Chương 3: Chuyển mạch mềm
Ta đã tìm hiểu tổng thể cũng như cấu trúc của mạng NGN. Và thành phần cốt lõi trong mạng NGN, thành phần có khả năng liên kết các loại thông tin.
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
CHÖÔNG 3:
CHUYEÅN MAÏCH MEÀM
SOFTSWITCHING
---- ----
I. GIÔÙI THIEÄU CHUNG
Ta ñaõ ñöôïc tìm hieåu veà toång theå cuõng nhö caáu truùc cuûa maïng NGN. Vaø
thaønh phaàn coát loõi trong maïng NGN, thaønh phaàn coù khaû naêng lieân keát caùc
loaïi thoâng tin treân cuøng moät cô sôû haï taàng maïng duy nhaát, ñoù chính laø MGC
(Media Gateway Controller). MGC coù theå thöïc hieän ñöôïc ñieàu naøy nhôø söû
duïng phaàn meàm ñieàu khieån “theá heä môùi” - chuyeån maïch meàm (Softswitch).
Trong chöông naøy ta seõ ñi tìm hieåu veà chuyeån maïch meàm.
Do thoaïi laø moät trong nhöõng dòch vuï cô baûn cuûa baát kyø maïng vieãn
thoâng naøo neân phaàn lôùn noäi dung cuûa chöông naøy ñeà caäp ñeán khía caïnh thoaïi
cuûa maïng theá heä sau. Vaø tröôùc heát, hoaït ñoäng cuûa maïng cung caáp dòch vuï
thoaïi hieän nay seõ ñöôïc xeùt ñeán.
1. Hoaït ñoäng cuûa PSTN
Trong maïng PSTN (Public Switched Telephone Network), coâng
ngheä chuyeån maïch keânh ñöôïc söû duïng ñeå coù theå truyeàn thoâng tin töø ñaàu
cuoái ñeán ñaàu cuoái. Ñoái vôùi chuyeån maïch keânh, ta söû duïng kyõ thuaät gheùp
keânh phaân thôøi gian TDM (Time Division Multiplex). Quaù trình chuyeån
maïch thoaïi trong PSTN chính laø söï chuyeån maïch caùc khe thôøi gian
(timeslot).
Coù 2 daïng chuyeån maïch khe thôøi gian ñoù laø chuyeån maïch thôøi gian
(T) vaø chuyeån maïch khoâng gian (S). Moãi daïng chuyeån maïch ñeàu coù
nhöõng öu vaø nhöôïc ñieåm rieâng. Trong thöïc teá, 2 daïng naøy ñöôïc keát hôïp
ñeå taïo ra chuyeån maïch nhieàu taàng.
Hoã trôï hoaït ñoäng trong maïng cung caáp dòch vuï thoaïi laø baùo hieäu R2
vaø baùo hieäu soá 7. Hieän nay, haàu heát treân maïng PSTN cuûa caû nöôùc ñeàu söû
duïng baùo hieäu soá 7 (SS7). SS7 laø baùo hieäu söû duïng 1 keânh rieâng ñeå
- 59 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
truyeàn thoâng tin baùo hieäu cho moïi cuoäc goïi, thöôøng laø khe thôøi gian 16
ñoái vôùi khung 24 khe thôøi gian (chuaån Chaâu AÂu).
Thoâng thöôøng baùo hieäu soá 7 ñöôïc tích hôïp saün trong caùc toång ñaøi
treân maïng. Do ñoù caùc toång ñaøi chuyeån maïch coøn ñoùng vai troø laø caùc ñieåm
baùo hieäu STP (Signaling Transfer Point) trong maïng SS7.
Ñeà nghò caùc baïn SV tìm hieåu laïi veà chuyeån maïch thôøi gian, chuyeån
maïch khoâng gian, chuyeån maïch ña taàng cuõng nhö baùo hieäu soá 7 ñeå naém
roõ kyõ thuaät chuyeån maïch keânh cuõng nhö quaù trình baùo hieäu cuoäc goïi khi
söû duïng chuyeån maïch keânh.
Hình sau minh hoïa hoaït ñoäng cuûa PSTN cuøng vôùi baùo hieäu soá 7:
SCP
Maïng SS7
Chuyeån
maïch
lôùp 4
Baùo
Trung keá
hieäu
Chuyeån Chuyeån
maïch maïch
lôùp 5 lôùp 5
Thoaïi
Telephone Telephone
Hình 3.1: Hoaït ñoäng cuûa maïng PSTN
SCP: Service Control Point
Ghi chuù: chuyeån maïch lôùp 5 chính laø chuyeån maïch ôû toång ñaøi noäi
haït, chuyeån maïch lôùp 4 chính laø chuyeån maïch ôû toång ñaøi toll/tandem.
Tröôùc khi quaù trình truyeàn thoaïi thöïc söï xaûy ra, quaù trình baùo hieäu
seõ dieãn ra tröôùc. Khi coù 1 thueâ bao nhaác maùy, quaù trình baùo hieäu seõ baét
- 60 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
ñaàu dieãn ra treân 1 keânh aán ñònh tröôùc. Cho ñeán khi thueâ bao bò goïi nhaác
maùy thì quaù trình thieát laäp cuoäc goïi seõ keát thuùc, keânh thoaïi seõ ñöôïc thieát
laäp (thoâng qua caùc khe thôøi gian coøn roãi, tröø khe 0 vaø khe 16) vaø quaù trình
ñaøm thoaïi baét ñaàu. Khi coù moät beân gaùc maùy, quaù trình baùo hieäu keát thuùc
cuoäc goïi baét ñaàu vaø keânh thoaïi cuõng nhö quaù trình baùo hieäu daønh cho
cuoäc goïi naøy chæ thaät söï ñöôïc giaûi phoùng khi beân coøn laïi gaùc maùy. Treân
ñaây chæ moâ taû khaùi quaùt hoaït ñoäng cuûa PSTN ñoái vôùi 1 cuoäc goïi thoâng
thöôøng. Caùc böôùc thöïc hieän moät cuoäc goïi seõ ñöôïc xeùt chi tieát hôn trong
nhöõng phaàn sau.
2. Nhöôïc ñieåm cuûa chuyeån maïch keânh
Trong quaù trình hoaït ñoäng, chuyeån maïch keânh ñaõ boäc loä nhöõng yeáu
ñieåm cuûa mình. Sau ñaây laø nhöõng nhöôïc ñieåm chính cuûa chuyeån maïch
keânh:
- Giaù thaønh chuyeån maïch cuûa toång ñaøi noäi haït:
Vieäc ñaàu tö moät toång ñaøi noäi haït lôùn vôùi chi phí cao cho
vuøng coù vaøi ngaøn thueâ bao laø khoâng kinh teá do ñoù caùc toång ñaøi
thöôøng ñöôïc laép ñaët cho vuøng coù soá löôïng thueâ bao lôùn. Ngoaøi ra
nhaø cung caáp dòch vuï coøn phaûi xem xeùt ñeán chi phí truyeàn daãn vaø
chi phí treân moät ñöôøng daây thueâ bao vaø vieäc laép ñaët toång ñaøi taïi
nôi ñoù coù kinh teá, ñem laïi lôïi nhuaän hay khoâng.
- Dòch vuï khoâng ña daïng, khoâng coù söï phaân bieät dòch vuï cho caùc
khaùch haøng khaùc nhau:
Ñoù laø do caùc toång ñaøi chuyeån maïch truyeàn thoáng cung caáp
cuøng moät taäp caùc tính naêng cuûa dòch vuï cho caùc khaùch haøng khaùc
nhau. Hôn theá nöõa vieäc phaùt trieån vaø trieån khai moät dòch vuï môùi
phuï thuoäc nhieàu vaøo nhaø saûn xuaát, raát toán keùm vaø maát moät thôøi
gian daøi.
- Haïn cheá veà kieán truùc maïng, do ñoù khoù khaên trong vieäc phaùt trieån
maïng:
Ñoù laø do trong cô caáu chuyeån maïch, thoâng tin thoaïi ñeàu toàn
taïi döôùi daïng caùc doøng 64kbps neân khoâng theå ñaùp öùng cho caùc
dòch vuï môùi coù dung löôïng lôùn hôn. Vaø do trong chuyeån maïch
keânh ñaàu vaøo vaø ñaàu ra ñöôïc noái coá ñònh vôùi nhau neân vieäc ñònh
tuyeán cuoäc goïi vaø xöû lyù ñaëc tính cuûa cuoäc goïi coù moái lieân keát chaët
cheõ vôùi phaàn cöùng chuyeån maïch. Hay noùi caùch khaùc phaàn meàm
- 61 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
ñieàu khieån trong chuyeån maïch keânh phuï thuoäc raát nhieàu vaøo phaàn
cöùng.
Ngoaøi ra khi moät toång ñaøi ñöôïc saûn xuaát thì dung löôïng cuûa
noù laø khoâng ñoåi. Do ñoù khi môû roäng dung löôïng nhieàu khi ñoøi hoûi
ñeán vieäc phaûi taêng soá caáp chuyeån maïch, ñieàu naøy seõ aûnh höôûng
ñeán vieäc ñoàng boä, baùo hieäu cuøng nhieàu vaán ñeà phöùc taïp khaùc.
3. Söï ra ñôøi cuûa chuyeån maïch meàm (Softswitch)
Trong töông lai, maïng theá heä môùi seõ hoaøn toaøn döïa treân cô sôû haï
taàng laø maïng goùi. Vì theá vieäc chuyeån töø maïng vieãn thoâng hieän taïi leân
maïng theá heä môùi phaûi traûi qua nhieàu giai ñoaïn. Do PSTN hieän taïi vaãn
hoaït ñoäng toát vaø dòch vuï do noù cung caáp khaù tin caäy (99.999%) neân vieäc
chuyeån caû maïng truy nhaäp vaø maïng loõi cuûa PSTN thaønh maïng goùi laø raát
toán keùm. Ñeå taän duïng söï hoaït ñoäng toát cuûa PSTN vaø öu ñieåm cuûa chuyeån
maïch goùi, caáu hình maïng NGN bao goàm chuyeån maïch keânh vaø chuyeån
maïch goùi ñöôïc theå hieän nhö trong hình sau:
ISP
SS7
Signaling
Mobile Users Directory gateway
Server
DNS Application/ Softswich
MGC
Feature
GPRS
Wireless Server
UMTS Telephone
gateway Users
PSTN
Wireless
Trunk
gateway Wireless
IP Network
(WDM/SDH/ATM)
MPLS, Mutticast PC
Access Resident
Business Users gateway
gateway
xDSL Digi. TV
LAN
RSVP, Mobile
AAA
GE, MAN
IP, IP Sec Network Business/
Charging
Management Residental Users
Wireless
Hình 3.2: Caáu truùc maïng theá heä sau NGN
- 62 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
AAA: Accounting, Authentication, and Authorization
DNS: Domain Name Server
DSL: Digital Subscriber Line
GE: Gigabit Ethernet
GPRS: General Packet Radio Service
IP Sec: Internet Protocol Security
ISP: Internet Service Provider
LAN: Local Area Network
MAN: Metropolitan Access Network
MGC: Media Gateway Controller
MPLS: Multi Protocol Label Switching
RSVP: ReSerVation Protocol
SDH: Synchronous Digital Hierarchy
UMTS: Universal Mobile Telecommunications Network
WDM: Wavelength Division Multiplex
Theo hình treân, toång ñaøi lôùp 5 hay toång ñaøi noäi haït duøng chuyeån
maïch keânh (circuit-switched local-exchange) (theå hieän qua phaàn maïng
PSTN) vaãn ñöôïc söû duïng. Nhö ñaõ bieát, phaàn phöùc taïp nhaát trong nhöõng
toång ñaøi naøy chính laø phaàn meàm duøng ñeå ñieàu khieån quaù trình xöû lyù cuoäc
goïi. Phaàn meàm naøy chaïy treân moät boä xöû lyù chuyeân duïng ñöôïc tích hôïp
saün vôùi phaàn cöùng vaät lyù chuyeån maïch keânh. Hay noùi caùch khaùc phaàn
meàm söû duïng trong caùc toång ñaøi noäi haït phuï thuoäc vaøo phaàn cöùng cuûa
toång ñaøi. Ñieàu naøy gaây khoù khaên cho vieäc tích hôïp maïng PSTN vaø maïng
chuyeån maïch goùi khi xaây döïng NGN – laø maïng döïa treân cô sôû maïng goùi.
Moät giaûi phaùp coù theå thöïc thi laø taïo ra moät thieát bò lai (hybrid
device) coù theå chuyeån maïch thoaïi ôû caû daïng keânh vaø goùi vôùi söï tích hôïp
cuûa phaàn meàm xöû lyù cuoäc goïi. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch taùch
rieâng chöùc naêng xöû lyù cuoäc goïi khoûi chöùc naêng chuyeån maïch vaät lyù.
Thieát bò ñoù chính laø MGC söû duïng chuyeån maïch meàm Softswitch.
Hay chuyeån maïch meàm Softswitch chính laø thieát bò thöïc hieän vieäc xöû lyù
cuoäc goïi trong maïng NGN.
- 63 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
II. KHAÙI NIEÄM VEÀ CHUYEÅN MAÏCH MEÀM
Hieän nay coù nhieàu khaùi nieäm veà chuyeån maïch meàm, tuøy thuoäc vaøo
töøng haõng vieãn thoâng khaùc nhau.
Theo haõng Mobile IN, Softswitch laø yù töôûng veà vieäc taùch phaàn cöùng
maïng ra khoûi phaàn meàm maïng.
Theo haõng Nortel, Softswitch chính laø thaønh phaàn quan troïng nhaát cuûa
maïng theá heä tieáp sau. Softswitch laø moät phaàn meàm theo moâ hình môû, coù theå
thöïc hieän ñöôïc nhöõng chöùc naêng thoâng tin phaân taùn treân moät moâi tröôøng maùy
tính môû vaø coù chöùc naêng cuûa maïng chuyeån maïch thoaïi TDM truyeàn thoáng.
Chuyeån maïch meàm coù theå tích hôïp thoâng tin thoaïi, soá lieäu vaø video. Vaø noù
coù theå phieân dòch giao thöùc giöõa caùc maïng khaùc nhau.
Theo CopperCom, Softswitch laø teân goïi duøng cho moät phöông phaùp
tieáp caän môùi trong chuyeån maïch thoaïi coù theå giuùp giaûi quyeát ñöôïc caùc thieáu
soùt cuûa caùc chuyeån maïch trong caùc toång ñaøi noäi haït truyeàn thoáng.
Thöïc chaát cuûa khaùi nieäm chuyeån maïch meàm chính laø phaàn meàm thöïc
hieän chöùc naêng xöû lyù cuoäc goïi trong heä thoáng chuyeån maïch coù khaû naêng
chuyeån taûi nhieàu loaïi thoâng tin vôùi caùc giao thöùc khaùc nhau. (Ghi chuù: chöùc
naêng xöû lyù cuoäc goïi bao goàm ñònh tuyeán cuoäc goïi vaø quaûn lyù, xaùc ñònh vaø
thöïc thi caùc ñaëc tính cuoäc goïi).
Theo thuaät ngöõ chuyeån maïch meàm thì chöùc naêng chuyeån maïch vaät lyù
ñöôïc thöïc hieän bôûi coång phöông tieän Media Gateway (MG), coøn xöû lyù cuoäc
goïi laø chöùc naêng cuûa boä ñieàu khieån coång phöông tieän Media Gateway
Controller (MGC).
Moät soá lyù do chính cho thaáy vieäc taùch 2 chöùc naêng treân laø moät giaûi
phaùp toát:
- Cho pheùp coù moät giaûi phaùp phaàn meàm chung ñoái vôùi vieäc xöû lyù
cuoäc goïi. Vaø phaàn meàm naøy ñöôïc caøi ñaët treân nhieàu loaïi maïng
khaùc nhau, bao goàm caû maïng chuyeån maïch keânh vaø maïng goùi (aùp
duïng ñöôïc vôùi caùc daïng goùi vaø moâi tröôøng truyeàn daãn khaùc nhau).
- Laø ñoäng löïc cho caùc heä ñieàu haønh, caùc moâi tröôøng maùy tính chuaån,
tieát kieäm ñaùng keå trong vieäc phaùt trieån vaø öùng duïng caùc phaàn meàm
xöû lyù cuoäc goïi.
- 64 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
- Cho pheùp caùc phaàn meàm thoâng minh cuûa caùc nhaø cung caáp dòch vuï
ñieàu khieån töø xa thieát bò chuyeån maïch ñaët taïi truï sôû cuûa khaùch
haøng, moät yeáu toá quan troïng trong vieäc khai thaùc tieàm naêng cuûa
maïng trong töông lai.
III. VÒ TRÍ CUÛA CHUYEÅN MAÏCH MEÀM TRONG MOÂ HÌNH PHAÂN
LÔÙP CHÖÙC NAÊNG CUÛA NGN
Do coù chöùc naêng laø xöû lyù cuoäc goïi (Call control) neân vò trí töông öùng
cuûa Softswitch trong moâ hình phaân lôùp chöùc naêng cuûa NGN laø lôùp Ñieàu
khieån cuoäc goïi vaø baùo hieäu (Call Control and Signaling Layer). Vaø caùc thöïc
theå chöùc naêng cuûa Softswitch laø MGC-F, CA-F, IW-F, R-F vaø A-F.
Softswitch
Lôùp dòch vuï
Lôùp ñieàu khieån
Lôùp phöông tieän
Lôùp truy nhaäp vaø truyeàn daãn
Hình 3.3: Vò trí cuûa chuyeån maïch meàm Softswitch trong moâ hình phaân lôùp chöùc
naêng cuûa NGN
IV. THAØNH PHAÀN CHÍNH CUÛA CHUYEÅN MAÏCH MEÀM
Thaønh phaàn chính cuûa chuyeån maïch meàm Softswitch laø boä ñieàu khieån
coång thieát bò Media Gateway Controller (MGC). Beân caïnh ñoù coøn coù caùc
thaønh phaàn khaùc hoã trôï hoaït ñoäng nhö: Signaling Gateway (SG), Media
Gateway (MG), Media Server (MS), Application Server (AS)/Feature Server
(FS).
Trong ñoù Media Gateway laø thaønh phaàn naèm treân lôùp Media Layer,
Signaling Gateway laø thaønh phaàn ôû treân cuøng lôùp vôùi MGC; Media Server
vaø Application Server/Feature Server naèm treân lôùp Application and Service
Layer.
- 65 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
Caùch keát noái caùc thaønh phaàn treân ñöôïc theå hieän ôû hình sau:
Application Server/ Media
Feature Server Server
Media Gateway Media Gateway Media Gateway
Controller Controller Controller
Signaling Media
Gateway Gateway
PSTN
Non IP
SS7 IP network
TDM/ATM
network
Hình 3.4: Keát noái MGC vôùi caùc thaønh phaàn khaùc cuûa maïng theá heä sau NGN
ATM: Asynchronous Transfer Mode
IP: Internet Protocol
PSTN: Public Switched Telephone Network
SS7: Signaling System 7
TDM: Time Division Network
Ghi chuù: caùc thieát bò thuoäc maïng IP laø caùc router, caùc chuyeån maïch
thuoäc maïng backbone ñeå truyeàn taûi caùc goùi tin ñi. Trong khi ñoù maïng khoâng
IP (non IP network) laø maïng coù caùc thieát bò ñaàu cuoái khoâng phaûi thuoäc maïng
IP vaø caùc maïng voâ tuyeán khoâng daây. Ví duï veà caùc thieát bò ñaàu cuoái khoâng
thuoäc maïng IP: thieát bò ñaàu cuoái ISDN, IAD (Integrated Access Device) cho
maïng DSL, …
- 66 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
Moät Media Gateway Controller coù theå quaûn lyù nhieàu Media Gateway.
Hình treân chæ minh hoïa 1 MGC quaûn lyù 1 MG. Vaø moät Media Gateway coù
theå noái ñeán nhieàu loaïi maïng khaùc nhau.
Xin xem chi tieát trong phaàn 1, muïc Caùc thaønh phaàn cuûa NGN ñeå hieåu roõ caùc chöùc naêng cuûa
caùc thaønh phaàn.
1. Media Gateway Controller
MGC chính laø thaønh phaàn chính cuûa chuyeån maïch meàm, vaø cuõng
thöôøng ñöôïc goïi laø Softswitch, hay Call Agent. Caùc chöùc naêng chính cuûa
MGC ñöôïc theå hieän trong hình sau:
Media Server Application Server
MS-F AS-F
Inter-Operator
MGC-F
Manager
Connection Access session
Interworking
session manager manager
IW-F
MGC-F R-F/A-F
Call control &
Signaling
CA-F
Media Gateway
Controller
Signaling Gateway Media Gateway
SG-F MG-F
Hình 3.5: Chöùc naêng cuûa Media Gateway Controller
Xin xem chi tieát phaàn Caáu truùc chöùc naêng cuûa maïng NGN, chöông 2 ñeå hieåu roõ chöùc
naêng cuûa töøng thöïc theå chöùc naêng.
Chuù thích: CA-F vaø IW-F laø 2 chöùc naêng con cuûa MGC-F. CA-F
ñöôïc kích hoaït khi MGC-F thöïc hieän vieäc ñieàu khieån cuoäc goïi. Vaø IW-F
ñöôïc kích hoaït khi MGC-F thöïc hieän caùc baùo hieäu giöõa caùc maïng baùo
- 67 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
hieäu khaùc nhau. Rieâng thöïc theå chöùc naêng Inter-operator Manager coù
nhieäm vuï lieân laïc, trao ñoåi thoâng tin giöõa caùc MGC vôùi nhau.
Media Gateway Controller coù nhieäm vuï taïo caàu noái giöõa caùc maïng
coù ñaëc tính khaùc nhau bao goàm PSTN, SS7, IP.
Caùc chöùc naêng chính cuûa Media Gateway Controller:
- Ñieàu khieån cuoäc goïi, duy trì traïng thaùi cuûa moãi cuoäc goïi treân
moät Media Gateway.
- Ñieàu khieån vaø hoã trôï hoaït ñoäng cuûa Media Gateway, Signaling
Gateway.
- Trao ñoåi caùc baûn tin cô baûn giöõa 2 MG-F.
- Xöû lyù baûn tin SS7 (khi söû duïng SIGTRAN).
- Xöû lyù baûn tin lieân quan QoS.
- Phaùt hoaëc nhaän baûn tin baùo hieäu.
- Ñònh tuyeán (bao goàm baûng ñònh tuyeán, phaân tích soá vaø dòch soá).
- Töông taùc vôùi AS-F ñeå cung caáp dòch vuï hay ñaëc tính cho ngöôøi
söû duïng.
- Coù theå quaûn lyù caùc taøi nguyeân maïng (port, baêng taàn, …).
Caùc giao thöùc Media Gateway Controller coù theå söû duïng:
- Ñeå thieát laäp cuoäc goïi: H.323, SIP.
- Ñieàu khieån Media Gateway: MGCP, Megaco/H.248.
- Ñieàu khieån Signaling Gateway: SIGTRAN (SS7).
- Ñeå truyeàn thoâng tin: RTP, RTCP.
Caùc thaønh phaàn maïng cuûa NGN lieân laïc vôùi nhau qua caùc giao thöùc
ñöôïc theå hieän trong hình sau:
- 68 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
Application Server/ Media
Feature Server Server
SIP SIP
MGCP
ENUM/TRIP
Media Gateway Media Gateway Media Gateway
SIP SIP
Controller Controller Controller
MGCP
SIGTRAN
Megaco
Signaling Media
Gateway Gateway
Non IP PSTN
IP network
SS7 network TDM/ATM
Hình 3.6: Giao thöùc söû duïng giöõa caùc thaønh phaàn
SIP: Session Initiation Protocol
SIGTRAN: Signaling Transport Protocol
MGCP: Media Gateway Controller Protocol
Megaco: MEdia GAteway COntroller Protocol
ENUM: E.164 Number (IETF)
TRIP: Telephony Routing over IP (IETF)
Hình sau trình baøy moät ví duï cuûa vieäc söû duïng MGC:
- 69 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
AS AS
SIP/MGCP
ENUM
AS-F TRIP
MS SIP
SIP/MGCP
ENUM/TRIP
MS-F
SIP/H.323
SIP/H.322
network
MGC
IW-F
SPS-F A-F
SG R-F
SS7 SS7 SIGTRAN SIP
MGC khaùc
network CA-F
MGC-F
SG-F
MGCP/Megaco
MGCP/Megaco
SIGTRAN
SIP/MGCP/
Megaco
AG
TG Access Access
TDM RTP/RTCP RTP
PSTN
Proxy network
RTCP
AGS-F MG-F
MG-F
RTP
RTCP
IP
Phone
Hình 3.7: Ví duï söû duïng Media Gateway Controller
RTP: Real Time Transport Protocol
RTCP: Real Time Control Protocol
SPS-F: SIP Proxy Server Function
Trong ví duï naøy, vì söû duïng giao thöùc SIP ñeå khôûi taïo keát noái neân
MGC seõ coù theâm chöùc naêng SPS-F (SIP Proxy Server - Function). SPS-F
hoã trôï cho R-F trong quaù trình ñònh tuyeán.
Ta thaáy trong maïng naøy khoâng chæ hoã trôï caùc maïng cung caáp dòch vuï
truyeàn thoáng maø coøn coù caùc maïng cung caáp dòch vuï môùi (H.323, SIP, IP
Phone, …).
- 70 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
2. Khaùi quaùt hoaït ñoäng cuûa chuyeån maïch meàm Softswitch
ÔÛ ñaây chæ xeùt tröôøng hôïp thueâ bao goïi ñi laø moät thueâ bao thuoäc
maïng cung caáp dòch vuï thoaïi truyeàn thoáng PSTN. Caùc tröôøng hôïp khaùc thì
hoaït ñoäng cuûa chuyeån maïch meàm Softswitch cuõng seõ töông töï. Hoaït ñoäng
cuûa phaàn meàm naøy bao goàm caùc böôùc sau:
(1) Khi coù moät thueâ bao nhaác maùy (thuoäc PSTN) vaø chuaån bò thöïc hieän
cuoäc goïi thì toång ñaøi noäi haït quaûn lyù thueâ bao ñoù seõ nhaän bieát traïng
thaùi off-hook cuûa thueâ bao. Vaø Signaling Gateway (SG) noái vôùi
toång ñaøi naøy thoâng qua maïng SS7 cuõng nhaän bieát ñöôïc traïng thaùi
môùi cuûa thueâ bao.
(2) SG seõ baùo cho Media Gateway Controller (MGC) tröïc tieáp quaûn lyù
mình thoâng qua CA-F ñoàng thôøi cung caáp tín hieäu dial-tone cho
thueâ bao. Ta goïi MGC naøy laø caller-MGC.
(3) Caller-MGC gôûi yeâu caàu taïo keát noái ñeán Media Gateway (MG) noái
vôùi toång ñaøi noäi haït ban ñaàu nhôø MGC-F.
(4) Caùc soá do thueâ bao nhaán seõ ñöôïc SG thu thaäp vaø chuyeån tôùi caller-
MGC.
(5) Caller-MGC söû duïng nhöõng soá naøy ñeå quyeát ñònh coâng vieäc tieáp
theo seõ thöïc hieän. Caùc soá naøy seõ ñöôïc chuyeån tôùi chöùc naêng R-F
vaø R-F söû duïng thoâng tin löu tröõ cuûa caùc server ñeå coù theå ñònh
tuyeán cuoäc goïi. Tröôøng hôïp ñaàu cuoái ñích cuøng loaïi vôùi ñaàu cuoái
goïi ñi (nghóa laø cuõng laø moät thueâ bao cuûa maïng PSTN): neáu thueâ
bao bò goïi cuõng thuoäc söï quaûn lyù cuûa caller-MGC thì thöïc hieän
böôùc (7). Neáu thueâ bao naøy thuoäc söï quaûn lyù cuûa moät MGC khaùc
thì thöïc hieän böôùc (6). Coøn neáu thueâ bao naøy laø moät ñaàu cuoái khaùc
loaïi thì MGC seõ ñoàng thôøi kích hoaït chöùc naêng IW-F ñeå khôûi ñoäng
boä ñieàu khieån töông öùng vaø chuyeån cuoäc goïi ñi. Luùc naøy thoâng tin
baùo hieäu seõ ñöôïc moät loaïi Gateway khaùc xöû lyù. Vaø quaù trình truyeàn
thoâng tin seõ dieãn ra töông töï nhö keát noái giöõa 2 thueâ bao thoaïi
thoâng thöôøng.
(6) Caller-MGC seõ gôûi yeâu caàu thieát laäp cuoäc goïi ñeán moät MGC khaùc.
Neáu chöa ñeán ñuùng MGC cuûa thueâ bao bò goïi (ta goïi laø callee-
MGC) thì MGC naøy seõ tieáp tuïc chuyeån yeâu caàu thieát laäp cuoäc goïi
ñeán MGC khaùc cho ñeán khi ñeán ñuùng callee-MGC. Trong quaù trình
- 71 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
naøy, caùc MGC trung gian luoân phaûn hoài laïi MGC ñaõ gôûi yeâu caàu
ñeán noù. Caùc coâng vieäc naøy ñöôïc thöïc hieän bôûi CA-F.
(7) Callee-MGC gôûi yeâu caàu taïo keát noái vôùi MG noái vôùi toång ñaøi noäi
haït cuûa thueâ bao bò goïi (callee-MG).
Ñoàng thôøi callee-MGC gôûi thoâng tin ñeán callee-SG, thoâng qua
(8)
maïng SS7 seõ laøm rung chuoâng thueâ bao bò goïi.
(9) Khi callee-SG nhaän ñöôïc baûn tin baùo traïng thaùi cuûa thueâ bao bò goïi
(giaû söû laø roãi) thì noù seõ gôûi ngöôïc thoâng tin naøy trôû veà callee-MGC.
(10) Vaø callee-MGC seõ phaûn hoài veà caller-MGC ñeå baùo mình ñang lieân
laïc vôùi ngöôøi ñöôïc goïi.
(12) Callee-MGC gôûi thoâng tin ñeå cung caáp tín hieäu ring back tone cho
caller-MGC, qua caller-SG ñeán ngöôøi goïi.
(13) Khi thueâ bao bò goïi nhaác maùy thì quaù trình thoâng baùo töông töï caùc
böôùc treân xaûy ra: qua nuùt baùo hieäu soá 7, thoâng tin nhaác maùy qua
callee-SG ñeán callee-MGC, roài ñeán caller-MGC, qua caller-SG roài
ñeán thueâ bao thöïc hieän cuoäc goïi.
(14) Keát noái giöõa thueâ bao goïi ñi vaø thueâ bao bò goïi ñöôïc hình thaønh
thoâng qua caller-MG vaø callee-MG.
(15) Khi chaám döùt cuoäc goïi thì quaù trình seõ dieãn ra töông töï nhö luùc thieát
laäp.
V. ÖU ÑIEÅM VAØ ÖÙNG DUÏNG CUÛA CHUYEÅN MAÏCH MEÀM
1. Öu ñieåm
- Cho cô hoäi môùi veà doanh thu:
Vôùi coâng ngheä maïng cho pheùp hoäi tuï caùc öùng duïng thoaïi, soá
lieäu, video cuøng coâng ngheä chuyeån maïch môùi, nhieàu dòch vuï giaù trò
gia taêng hoaøn toaøn môùi ñöôïc ra ñôøi. Caùc dòch vuï naøy höùa heïn seõ
ñem laïi doanh thu cao hôn so vôùi caùc dòch vuï thoaïi truyeàn thoáng.
Do söû duïng coâng ngheä chuyeån maïch meàm, coù tính chaát phaân
taùn, caùc nhaø cung caáp dòch vuï coù theå cung caáp dòch vuï cho moät nhoùm
nhoû khaùch haøng, hay baát cöù nôi naøo vaø khi naøo maø hoï muoán.
- 72 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
- Thôøi gian tieáp caän thò tröôøng ngaén:
Do coâng ngheä chuyeån maïch môùi döïa treân phaàn meàm neân caùc
dòch vuï môùi ra ñôøi cuõng döïa treân phaàn meàm. Ñieàu naøy laøm cho vieäc
trieån khai caùc dòch vuï môùi cuõng nhö naâng caáp dòch vuï ñang cung caáp
trôû neân nhanh choùng hôn.
Ngoaøi ra nhaø khai thaùc maïng coù theå mua moät dòch vuï môùi töø
nhaø cung caáp thöù ba ñeå trieån khai nhanh choùng dòch vuï khaùch haøng
yeâu caàu. Ñaây chính laø moät trong nhöõng ñaëc ñieåm khaùc bieät cuûa
maïng theá heä sau NGN maø caùc maïng hieän taïi khoâng coù.
- Khaû naêng thu huùt khaùch haøng:
Cuøng vôùi vieäc ñöa vaøo söû duïng maïng theá heä môùi, vieäc ñöa vaøo
söû duïng chuyeån maïch meàm coøn giôùi thieäu vôùi khaùch haøng nhieàu
dòch vuï môùi haáp daãn ñoàng thôøi cho pheùp hoï töï löïa choïn vaø kieåm soaùt
caùc dòch vuï thoâng tin do mình söû duïng.
- Giaûm chi phí xaây döïng maïng:
Chi phí xaây döïng cho caùc heä thoáng söû duïng chuyeån maïch meàm
laø chi phí cho phaàn meàm, khoâng theo kieåu chi phí cho caùc cô caáu
chuyeån maïch keânh tröôùc ñaây. Do ñoù khoâng ñoøi hoûi phaûi coù voán ñaàu
tö ban ñaàu lôùn maø chi phí xaây döïng seõ taêng tuyeán tính theo nhu caàu
vaø soá löôïng khaùch haøng.
Caùc nhaø khai thaùc coù theå khôûi ñaàu phuïc vuï cho moät soá löôïng
nhoû khaùch haøng nhöng vaãn cung caáp ñaày ñuû caùc dòch vuï thoâng qua
caùc nhaø khai thaùc lôùn hôn. Ñaây laø ñieåm khaùc bieät vì chuyeån maïch
truyeàn thoáng luoân ñöôïc thieát keá vôùi taäp tính naêng vaø qui moâ lôùn hôn
nhieàu so vôùi soá löôïng khaùch haøng vaø nhu caàu dòch vuï thöïc teá.
- Giaûm chi phí ñieàu haønh maïng:
Do phaàn meàm chuyeån maïch theá heä môùi Softswitch cho pheùp
khaùch haøng töï löïa choïn vaø kieåm soaùt quaù trình söû duïng dòch vuï cuûa
mình neân ñaõ giuùp cho coâng vieäc cuûa caùc nhaø ñieàu haønh maïng ñöôïc
giaûm ñi moät phaàn.
Hôn theá nöõa, khi söû duïng chuyeån maïch meàm seõ khoâng coøn caùc
toång ñaøi lôùn taäp trung, tieâu toán naêng löôïng vaø nhaân löïc ñieàu haønh.
Caùc chuyeån maïch giôø ñaây seõ laø caùc maùy chuû ñaët phaân taùn trong
- 73 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
maïng vaø ñöôïc ñieàu khieån bôûi caùc giao dieän thaân thieän vôùi ngöôøi
duøng GUI.
- Söû duïng baêng thoâng moät caùch hieäu quaû:
Vôùi moâ hình truyeàn thoáng, heä thoáng chuyeån maïch seõ thieát laäp
moät keânh daønh rieâng cho ngöôøi goïi vaø ngöôøi ñöôïc goïi trong cuoäc goïi
thoâng thöôøng. Vaø keânh naøy seõ khoâng ñöôïc söû duïng cho muïc ñích
naøo khaùc trong suoát quaù trình keát noái. Tuy TDM cho pheùp truyeàn
nhieàu keânh treân moät trung keá nhöng keânh daønh rieâng vaãn söû duïng
taøi nguyeân maïng nhieàu hôn möùc yeâu caàu thöïc teá vì toàn taïi nhöõng
khoaûng laëng trong quaù trình ñaøm thoaïi.
Khi ñöa maïng theá heä môùi vaøo söû duïng, do maïng IP ñöôïc söû
duïng neân ñaõ taän duïng ñöôïc öu ñieåm söû duïng baêng thoâng hieäu quaû.
- Quaûn lyù maïng hieäu quaû:
Ñoù laø do Softswitch cho pheùp giaùm saùt vaø ñieàu chænh hoaït ñoäng
maïng theo thôøi gian thöïc ñoàng thôøi coù theå naâng caáp hay thay ñoåi caáu
hình maïng töø xa. Ñieàu naøy giuùp cho caùc nhaø ñieàu haønh quaûn lyù
maïng hieäu quaû hôn.
- Caûi thieän dòch vuï:
Vôùi khaû naêng cung caáp dòch vuï moät caùch deã daøng ñaõ giuùp cho
Softswitch nhanh choùng ñöôïc chaáp nhaän. Baèng caùch laép ñaët theâm
moät maùy chuû öùng duïng rieâng môùi (coøn goïi laø naâng caáp phaàn meàm
chuyeån maïch Softswitch) hay trieån khai theâm moät module cuûa nhaø
cung caáp thöù 3, caùc nhaø khai thaùc coù theå cung caáp caùc dòch vuï môùi
nhanh choùng hôn vaø giaù thaáp hôn so vôùi chuyeån maïch truyeàn thoáng.
Ngoaøi ra chuyeån maïch meàm coøn hoã trôï nhieàu tính naêng giuùp
nhaø khai thaùc phaân bieät dòch vuï cho töøng khaùch haøng rieâng leû.
- Tieát kieäm khoâng gian ñaët thieát bò:
Softswitch cho pheùp caùc öùng duïng ñöôïc thi haønh taïi baát cöù khu
vöïc naøo treân maïng. Maïng coù theå ñöôïc saép xeáp sao cho caùc maùy chuû
ñöôïc boá trí gaàn nhöõng nôi maø noù thaät söï laø taøi nguyeân quan troïng.
Caùc öùng duïng vaø taøi nguyeân coù nhieäm vuï cung caáp caùc dòch vuï vaø
tính naêng môùi khoâng nhaát thieát phaûi ñaët taïi cuøng moät nôi treân maïng.
- 74 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
Hôn theá nöõa caùc thaønh phaàn cuûa maïng NGN, ñaëc bieät laø caùc
MGC söû duïng chuyeån maïch meàm Softswitch coù kích thöôùc nhoû vaø
coù tính phaân taùn neân khoâng gian ñaët thieát bò cuõng goïn hôn.
- Cung caáp moâi tröôøng taïo laäp dòch vuï meàm deûo:
Do dòch vuï ñöôïc taïo ra nhôø phaàn meàm neân moâi tröôøng taïo laäp
dòch vuï môùi raát linh hoaït.
- An toaøn voán ñaàu tö:
Do maïng NGN hoaït ñoäng treân neàn haï taàng cô sôû coù saün neân caùc
nhaø khai thaùc vaãn tieáp tuïc söû duïng maïng truyeàn thoáng ñoàng thôøi
trieån khai nhöõng dòch vuï môùi. Ñieàu naøy giuùp nhaø khai thaùc vöøa thu
hoài voán ñaàu tö vaøo maïng cuõ vöøa thu lôïi nhuaän töø dòch vuï do maïng
môùi cung caáp.
2. ÖÙng duïng
Chuyeån maïch meàm Softswitch hieän nay, khi vaãn taän duïng maïng
PSTN, ñöôïc söû duïng trong maïng coâng coäng ñeå thay theá cho toång ñaøi caáp
4 (tandem switch) vaø trong maïng rieâng. Vaø phaàn meàm ñieàu khieån chuyeån
maïch luùc naøy chæ coù nhieäm vuï ñôn giaûn laø thieát laäp vaø keát thuùc cuoäc goïi.
Trong töông lai khi tieán leân maïng NGN hoaøn toaøn thì caùc MGC söû
duïng Softswitch seõ thay theá caû caùc toång ñaøi noäi haït (lôùp 5). Khi ñoù
chuyeån maïch meàm Softswitch khoâng chæ thieát laäp vaø xoùa cuoäc goïi maø seõ
thöïc hieän caû caùc chöùc naêng phöùc taïp khaùc cuûa moät toång ñaøi lôùp 5.
VI. CAÙC GIAO THÖÙC HOAÏT ÑOÄNG
Caùc giao thöùc coù theå ñöôïc söû duïng trong maïng NGN:
- 75 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
Baùo hieäu cuoäc goïi Signaling Gateway Media Gateway Truyeàn thoâng tin
TCAP
I
S
H.323 S
C
U
C
MTP3 P
H.450 H.235 R
H.248
P
SIP MGCP
T
MEGACO
RTCP RTP
S
H.225
H.225.0 H.245 M2UA M3UA SUA P
RAS
TCP UDP SCTP UDP UDP
IP
Hình 3.8: Caùc giao thöùc söû duïng trong NGN
TCP: Transmission Control Protocol
UDP: User Datagram Protocol
SCTP: Stream Control Transport Protocol
ISUP: ISDN User Part
TCAP: Transaction Capability Application Part
M2UA: MTP2 User Adaptation
M3UA: MTP3 User Adaptation
MTP3: Message Transfer Part Layer 3
SCCP: Signaling Connection Control Part
SUA: SCCP User Adaptation
SIP: Session Initiation Protocol
RTP: Real Time Protocol
RTCP: Real Time Control Protocol
RTSP: Real Time Streaming Protocol
RAS: Remote Access Network
Caùc thaønh phaàn trong MGC coù theå söû duïng nhieàu giao thöùc cho caùc hoaït
ñoäng cuûa mình. Trong khuoân khoå phaàn caùc giao thöùc chuyeån maïch meàm cuûa
baøi giaûng naøy chæ ñeà caäp ñeáân caùc giao thöùc sau: SIP (Session Initiation
Protocol), MGCP (Media Gateway Control Protocol), vaø SIGTRAN
(Signaling Transport) vaø RTP (Real Time Transport Protocol). Lyù do laø
- 76 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
nhöõng giao thöùc trình baøy ôû ñaây laø nhöõng giao thöùc ñôn giaûn, SV seõ coù caùi
nhìn toång quaùt veà hoaït ñoäng cuûa phaàn meàm chuyeån maïch. Nhöõng giao thöùc
khaùc seõ ñöôïc trình baøy ôû phaàn sau cuûa baøi giaûng.
1. SIP (Session Initiation Protocol)
1.1 Toång quan veà SIP:
SIP, ñöôïc xaây döïng bôûi IETF, laø moät giao thöùc baùo hieäu ñieàu
khieån thuoäc lôùp öùng duïng duøng ñeå thieát laäp, ñieàu chænh vaø keát thuùc
phieân laøm vieäc cuûa moät hay nhieàu ngöôøi tham gia.
SIP laø moät giao thöùc ñôn giaûn, döïa treân vaên baûn (text-based)
ñöôïc söû duïng ñeå hoã trôï trong vieäc cung caáp caùc dòch vuï thoaïi taêng
cöôøng qua maïng Internet.
1.2 Caùc chöùc naêng cuûa SIP:
SIP coù caùc chöùc naêng chính sau:
• Xaùc ñònh vò trí cuûa ngöôøi söû duïng (user location):
Hay coøn goïi laø chöùc naêng dòch teân (name translation) vaø
xaùc ñònh ngöôøi ñöôïc goïi. Duøng ñeå ñaûm baûo cuoäc goïi ñeán ñöôïc
ngöôøi nhaän duø hoï ôû ñaâu.
• Xaùc ñònh khaû naêng cuûa ngöôøi söû duïng:
Coøn goïi laø chöùc naêng thöông löôïng ñaëc tính cuoäc goïi
(feature negotiation). Duøng ñeå xaùc ñònh loaïi thoâng tin vaø caùc
loaïi thoâng soá lieân quan ñeán thoâng tin seõ ñöôïc söû duïng.
• Xaùc ñònh söï saün saøng cuûa ngöôøi söû duïng:
Duøng ñeå xaùc ñònh ngöôøi ñöôïc goïi coù muoán tham gia vaøo
keát noái hay khoâng.
• Thieát laäp cuoäc goïi:
Chöùc naêng naøy thöïc hieän vieäc rung chuoâng, thieát laäp caùc
thoâng soá cuoäc goïi cuûa caùc beân tham gia keát noái.
• Xöû lyù cuoäc goïi:
Bao goàm chuyeån vaø keát thuùc cuoäc goïi, quaûn lyù nhöõng
ngöôøi tham gia cuoäc goïi, thay ñoåi ñaëc tính cuoäc goïi.
- 77 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm
1.3 Caùc thaønh phaàn cuûa SIP:
Caùc thaønh phaàn chính cuûa SIP bao goàm caùc Agent vaø caùc
Server:
• User Agent Client (UAC):
Coøn ñöôïc goïi laø Calling User Agent. Laø moät öùng duïng
khaùch (client) coù chöùc naêng khôûi taïo moät yeâu caàu SIP.
• User Agent Server (UAS):
Coøn ñöôïc goïi laø Called User Agent. Laø moät öùng duïng chuû
(server) duøng ñeå lieân laïc vôùi ngöôøi duøng khi nhaän ñöôïc yeâu caàu
SIP vaø sau ñoù traû ñaùp öùng veà ngöôøi söû duïng.
• Proxy Server:
Laø chöông trình öùng duïng trung gian duøng ñeå taïo yeâu caàu
SIP. Caùc yeâu caàu naøy coù theå ñöôïc phuïc vuï ngay taïi server hay
ñöôïc chuyeån sang server khaùc sau quaù trình chuyeån ñoåi teân.
Proxy server bieân dòch vaø coù theå taïo laïi baûn tin yeâu caàu tröôùc
khi chuyeån tieáp baûn tin ñi.
Coù 2 loaïi proxy server: proxy server coù nhôù (stateful) vaø
khoâng nhôù (stateless). Trong ñoù proxy server coù nhôù laø server
coù khaû naêng löu tröõ thoâng tin veà moät yeâu caàu vaø ñaùp öùng cuûa
noù.
• Location/Registration Server:
Laø server ñöôïc caùc server coøn laïi söû duïng ñeå laáy thoâng tin
veà vò trí cuûa ngöôøi ñöôïc goïi.
• Redirect Server:
Laø server nhaän yeâu caàu SIP, sau ñoù tieán haønh dòch ñòa chæ
nhaän töø ngöôøi duøng sang ñòa chæ môùi vaø gôûùi traû veà öùng duïng
khaùch.
Moät yeâu caàu SIP thaønh coâng bao goàm phöông thöùc INVITE vaø theo sau ñoù laø
phöông thöùc ACK (phöông thöùc INVITE, ACK ñöôïc ñònh nghóa ôû phaàn sau).
- 78 -
