Đồ án Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm

Chương I Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Mạng viễn thông hiện tại và giải pháp Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại hình dịch vụ thông tin có ít nhất một loại mạng riêng biệt phục vụ dịch vụ đó như mạng Telex, mạng điện thoại công cộng PSTN, mạng truyền số liệu, mạng di động GSM... Mạng PSTN nói chung đáp ứng được rất tốt nhu cầu dịch vụ thoại của khách hàng. Tuy nhiên trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ thoại còn có nhiều vấn đề chưa được giải quyết một cách thực sự thoả đáng, chưa nói đến những dịch vụ mới như truyền số liệu... Ngày nay do sự tác động của hai yếu tố: sự gia tăng nhu cầu của khách hàng và sự ra đời của những công nghệ mới, hạ tầng viễn thông của mỗi nước đang đứng trước những bước ngoặt. Sự gia tăng nhu cầu của khách hàng về loại hình dịch vụ, không chỉ là tín hiệu thoại mà bao gồm cả hình ảnh, dữ liệu và các dịch vụ đa phương tiện. Nếu như lưu lượng thoại được đáp ứng rất tốt bởi mạng PSTN thì với những loại lưu lượng còn lại mạng PSTN lại tỏ ra có rất nhiều nhược điểm : Sử dụng băng tần không linh hoạt Lãng phí tài nguyên hệ thống Không có cơ chế phát hiện và sửa lỗi Hiệu năng sử dụng mạng không cao Ngoài ra, trong qua trình hoạt động, chuyển mạch kênh đã bộc lộ những yếu điểm của mình. Những yếu điểm chính của chuyển mạch kênh là: Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt: Việc đầu tư một tổng đài nội hạt với chi phí cao cho vùng có vài ngàn thuê bao là không kinh tế do đó các tổng đài thường lắp đặt cho vùng có số lượng thuê bao lớn hơn. Ngoài ra nhà cung cấp dịch vụ còn phải xem xét đến chi phí truyền dẫn và chi phí trên một đường dây thuê bao và việc lắp đặt tổng đài nơi đó có kinh tế đem lại lợi nhuận hay không. Dịch vụ không đa dạng: không có sự phân biệt dịch vụ cho các khách hàng khác nhau. Đó là do các tổng đài chuyển mạch truyền thống cung cấp cùng một tập các tính năng của dịch vụ cho các khách hàng khác nhau. Hơn thế nữa việc phát triển và triển khai một dịch vụ mới phụ thuộc nhiều vào nhà sản xuất, rất tốn kém và mất thời gian. Hạn chế về kiến trúc mạng, do đó khó khăn trong việc triển khai mạng: Đó là do trong cơ cấu chuyển mạch, thông tin thoại đều tồn tại dưới dạng các dòng 64 kbps, nên không thể đáp ứng cho các dịch vụ mới có dung lượng lớn hơn. Và do trong chuyển mạch kênh đầu vào và đầu ra được nối cố định với nhau nên việc định tuyến cuộc gọi và xử lý các đặc tính của cuộc gọi có mối liên hệ chặt chẽ với phần cứng chuyển mạch. Hay nói cách khác phần mềm điều khiển trong chuyển mạch kênh phụ thuộc rất nhiều vào phần cứng. Ngoài ra khi một tổng đài được sản xuất thì dung lượng của nó là không thay đổi. Do đó khi mở rộng dung lượng nhiều khi đòi hỏi đến việc phải tăng số cấp chuyển mạch, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc đồng bộ, báo hiệu cùng nhiều vấn đề phức tạp khác. Để thoả mãn nhu cầu của khách hàng, đồng nghĩa với việc gia tăng lợi nhuận, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông yêu cầu những giải pháp công nghệ mới thay thế hay bổ sung cho mạng PSTN. Cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng, công nghệ chuyển mạch gói cũng góp phần đưa ngành công nghiệp viễn thông chuyển sang thời kỳ mới. Công nghệ chuyển mạch gói đưa ra giải pháp chuyển giao thông tin dưới dạng các gói tin theo phương thức hướng kết nối hay không kết nối trên các kênh ảo (chỉ thực sự chiếm dụng tài nguyên khi có lưu lượng trên nó). Mạng chuyển mạch gói có thể được xây dựng trên các giao thức khác nhau: X25, IP. Trong đó giao thức IP đang là giao thức được quan tâm nhiều nhất. Mạng chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP được coi là giải pháp công nghệ đáp ứng sự gia tăng nhu cầu của khách hàng. Với khả năng của mình, các dạng lưu lượng khác nhau được xử lý hoàn toàn trong suốt trong mạng IP, điều này cho phép mạng IP có khả năng cung cấp các loại dịch vụ đa dạng, phong phú bao gồm cả dịch vụ đa phương tiện chứ không riêng gì dịch vụ thoại. Điều này rất có ý nghĩa khi trong tương lai, thông tin thoại chỉ còn tồn tại như dịch vụ gia tăng giá trị. Như vậy, để đáp ứng nhu cầu khách hàng các nhà quản trị mạng có hai sự lựa chọn hoặc xây dựng một cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới cho mạng IP hoặc xây dựng một mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ IP bằng cách nâng cấp trên cơ sở mạng PSTN hiện có. Trên quan điểm kinh tế, rõ ràng phương án hai là sự lựa chọn đúng đắn, đó là mạng thế hệ sau NGN. 1.1.2 Mạng thế hệ mới NGN a. Định nghĩa Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như: Mạng đa dịch vụ: cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau. Mạng hội tụ: hỗ trợ dịch vụ thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ. Mạng phân phối: phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng. Mạng nhiều lớp: tổ chức nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau. Cho tới hiện nay, mạc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu chiến lược phát triển NGN. Song vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể nào chính xác cho mạng NGN. Do đó, định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể nào bao hàm hết ỹ nghĩa của mạng thế hệ mới nhưng là khái niệm chung nhất khi đề cập dến NGN. Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ một cách đa dạng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động. Như vậy, có thể xem NGN là sự tích hợp mạng PSTN dựa trên kỹ thuật TDM và mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời có thể cung cấp cho mạng IP một lượng lưu lượng dữ liệu lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN. Tuy nhiên, NGN không phải chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và mạng di động. Vấn đề cốt lõi ở đây là làm sao có thể tận dụng hết các lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này. Một vấn đề quang trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp gồm cả đa phương tiện, phần lớn trong đó không được dự tính khi xây dựng các hệ thống hiện nay. b. Cấu trúc chức năng của mạng NGN Hiện nay chưa có một khuyến nghị chính thức nào của ITU-T về cấu trúc NGN. Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra mô hình cấu trúc NGN như Alcatel, Siemens, NEC, Lucent, Ericssion... và kèm theo là các giải pháp mạng cùng các sản phẩm thiết bị mới. Từ các mô hình này, cấu trúc NGN có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng sau: Lớp kết nối (truy nhập, truyền tải/lõi). Lớp trung gian (truyền thông). Lớp điều khiển. Lớp quản lý. Trong các lớp trên, lớp điều khiển là phức tạp nhất với nhiều giao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của các hãng là vấn đề đang được các nhà khai thác quan tâm. Hình 1.1: Cấu trúc chức năng của NGN Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho thoại và dữ liệu. Các khối trong tổng đài hiện nay được phân chia thành các lớp mạng riêng lẻ, các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn. Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch PSTN thực chất đã được tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch . Sự thông minh đó nằm trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (Softswitch) hay bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC) hay tác nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai trò phần tử điều khiển trong kiến trúc mạng mới. Các giao diện mở hướng tới các ứng dụng mạng thông minh (Intelligent Network) và các máy chủ ứng dụng (Application Server) mới, tạo điều kiện dẽ dàng cho việc cung cấp dịch vụ và đảm bảo đưa ra thị trường trong thời gian ngắn nhất. Tại lớp trung gian (truyền thông), các cổng phương tiện (MG) được đưa vào sử dụng để thích ứng thoại và các phương tiện khác với mạng chuyển mạch gói. Các MG này được sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng (RGW: Residental Gateway), hoặc với các mạng truy nhập (AGW: Access Gateway), hoặc với mạng PSTN (TGW: Trunk Gateway). Các máy chủ phương tiện đặc biệt thực hiện nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn như cung cấp các âm mời quay số hoặc bản tin thông báo. Ngoài ra, chúng còn có chức năng tiên tiến hơn như: trả lời bằng tiếng nói tương tác và biến đổi văn bản sang tiếng nói hoặc tiếng nói sang văn bản. Các giao diện mở của kiến trúc cho phép các dịch vụ mới được triển khai nhanh chóng. Đồng thời, tạo thuận lợi cho việc triển khai các phương thức kinh doanh mới bằng cách chia tách chuỗi giá trị truyền thông hiện tại thành nhiều dịch vụ có thể so các hãng cung cấp. Lớp ứng dụng Lớp media Lớp điều khiển Bộ điều khiển IP/MPLS Bộ điều khiển ATM/SVC Bộ điều khiển Voice/SS7 Các server đặc tính, server ứng dụng... Các giao thức, giao diện mở, API báo hiệu/IN tiêu chuẩn Các giao diện logic và vật lý tiêu chuẩn TCP/IP FR TDM Voice Video ATM ... ... Softswitch Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống chuyển mạch đa dịch vụ 1.2 Khái niệm chuyển mạch mềm và kiến trúc tổng quan 1.2.1 Khái niệm Các ý kiến khác nhau về chuyển mạch mềm cũng xuất phát từ góc độ nhìn nhận khác nhau về kiến trúc, chức năng. Trước khi đi tới một khái niệm chung, có thể tham khảo một số quan điểm về chuyển mạch mềm của một số hãng khác nhau. CommWorks: www.commworks.com Softswitch bao gồm các mô đun phần mềm tiêu chuẩn, có chức năng điều khiển cuộc gọi, báo hiệu, có giao thức liên kết và khả năng thích ứng với các dịch vụ mới trong mạng hội tụ. Thêm vào đó, Softswitch thực hiện chuyển mạch cuộc gọi mà không phụ thuộc vào phương thức truyền dẫn cũng như cách truy nhập mạng, các dạng lưu lượng khác nhau được xử lý trong suốt. Thông qua mạng IP, chuyển mạch mềm cung cấp các dịch vụ IP với các yêu cầu ngày càng cao của khách hàng. MobileIN: www.mobileIN.com. Softswitch là khái niệm trong đó bao hàm việc tách phần cứng mạng ra khỏi phần mềm mạng.Trong mạng chuyển mạch kênh truyền thống, phần cứng và phần mềm không độc lập với nhau. Mạng chuyển mạch kênh dựa trên những thiết bị chuyên dụng cho việc kết nối và được thiết kế với mục đích phục vụ thông tin thoại. Những mạng chuyển mạch gói với hiệu năng cao hơn sẽ sử dụng giao thức IP để định tuyến thông tin thoại và số liệu qua các tuyến khả dụng và các thiết bị dùng chung. Alcatel: www.alcatel.com với sản phẩm 5424Softswitch sử dụng để giảm tải internet và chạy các ứng dụng VoIP H.323, 1000 Softswitch ứng dụng làm packet tandem. Softswitch là trung tâm điều khiển trong cấu trúc mạng viễn thông. Nó cung cấp khả năng chuyển tải thông tin một cách mềm dẻo, an toàn và đáp ứng các đặc tính mong đợi khác của mạng. Đó là các sản phẩm có chức năng quản lý dịch vụ, điều khiển cuộc gọi gatekeeper, thể hiện ở việc hội tụ các công nghệ IP, ATM, TDM trên nền cơ sở hạ tầng sẵn có. Hơn nữa, softswitch còn có khả năng tương thích giữa chức năng điều khiển cuộc gọi và các chức năng mới sẽ phát triển sau. Như vậy, tuỳ vào thị trường của mình, các nhà cung cấp khác nhau có quan điểm khác nhau về chuyển mạch mềm, tuy nhiên các quan điểm đó bổ sung cho nhau để hình thành một định nghĩa chung về Softswitch. Softswitch là hệ thống chuyển mạch thực hiện đầy đủ chức năng của chuyển mạch truyền thống, có khả năng kết hợp nhiều loại dịch vụ, có thể đáp ứng nhiều loại lưu lượng, khả năng kết nối với nhiều loại mạng, nhiều loại thiết bị, dễ dàng nâng cấp cũng như tương thích với các dịch vụ mới và các dịch vụ trong tương lai. Như vậy chuyển mạch mềm là gì? Nói một cách ngắn gọn công nghệ chuyển mạch mềm là: Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói (như VoIP...) Phần mềm hệ thống chạy trên các máy chủ có kiến trúc mở (ví dụ Intel, Sun...) Có giao diện lập trình mở Hỗ trợ đa dịch vụ từ thoại/ fax đến thông điệp... Tổng đài chuyển mạch mềm thực ra là máy chủ, hay hệ thống máy chủ, trong mạng IP. Trong mạng thế hệ sau toàn IP tất cả các thành phần mạng như gateway, softswitch hay kể cả các đầu cuối như máy điện thoại IP, PDA... đều là các nút trong mạng IP. Dĩ nhiên những đầu cuối tương tự như máy điện thoại thông thường vẫn có thể sử dụng được thông qua các gateway. 1.2.2 Lợi ích của chuyển mạch mềm đối với các nhà khai thác và khách hàng. Công nghệ chuyển mạch mềm trong mạng NGN giúp cho việc thực hiện, khai thác vận hành bảo dưỡng mạng một cách dễ dàng, hiệu quả. Sau đây ta xét một số lợi ích của chuyển mạch mềm đối với các nhà khai thác và người sử dụng. Những cơ hội mới về doanh thu: Công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch thế hệ mới cho ra đời những dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới với nhiều ứng dụng thoại, số liệu và video. Các dịch vụ này hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với các dịch vụ thoại truyền thống. Hội thảo IP cũng như IP-Centrex là các dịch vụ cao cấp mới mô phỏng các tính năng của điện thoại truyền thống bằng công nghệ IP. Các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) có thể sử dụng chuyển mạch mềm để xây dựng nhiều dịch vụ có tính năng thoại. Thời gian triển khai ngắn: Không chỉ có việc triển khai nhanh chóng hơn, mà cả việc cung cấp các dịch vụ hay nâng cấp dịch vụ trở nên nhanh chóng không kém, do các dịch vụ được cung cấp thông qua phần mềm. Khả năng thu hút khách hàng: Công việc kinh doanh cũng như cuộc sống của các khách hàng sẽ được trợ giúp rất nhiều bởi mạng thế hệ sau, chính vì vậy khách hàng sẽ lệ thuộc nhiều hơn vào các nhà cung cấp dịch vụ, điều đó làm giảm bớt biến động trong kinh doanh của các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà cung cấp có thể sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm để cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát các dịch vụ thông tin do mình sử dụng. Giảm chi phí xây dựng mạng: Các hệ thống chuyển mạch mềm sẽ thay thế cho các tổng đài trong mạng chuyển mạch kênh truyền thống, vì giải pháp mới này về căn bản ít tốn kém hơn nhiều nên trở ngại đối với các nhà khai thác mới muốn tham gia không còn lớn như trước nữa. Chi phí cho các hệ thống chuyển mạch mềm chủ yếu là chi phí cho phần mềm mà không phải chi phí nhiều cho các cơ cấu chuyển mạch kênh như trước nữa, do đó đầu tư vào chuyển mạch mềm sẽ tăng gần như tuyến tính theo số lượng khách hàng mà không phải bỏ một khoản đầu tư ban đầu rất lớn như trước đây. Sử dụng băng thông một cách hiệu quả: Trong mô hình hiện nay, hệ thống điện thoại thiết lập một kênh dành riêng giữa người gọi và người được gọi trong một cuộc gọi bình thường. Đường truyền này sẽ không được sử dụng cho bất kỳ một mục đích nào khác trong suốt quá trình đàm thoại. Kỹ thuật TDM cho phép hệ thống truyền nhiều cuộc gọi trên một đường trung kế, tuy nhiên kênh dành riêng vẫn sử dụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức thực tế yêu cầu, đặc biệt tại những khoảng lặng trong quá trình đàm thoại của bất kỳ một cuộc hội thoại nào trên mạng. Quản lý mạng hiệu quả hơn: Chuyển mạch mềm cho phép các công ty quản lý mạng của mình một cách hiệu quả hơn. Bên cạnh việc có thể giám sát và điều chỉnh hoạt động của mạng theo thời gian thực, khả năng truy nhập từ xa giúp cho việc nâng cấp cũng như thay đổi cấu hình mạng được thưc hiện từ một trạm trung tâm, không nhất thiết phải đến tận nơi đặt thiết bị chuyển mạch. Cải thiện dịch vụ: Khả năng nâng cấp dịch vụ một cách dễ dàng là một trong những nguyên nhân làm cho chuyển mạch mềm sẽ được nhanh chóng chấp nhận trong lĩnh vực viễn thông. Bằng cách thêm những dịch vụ mới thông qua một máy chủ ứng dụng mới riêng biệt hay bằng cách triển khai thêm một module của nhà cung cấp thứ 3. Các nhà khai thác có thể cung cấp những dịch vụ mới một cách nhanh chóng hơn và giá thấp hơn nhiều so với trong mạng chuyển mạch truyền thống. Chuyển mạch mềm hỗ trợ nhiều tính năng giúp cho các công ty viễn thông có một cấu hình nền tảng mạnh cho phép họ phân biệt dịch vụ cho từng khách hàng đơn lẻ. Chuyển mạch mềm tạo ra môi trường tạo lập dịch vụ linh hoạt hơn cho phép các nhà khai thác triển khai các dịch vụ mới mà không vấp phải những trở ngại của việc nâng cấp phần cứng và các chi phí theo khác như về nhân công, chuyên chở... Tiết kiệm không gian lắp đặt thiết bị: Chuyển mạch mềm cho phép các ứng dụng được chạy tại bất cứ khu vực nào trong mạng. Mạng có thể có cấu trúc sao cho các máy chủ được bố trí gần những nơi mà nó thật sự là tài nguyên quan trọng. Các ứng dụng và tài nguyên có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ và tính năng mới không nhất thiết phải đặt tại cùng một nơi trong mạng. Các nhà khai thác có thể sử dụng diện tích của mình một cách hiệu quả hơn vì NGN vốn bản chất là mạng phân tán, hơn nữa các thành phần cấu thành nên mạng thế hệ sau cũng có kích thước nhỏ hơn so với các chuyển mạch truyền thống. Đặt các máy chủ ở nhiều nơi trong mạng, đồng nghĩa với việc sẽ không còn những điểm “nút” lưu lượng mạng, do đó cũng sẽ làm mạng trở nên tin cậy hơn. An toàn vốn đầu tư: Mạng NGN hoạt động song song với hạ tầng mạng sẵn có, vì vậy các nhà khai thác vẫn thu hồi được vốn đã đầu tư vào thiết bị mạng truyền thống, cùng lúc đó vẫn triển khai được những dịch vụ mới hoạt động tốt trên môi trường mạng có kiến trúc phức tạp, không đồng nhất. Ngoài những lợi ích kể trên, thì chuyển mạch mềm còn cho phép khách hàng có được chất lượng dịch vụ của thông tin thoại, số liệu, video qua đường dây điện thoại vốn có của mình (cùng với một đầu cuối thông minh, một chiếc PC chẳng hạn) mà không cần quan tâm tới kiến trúc hạ tầng mạng. Các hệ thống chuyển mạch mềm tích hợp được với các thành phần mạng khác nhằm cung cấp các dịch vụ phức tạp, cao cấp cho phép điều khiển cuộc gọi đa giao thức và hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện. Bên cạnh việc ứng dụng các chức năng của điện thoại truyền thống trên một mạng IP chi phí thấp hơn nhiều, chuyển mạch mềm cho phép các nhà cung cấp xác lập, triển khai và điều hành các dịch vụ mới, tính toán mức độ sử dụng các dịch vụ đó để tính cước khách hàng trong của hai hệ thống trả sau hay trả trước. Bằng cách sử dụng các giao diện lập trình mở (API) trong chuyển mạch mềm , các nhà phát triển có thể tích hợp dịch vụ mới hay thêm các máy chủ mới dễ dàng. Các nhà khai thác cũng có thể truy nhập tới các danh mục có sẵn để hỗ trợ cho các dịch vụ nhận dạng cuộc gọi (Caller-ID) hay chuông có chọn lọc (Selective Ringing). Chuyển mạch mềm nói chung có thể cung cấp một số dịch vụ cơ bản sau: Trung tâm cuộc gọi ảo. Nhắn tin hợp nhất. IP Centrex Hỗ trợ đa phương tiện. Tương tác với PSTN. Bao trùm hết tập tính năng của các chuyển mạch lớp 4 và lớp 5. Thẻ gọi trả trước. Tính cước. Cuộc gọi khẩn cấp Khi vẫn tận dụng mạng PSTN, chuyển mạch mềm được sử dụng trong mạng công cộng để thay thế cho tổng đài cấp 4 (tandem switch) và trong mạng riêng. Khi đó, phần mềm điều khiển chuyển mạch chỉ có nhiệm vụ đơn giản là thiết lập và giải phóng cuộc gọi. Trong tương lai, khi tiến tới mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụng chuyển mạch mềm sẽ thay thế cả các tổng đài nội hạt (cấp 5). Khi đó chuyển mạch mềm không chỉ thiết lập và giải phóng cuộc gọi mà còn thực hiện cả các chức năng phức tạp khác của một tổng đài cấp 5. 1.2.3 Kiến trúc tổng quan Hình 1.3 : Kiến trúc vật lý mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm Mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm sẽ có cấu hình mạng lõi là các tổng đài chuyển mạch mềm được liên kết bằng mạng chuyển gói IP, ATM. Phần tiếp cận thuê bao là các node truy nhập băng rộng và thiết bị truy nhập tích hợp. Mạng lõi giao tiếp với các mạng ngoài thông qua các MG hoạt động dưới sự điều khiển của MGC. Như vậy, mạng chuyển mạch mềm là mạng xử lý tập trung về mặt logic nhưng tài nguyên phân tán. Chuyển mạch cuộc gọi trên nền mạng chuyển mạch gói tạo ra nhiều ưu thế vượt trội hơn hẳn những mạng trước đây. Để hiểu rõ hơn về chuyển mạch mềm, phần tiếp theo ta sẽ xem xét mặt bằng chức năng và các thực thể chức năng của chuyển mạch mềm. 1.3 Mặt bằng chức năng Các mặt bằng chức năng được đưa ra theo nghĩa chung nhất nhằm phân biệt các thực thể chức năng trong kiến trúc chuyển mạch mềm. ISC (International Softswitch Consortium) đưa ra 4 mặt bằng chức năng: mặt bằng truyền tải (Transport plane); mặt bằng điều khiển và báo hiệu (Call control & Signaling plane); mặt bằng ứng dụng và dịch vụ (Service & Application plane); mặt bằng quản lý (Management plane). Hình 1.4 : Mô hình tham chiếu chuyển mạch mềm 1.3.1 Mặt bằng truyền tải Mặt bằng truyền tải thực hiện chức năng vận chuyển các bản tin giữa các thực thể trong toàn mạng. Các bản tin có thể là bản tin báo hiệu cuộc gọi, bản tin thiết lập cuộc gọi hay lưu lượng cần truyền. Cơ chế truyền tải các bản tin này có thể dựa trên bất kỳ một công nghệ truyền dẫn nào, miễn là nó đáp ứng các yêu cầu của việc truyền dẫn loại lưu lượng đó. Mặt bằng truyền tải cũng đưa ra các điểm truy nhập dành cho việc liên kết với các mạng khác nhằm mục đích báo hiệu hay truyền tải lưu lượng giữa chúng. Các thực thể và chức năng của mặt bằng này được điều khiển bởi các chức năng trong mặt bằng báo hiệu và điều khiển cuộc gọi. SIP/SIP-T: H.323 IP SS7: TDM/ATM Các API mở (Parlay, Jain, CAMEL, SIP, AIN/INAP) Báo hiệu (ISUP, MAP, RANAP, MGCP, Megaco, SIP) Mặt bằng quản lý Cung cấp thuê bao và dịch vụ; hỗ trợ vận hành và bảo dưỡng mạng; hỗ trợ tính cước Điện thoại IP (H.323, SIP, MGCP), Đầu cuối IP, IP PBX IN/AIN Chuyển mạch liên mạng PSTN/SS7/ATM Mạng VoIP Đầu cuối phi IP Mạng di động Mặt bằng ứng dụng và dịch vụ Application/Feature Server Mặt bằng điều khiển và báo hiệu Call Agent, MGC, chuyển mạch mềm,GK Mặt bằng truyền tải Miền truyền tải IP: Mạng lõi IP, định tuyến, chuyển mạch, BG, QoS (RSVP, MPLS) Miền liên kết mạng: 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) Application Signaling Media Server Mặt bằng truyền tải cũng có thể được chia nhỏ thành 3 miền: Miền truyền tải IP: Miền này cung cấp hệ thống lõi và chuyển mạch, định tuyến cho việc truyền tải các bản tin qua mạng IP. Miền truyền tải IP bao gồm các thiết bị: định tuyến, chuyển mạch, thiết bị cung cấp cơ chế giám sát chất lượng dịch vụ hay các chính sách truyền tải. Miền liên kết mạng: Miền này đảm nhận chức năng chuyển đổi các dạng lưu lượng và báo hiệu giữa các mạng khác nhau nhằm đảm bảo sự tương thích giữa chúng, bao gồm các thiết bị: cổng báo hiệu (Signaling Gateway), cổng phương tiện (Media Gateway), cổng liên kết mạng (Interworking Gateway). Miền truy nhập không IP: Miền này nhằm hỗ trợ việc truyền dẫn giữa mạng IP và các đầu cuối không IP hay mạng vô tuyến. Vùng này bao gồm các thiết bị: cổng truy nhập (Access Gateway) hay các cổng nội hạt (Residential Gateway), đầu cuối ISDN, thiết bị truy nhập tích hợp, các cổng phương tiện cho các mạng di động hay mạng truy nhập vô tuyến… 1.3.2 Mặt bằng báo hiệu và điều khiển cuộc gọi Mặt bằng này điều khiển hầu hết các thực thể của mạng, đặc biệt là các thực thể thuộc mặt bằng truyền tải. Các thiết bị và chức năng trong mặt bằng này tiến hành điều khiển cuộc gọi dựa trên các bản tin báo hiệu nhận được từ mặt bằng truyền tải, nó cũng thực hiện việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi trên cơ sở điều khiển các thiết bị thuộc mặt bằng truyền tải. Mặt bằng này bao gồm các thiết bị như : bộ điều khiển cổng phương tiện (Media gateway Controller), Gatekeeper, LDAP servers. 1.3.3 Mặt bằng ứng dụng và dịch vụ Mặt bằng này cung cấp các logic dịch vụ hay kịch bản của các dịch vụ và ứng dụng trên mạng. Các thiết bị trong mặt bằng sẽ điều khiển từng bước cuộc gọi dựa trên các logic có sẵn thông qua việc giao tiếp với các thiết bị trong mặt bằng báo hiệu và điều khiển cuộc gọi. Mặt bằng này bao gồm các thiết bị như Application Servers, Feature Servers. 1.3.4 Mặt bằng quản lý và bảo dưỡng mạng Mặt bằng này thực hiện các chức năng quản lý như tính cước, hỗ trợ vận hành, các xử lý liên quan tới thuê bao hay cung cấp dịch vụ tới khách hàng. Mặt bằng quản lý có thể tương tác với 3 mặt bằng trên thông qua các giao diện chuẩn hay giao diện lập trình mở. 1.4 Các thực thể chức năng Hình 1.5 : Các thực thể chức năng Kiến trúc của mạng khi triển khai chuyển mạch mềm có thể được tham khảo qua hình 1.3. Mỗi khối chức năng trên có thể thực hiện một chức năng nhưng cũng có thể kết hợp cùng thực hiện một chức năng. Theo đó các thực thể chức năng thuộc các mặt bằng chức năng khác nhau: 1.4.1 Chức năng điều khiển cổng phương tiện MGC-F Chức năng này thường được thực hiện bởi thực thể vật lý MGC (Media Gateway Controller). Đây là một trong những thiết bị quan trọng nhất và được biết tới với nhiều tên như Call Agent, Call controler hay chuyển mạch mềm. Chức năng MGC-F cung cấp logic dịch vụ và báo hiệu điều khiển cuộc gọi cho MG. MGC-F có các đặc điểm: Duy trì trạng thái cuộc gọi đối với mọi cuộc gọi MG Điều khiển giao tiếp giữa các MG cũng như giữa MG với các thiết bị đầu cuối Đóng vai trò là trung gian thoả thuận các tham số kết nối giữa các đầu cuối thuộc các MG Tiếp nhận và khởi tạo các bản tin báo hiệu đi và tới các điểm kết cuối và các mạng bên ngoài Tương tác với Appication Server nhằm cung cấp các dịch vụ tới khách hàng Quản lý một số tài nguyên mạng như: các cổng MG, băng thông Giao tiếp với các chức năng đinh tuyến và tính cước để hỗ trợ cho việc tính cước, nhận thực và định tuyến Có thể tham gia vào nhiệm vụ quản lý trong môi trường mạng di động Chức năng này gồm các giao thức ứng dụng H248 và MGCP Chức năng Call Agent (CA-F) và Internetworking (IW-F) là các chức năng thành phần của MGC-F. CA-F thể hiện khi MGC xử lý điều khiển cuộc gọi hay duy trì trạng thái cuộc gọi. IW-F thể hiện khi MGC thực hiện chức năng báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau (ví dụ như SS7 và SIP). 1.4.2 Chức năng định tuyến cuộc gọi và tính cước R-F, A-F R-F cung cấp các thông tin định tuyến cuộc gọi cho MGC-F, A-F thu thập các thông tin phục vụ cho việc tính cước. R-F và A-F có đặc điểm: Cung cấp chức năng định tuyến cho việc định tuyến cuộc gọi liên mạng Cung cấp khả năng quản lý phiên và di động Cập nhật các thông tin định tuyến từ các nguồn bên ngoài Tương tác với AS-F nhằm cung cấp các dịch vụ hay ứng dụng tới khách hàng R-F và A-F thường được tích hợp trong chức năng MGC 1.4.3 Chức năng cổng báo hiệu và chức năng báo hiệu cổng truy nhập SG-F cung cấp cổng phương tiện cho việc báo hiệu giữa mạng IP và PLMN, PSTN (thường là báo hiệu số 7). Vai trò chính của SG-F là đóng gói và truyền các bản tin báo hiệu số 7 của PSTN (ISUP hoặc INAP) hay PLMN (MAP hoặc CAP) qua mạng IP. AGS-F cung cấp cổng phương tiện cho việc báo hiệu giữa mạng IP và mạng truy cập dựa trên chuyển mạch kênh.Vai trò chính của AGS-F là đóng gói và truyền các bản tin báo hiệu V5 hay ISDN, BSSAP, RANAP qua mạng IP. Các đặc điểm của SG-F: Đóng gói và truyền các bản tin báo hiệu của mạng PSTN (SS7) (sử dụng giao thức SIGTRAN ) tới các MGC-F hay một SG-F khác Một SG-F có thể phục vụ nhiều MGC-F Khi SG-F và MGC-F không được cài đặt chung, SG-F sẽ thực hiện chức năng giao diện giao thức (ví dụ như SIGTRAN ) Các giao thức ứng dụng của chức năng này bao gồm: SIGTRAN, TUA, SUA hay M3UA trên SCTP Các đặc điểm của AGS-F: Đóng gói và truyền các bản tin báo hiệu V5 hoặc ISDN (ví dụ như SS7) tới MGC-F Một MGC-F có thể phục vụ nhiều AGS-F Khi AGS-F và MGC-F không được cài đặt chung, AGS-F sẽ thực hiện chức năng giao thức giao diện (ví dụ như SIGTRAN ) Các giao thức ứng dụng của chức năng này bao gồm: SIGTRAN, IUA, V5UA hay M3UA trên SCTP 1.4.4 Chức năng Server ứng dụng Chức năng chính của AS là cung cấp các logic dịch vụ ứng dụng. Các đặc điểm của AS-F bao gồm: Có thể thay đổi các mô tả lưu lượng thông qua giao thức SDP Có thể điều khiển MS-F nhằm chức năng xử lý lưu lượng Có thể kết nối tới các ứng dụng Web và có các giao diện Web Có giao diện lập trình ứng dụng cho việc tạo các dịch vụ mới Giao tiếp với MGC-F hay MS-F Có thể sử dụng các dịch vụ của MGC-F để điều khiển các nguồn tài nguyên bên ngoài Các giao thức ứng dụng bao gồm: SIP, MGCP, H.248, LDAP, HTTP, CLP, XML Các giao diện lập trình ứng dụng mở bao gồm: JAIN và Parlay Thông thường, sự kết hợp giữa AS-F và MGC-F sẽ tạo ra các năng lực điều khiển các dịch vụ tăng cường như: điện thoại hội nghị, chờ cuộc gọi….Các nhà khai thác sẽ không sử dụng một giao diện giữa AS và MGC, thay vào đó là một giao diện lập trình ứng dụng API giữa MGC và AS. Khi này AS còn có tên gọi khác là Feature Server. Chức năng điều khiển dịch vụ (Service Control Function) SC-F xuất hiện khi AS-F điều khiển logic dịch vụ. 1.4.5 Chức năng cổng phương tiện MG-F MG giao tiếp với mạng IP bằng các đường điểm truy nhập hay trung kế mạng. Nói khác đi, MG-F hoạt động như một cổng giao tiếp giữa mạng IP và các mạng bên ngoài, đó có thể là mạng PSTN hay PLMN... MG-F có thể cung cấp các cổng giao tiếp giữa mạng IP và mạng chuyển mạch kênh hay giữa các mạng chuyển mạch gói với nhau (IP và 3G hay ATM).Vai trò cơ bản của MG-F là: chuyển lưu lượng từ một khung dạng truyền dẫn này sang một khung dạng truyền dẫn khác, thường là giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, giữa gói ATM và gói IP, mạch ISDN tương tự và gói giống như trong cổng phương tiện nội hạt. Các đặc điểm của MG-F: Luôn luôn có mối quan hệ chủ tớ với MGC-F thông qua giao thức MGCP hay MEGACO Có thể thực hiện các chức năng xử lý lưu lượng như chuyển mã, đóng gói, loại bỏ tiếng dội, giám sát hiện tượng Jitter, đưa ra các xử lý khi bị mất gói tin Có thể thực hiện các chức năng chèn lưu lượng như tạo âm báo tiến trình cuộc gọi, tạo DTMF Thực hiện giám sát và phát hiện sự thay đổi trạng thái của các đầu cuối Tự phân bổ tài nguyên cho các chức năng trên Phân tích các con số nhận được từ đầu cuối dựa trên kế hoạch đánh số và quay số do MGC gửi tới Cung cấp cơ chế thay đổi trạng thái và năng lực của các điểm kết cuối Các giao thức ứng dụng bao gồm RTP/RTCP, TDM, H248, MGCP 1.4.6 Chức năng Server Media Chức năng này đáp ứng các yêu cầu của AS-F và MGC-F về việc xử lý lưu lượng trên các dòng lưu lượng đóng gói. 1.5 Báo hiệu trong mạng chuyển mạch mềm Hệ thống chuyển mạch mềm có kiến trúc phân tán, các chức năng báo hiệu và xử lý báo hiệu, chuyển mạch, điều khiển cuộc gọi được thực hiện bởi các thiết bị nằm phân tán trong cấu hình mạng. Để có thể tạo ra các kết nối giữa các đầu cuối nhằm cung cấp dịch vụ, các thiết bị này phải trao đổi các thông tin báo hiệu. Cách thức trao đổi các thông tin báo hiệu được quy định bởi các giao thức báo hiệu. Các giao thức báo hiệu cơ bản bao gồm : H323 SIP SIGTRAN MGCP, H.248\MEGACO PSTN, ATM, ... Call Agent Media gateway Controller Peer Soft Client Lines Media Gateway Trunking Media Gateway H.248\Megaco Trunks SIP or H.323 Smart Phones Analog and digital legacy terminals Ultra-thin Client IP phones GW GK Thick(er) Client IP phone SIP or H.323 Peer-peer Call control layer Master/slave Device control layer Các giao thức này có thể phân thành hai loại: giao thức ngang cấp (H323, SIP) và giao thức chủ tớ (MGCP, H.248\MEGACO) (minh hoạ trong hình vẽ 1.6). Mỗi loại giao thức có ưu điểm và nhược điểm riêng của mình với các chức năng khác nhau, tồn tại trong mạng ở các cấp khác nhau. Hình 1.6: Phân loại giao thức báo hiệu trong chuyển mạch mềm Giao thức ngang cấp H323, SIP được sử dụng để trao đổi thông tin báo hiệu giữa các MGC, giữa MGC và các Server. Giao thức chủ tớ MGCP, H.248\MEGACO là giao thức báo hiệu điều khiển giữa MGC và các Gateway (trong đó MGC điều khiển Gateway). Giao thức Sigtran là giao thức báo hiệu giữa MGC và Signaling Gateway. Các giao thức ngang cấp thực hiện chức năng mạng ở cấp cao hơn, quy định cách thức giao tiếp giữa các thực thể cùng cấp để cùng phối hợp thực hiện cuộc gọi hay các ứng dụng khác. Trong khi đó các giao thức chủ tớ là sản phẩm của việc phân bố không đồng đều trí tuệ mạng, phần lớn trí tuệ mạng được tập trung trong các thực thể chức năng điều khiển (đóng vai trò là master), thực thể này sẽ giao tiếp (điều khiển) với nhiều thực thể khác qua các giao thức chủ tớ nhằm cung cấp dịch vụ. 1.5.1 Giao thức H323 Giao thức H323 là tiêu chuẩn dành cho truyền thông đa phương tiện multimedia trên cơ sở mạng chuyển mạch gói, do ITU ban hành. Phiên bản đầu tiên được đưa ra vào năm 1996 và phiên bản gần đây nhất (version 4) được ban hành vào 7/2001. Phiên bản 1 và 2 hỗ trợ H245 trên nền TCP, Q931 trên nền TCP và RAS trên nền UDP. Các phiên bản 3 và 4 có hỗ trợ thêm H245 và Q931 trên nền TCP và UDP. Ban đầu H323 dự định dành cho X25 và ATM nhưng trong thực tế nó lại được biết đến nhiều hơn với ứng dụng VoIP. Ngăn xếp giao thức H.323 theo mô hình OSI: Hình 1.7: Ngăn xếp giao thức H323. Từ ngăn xếp giao thức ta thấy: H323 hỗ trợ cho lưu lượng thoại qua các chuẩn mã hoá G711, G722, G728, G729, G723.1 trên nền giao thức RTP và RTC thông qua phương thức chuyển tải không tin cậy (UDP). H323 hỗ trợ lưu lượng video qua các chuẩn mã hoá H261, H263 trên nền các giao thức RTP và RTCP cũng qua phương thức truyền tải không tin cậy (UDP). H323 hỗ trợ lưu lượng dữ liệu các giao thức T122, T124, T125, T127, T126 qua phương thức truyền tải tin cậy (TCP). H245 là giao thức điều khiển kênh (trao đổi các thuộc tính cuộc gọi giữa 2 đầu cuối). H225 là giao thức báo hiệu giữa đầu cuối và gatekeeper. Mạng gói PSTN H.323 Terminal H.323 Gateway H.323 MCU H.323 Gatekeeper H.323 Gateway ISDN Hình 1.8: Cấu hình mạng H323 đơn giản. Cấu hình mạng bao gồm các thành phần sau: Đầu cuối: đầu cuối H.323 bắt buộc phải hỗ trợ Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225 Báo hiệu điều khiển kênh H.245 Giao thức RTP/RTCP cho dữ liệu Các codec thoại Việc hỗ trợ các codec video là không bắt buộc đối với các đầu cuối H.323. Gateway đảm nhiệm chức năng chuyển đổi giữa hai mạng, thí dụ giữa mạng chuyển mạch gói và mạng PSTN. Gatekeeper có chức năng chính là chuyển đổi địa chỉ và điều khiển băng thông. Trong mạng H.323 không nhất thiết phải có Gatekeeper, tuy nhiên nếu có Gatekeeper thì tất cả các đầu cuối phải đăng ký trước khi thực hiện cuộc gọi. H.323 MCU hỗ trợ hội nghị của 3 hay nhiều hơn đầu cuối. Trong MCU có hai module : MC (Multipoint Controller) có chức năng điều khiển và MP (Multipoint Processor) nhận và xử lý các luồng dữ liệu thoại, video hoặc dữ liệu khác. 1.5.2 Giao thức SIP SIP do nhóm làm việc MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control) của IETF phát triển từ tiêu chuẩn RFC2543. Đây là giao thức báo hiệu lớp ứng dụng mô tả việc khởi tạo thay đổi và huỷ phiên truyền thông đa phương tiện giữa các đầu cuối. SIP được đưa ra trên cơ sở nguyên lý giao thức trao đổi thông tin của mạng internet (HTTP). SIP là giao thức ngang cấp, hoạt động theo nguyên tắc hỏi đáp (server/client). Vị trí giao thức SIP trong mô hình phân lớp hệ thống được mô tả như sau: SIP Protocol Model SYSLIB SME Host Application Pull SIP API Application Specific API Simple API Dellvery Agent SIP Protocol + Extensions Transport Layer API Transport Layer (UDP/TCP) Hình 1.9: Vị trí giao thức SIP trong mô hình phân lớp hệ thống Từ hình trên ta thấy: SIP có thể chạy trên cả UDP hay TCP với IPv4 hoặc IPv6. SIP được thiết kế độc lập với các giao thức truyền dẫn mức thấp và có thể bổ sung các tính năng mới thông qua việc thay đổi các tham số hay mào đầu của các bản tin. Các thực thể mạng của giao thức SIP bao gồm: Đầu cuối SIP: Có thể là máy điện thoại SIP hay máy tính chạy phần mềm SIP. Mỗi đầu cuối sẽ được gán một địa chỉ SIP URL để định danh và nhận thực. Proxy Server: là đại diện cho một nhóm các đầu cuối SIP, có nhiệm vụ đáp ứng các yêu cầu SIP của nhóm đó hay từ các proxy khác. Trong trường hợp nó không đáp ứng được thì yêu cầu sẽ được chuyển cho một proxy khác Redirect Server: Nhận địa chỉ SIP và gửi lại cho nơi hỏi dưới dạng địa chỉ khác của proxy kế tiếp để liên lạc. Registrar Server: Có chức năng nhận thực, bảo mật. Ghi lại địa chỉ SIP và địa chỉ IP của đầu cuối SIP đăng ký. Location Server là phần mềm định vị thuê bao, cung cấp thông tin về những vị trí có thể của phía bị gọi cho các phần mềm Proxy Server và Redirect Server. SIP sử dụng phương pháp mã hoá kiểu văn bản với cấu trúc bản tin theo kiểu hỏi /đáp, bao gồm các bản tin sau: INVITE: Bắt đầu thiết lập cuộc gọi bằng cách gửi bản tin mời đầu cuối khác tham gia ACK: Bản tin này khẳng định client đã nhận được bản tin trả lời bản tin INVITE BYE: Bắt đầu kết thúc cuộc gọi CANCEL: Hủy yêu cầu đang nằm trong hàng đợi REGISTER: Đầu cuối SIP sử dụng bản tin này để đăng ký với Registrar Server OPTIONS: Sử dụng để xác định năng lực của server INFO: Sử dụng để tải các thông tin như tone DTMF PSTN Location Redirect Registrar Server Server Server Proxy Proxy Server Server Gateway User Agent Hình 1.10: Cấu trúc hệ thống SIP Trong hội thoại SIP, mỗi bên tham gia được gán một địa chỉ SIP hay ccòn được gọi là SIP URL, người sử dụng phải đăng ký vị trí của họ với SIP server. Để tạo một cuộc gọi SIP, phía gọi định vị tới máy phụ vụ thích ứng và sau đó gửi đi một yêu cầu SIP. Hoạt động thường xuyên nhất là mời các thành viên tham gia hội thoại. Thành phần Registran đóng vai trò tiếp nhận các yêu cầu đăng ký từ UA (User Agent) và lưu trữ các thông tin này tại một dịch vụ bên ngoài SIP. 1.5.3 Giao thức Sigtran Mạng NGN là sự hội tụ của công nghệ thông tin, mạng IP, internet vào mạng viễn thông. Sự hội tụ này đặt ra yêu cầu chuyển tiếp giữa mạng PSTN truyền thống và mạng IP. Điều này được tiến hành nhờ giao thức truyền tải báo hiệu Signaling Transport-Sigtran. Sigtran là một giao thức VoIP, cho phép truyền tải các bản tin báo hiệu số 7 qua mạng IP nhờ đó lưu lượng của mạng PSTN và ISDN dựa trên báo hiệu số 7 có thể truyền qua mạng IP. Để làm được điều này, Sigtran sử dụng một loạt các giao thức thành phần và các module tương thích bao gồm: giao thức truyền tải điều khiển dòng-SCTP (Stream Control Transport Protocol), module tương thích với MTP lớp 3 (M3UA), MTP lớp 2 (M2UA), lớp tương thích với người dùng ISDN (IUA). Ngăn xếp giao thức Sigtran được minh hoạ trên hình 1.11 như sau : Hình 1.11: Ngăn xếp giao thức Sigtran SCTP: Có chức năng Truyền tải các bản tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP Là giao thức truyền tải tin cậy trên nền mạng gói theo chế độ connectionless. Xác nhận không có lỗi và không truyền lại dữ liệu. Phân mảnh dữ liệu (cắt một bản tin khách hàng của SCTP và đưa vào nhiều gói) Đóng gói dữ liệu (gộp nhiều bản tin là khách hàng vào một gói) M3UA: Có chức năng Hỗ trợ chuyển giao các bản tin MTP lớp 3 (ISUP, SCCP, TUP…) Hỗ trợ cho hoạt động của các giao thức lớp MTP3 Hỗ trợ quản lý kết hợp truyền tải SCTP và lưu lượng giữa một SG và một hay nhiều MGC Hỗ trợ cho MGC hay các cơ sở dữ liệu lưu trữ chia sẻ lưu lượng SUA: Có chức năng Hỗ trợ chuyển giao các bản tin phần người dùng SCCP (ví dụ như TCAP, RANAP) Hỗ trợ các dịch vụ không hướng kết nối (connectionless) SCCP Hỗ trợ các dịch vụ hướng kết nối (connection oriented) SCCP Hỗ trợ quản lý kết hợp truyền tải SCTP và lưu lượng giữa một SG và một hay nhiều node báo hiệu IP Hỗ trợ cho việc thông báo một cách đồng bộ sự thay đổi trạng thái cho công tác quản lý. 1.5.4 Giao thức MGCP-H.248 Một trong những giao thức quan trọng nhất, là nền tảng của chuyển mạch mềm là giao thức điều khiển cổng phương tiện-MGCP (Media Gateway Control Protocol). Giao thức này quy định cách thức mà MGC điều khiển các MG trong việc thiết lập kết nối khi mà các phần mềm điều khiển, xử lý cuộc gọi được tách khỏi các MG. MGCP được phát triển từ hai giao thức kiến nghị ban đầu là: giao thức điều khiển Gateway đơn giản SGCP (Simple Gateway Control Protocol) và giao thức điều khiển thiết bị Internet IPDC (Internet Protocol Device Control). MGCP là giao thức được thiết kế dành chủ yếu để xử lý IP, giao thức này ít có năng lực xử lý cho việc truyền tải các gói thoại nói chung, ví dụ như VoATM. Việc ứng dụng MGCP trong thực tế cũng chỉ ra một số nhược điểm của giao thức này như thiếu một phương thức hữu hiệu để MGC có thể thu thập thông tin về khả năng xử lý của một MG nào đó. Những nhược điểm này được khắc phục bởi một giao thức khác với các điểm kế thừa từ MGCP và các tính năng tăng cường, giao thức H.248. 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. Kiến trúc và các thành phần của MGCP MGCP dựa trên mô hình Client / Server. Giống như các giao thức khác, MGCP sử dụng giao thức SDP để mô tả phương thức truyền thông và sử dụng RTP / RCTP cho việc vận chuyển và giám sát truyền tin. MGCP định nghĩa các thực thể điểm cuối (Endpoint-E) và các kết nối (Connection-C). E là các nguồn dữ liệu có thể là vật lý hoặc logic. Việc tạo nguồn vật lý đòi hỏi phải thiết lập phần cứng, chẳng hạn như giao tiếp qua một GW và kết thúc một kết nối tới mạng chuyển mạch kênh PSTN, còn nguồn logic tạo ra từ phần mềm như nguồn tiếng nói. Kết nối có thể là kết nối điểm-điểm hoặc đa điểm, có thể được thiết lập qua rất nhiều thành phần mang trên mạng, như gói tin thoại dung RTP trên mạng TCP/UDP, dùng AAL2 cho mạng ATM. Các hoạt động của MGCP là các báo hiệu (Signal-S) gửi từ MGC tới MG và các kết quả (Event-E) do MG gửi tới MGC.Quan hệ giữa MG và MGC (hay CA) được thể hiện trên hình 1.12. Hình 1.12: Quan hệ giữa MG và MGC 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 sẽ định 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.