiện nay trên thế giới các tổ chức viễn thông vẫn còn đang nghiên cứu về NGN của riêng mình. Do đặc điểm của NGN là cấu trúc phân lớp theo chức năng và phân tán các tiềm năng trên mạng nên làm cho mạng trở nên mềm hóa, sử dụng rộng rãi các giao diện API làm cho các dịch vụ không phụ thuộc nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng. Với Softswitch HiQ 9200 điều khiển các Media Gateway, báo hiệu cung cấp các tính năng lí thuyết. Do thời gian và kiến thức có hạn nên chúng em tìm hiểu đề tài này trên phương diện lý thuyết tổng quát. Qua đây chúng em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong học viện công nghệ bưu chính viễn thông. Đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Tiến Ban đã tận tình chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình thực hiện bài báo cáo. Chúng em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Mạng thế hệ sau” TS.Lê Quốc Cường – PTIT2 [2] “M320TMInternet Router, Hardward Guide” Juniper Network, Inc. [3]. “Bài giảng NGN” - Học viện công nghệ bưu chính viễn thông-2005 [4] Đồ án tốt nghiệp: “Chuyển mạch mềm theo giải pháp SURPASS của Siemen” Nguyễn Thế An - ĐTVT2 – HVBC Viễn Thông - 2008 [5] Một số tài liệu do VTN cung cấp