Bài Giảng Báo Hiệu - Cô Trà

8/10/2019 Bài Giảng Báo Hiệu - Cô Trà

http://slidepdf.com/reader/full/bai-giang-bao-hieu-co-tra 1/76

LỜI NÓI ĐẦU

Sự tăng trưở ng của l ư u lượ ng mạng viễn thông trong một số năm gần đây đã

dẫn tới quá trình thay đổi cơ sở hạ tầng mạng của hầu hết các quố c gia trên toàn thế

giới. Các sức ép t ừ dịch vụ phía ngườ i sử d ụng đã tác động tới các cơ chế điều khiể nmạng và quản lý mạng viễn thông.S ự thay đổi này đã tạo ra một cuộc cách mạn g đượ c

biết đến như là sự chuyển đổi sang mạng thế hệ kế tiếp NGN (Next Generation

Network). Có rất nhiề u vấn đề cần phải g iải quyết trong lộ trình chuyển đổi mạng tuỳ

thuộc vào hạ tầng cũ của các mạng quốc gia như kiến trúc mạng, phối hợ p điều khiển,

báo hiệu giữa các phần tử mạng, chấ t lượ ng dịch vụ…. Trong đó, việc xây dự ng mạng

báo hiệu giữa các phần tử trong mạng vớ i các giao thức phù hợ p là một vấn đề then

chốt quyết định đế n sự hoạt động và chất lượ ng dịch vụ của toàn bộ mạng. Cuốn tài

liệu này đề cập đế n “Các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN ” vớ i 6chươ ng. Cách tiếp cận của tác giả đi từ nhữ ng hệ t hống báo hiệu sử dụng trong các

mạng truyền thố ng đế n các giao thức phổ biến trong mạng NGN. V ấn đề báo hiệu

nhằm đảm bảo chất l ượ ng dịch vụ là một yế u tố quan trọng hiện đ ang đượ c nghiên

cứu và phát triển cũng đượ c khái quát hóa ở đây. Cuốn tài liệu cũng đề cập đế n xu

hướ ng triển khai các giải pháp báo hiệu trong mạng NGN của VNPT nhằ m giúp độc

giả nhìn nhận khả năng ứng dụng của các giải pháp báo hiệu trong một mô hình mạng

thực tiễn.

Hà nội, tháng 6 năm 2007

Nguy ễ n Thanh Trà

1



Tiêu đề

Trang

MỤC LỤC

CHƢƠNG 1: CƠ SỞ BÁO HIỆU TRO NG MẠNG VIỄ N THÔNG

1.1 Các hệ thống báo hiệu trong mạng PSTN ................................................................11.1.1Các khái niệm cơ bản về báo hiệu trong PSTN...................................................1

1.1.2 Hệ thống báo hiệu CCS7 ....................................................................................5

1.2 Báo hiệu trong mạng di động

GSM………………………………………………...….9

1.3 Báo hiệu trong mạng IP ..........................................................................................11

CHƢƠNG 2: BỘ GIAO THỨC H.323

2.1 Kiến trúc thành phần giao thức H.323....................................................................132.2 Hệ thống kênh thông tin báo hiệu trong H.323 .......................................................15

2.3.Các thủ tục thiết lậ p và giải phóng cuộc gọi trong H.323 .......................................19

CHƢƠNG 3: GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN SIP

3.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống SIP ...............................................................22

3.2 Các thủ tục báo hiệu SIP .........................................................................................24

3.3 Các ứng dụng của SIP và so sánh với H.323.........................................................28

CHƢƠNG 4: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN CỔNG ĐA PHƢƠ NG TIỆN

4.1 Giao thức điều khiển cổng đa phƣơng tiện MGCP……………………………….31

4.1.1Giới thiệu chung………………………………………………………………31

4.1.2 Mô hình kết nối của giao thức MGCP………………………………………..32

4.1.3 Các lệnh điều khiển cổng đa phƣơ ng tiện của

MGCP………………………..34

4.1.4 Thiết lập cuộc gọi qua giao thức MGCP…………………………………….. 35

4.2 Giao thức

MEGACO/H248……………………………………………………….37

4.2.1 Tổng quan về giao thức MEGACO/H248…………………………………….37

4.2.2 Các lệnh định nghĩa bởi giao thức MEGACO/H248…………………………39

4.2.3 Thiết lập cuộc gọi thông qua giao thức

MEGACO/H248…………………….40

2



CHƢƠ NG 5: KIẾ N TRÚC BÁO HIỆU TRONG MẠ NG NGN5.1 Tiế p cận CS và IMS trong mạng NGN ...................................................................44

5.2 Cơ chế báo hiệu trong chuyển mạch mềm ..............................................................48

5.3 Liên k ết và truyền tải báo hiệu trong chuyển mạch mềm .......................................49

5.4 Báo hiệu đảm bảo chất lƣợ ng dịch vụ E2E………………………………………55

CHƢƠ NG 6: GIẢI PHÁP BÁO HIỆU NGN TẠI VIỆT NAM

6.1 Giớ i thiệu giải pháp NGN của SIEMEN ................................................................59

6.2 Các giao thức báo hiệu cơ bản trong mạng viễn thông Việt Nam ..........................606.3 Mô hình k ết nối VOIP của VNPT ..........................................................................61

TÀI LIỆU THAM

KHẢO…………………………………………………………………….65

3



THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

T ừ vi ế t t ắt Gi ải ngh ĩ a ti ế ng Anh Gi ải ngh ĩ a ti ế ng Vi ệt

3G Thirth Generation Thế hệ thứ 33GPP Thirth Generation Partnership Project Dự án cho các đối tác mạng thế hệ 3AS Application Server Server ứng dụngATM Asynchorous Transfer Mode Phƣơ ng thức truyền tải không đồng bộ AuC Authentification Centre Trung tâm nhận thực

Thực thể chức năng điều khiển kênh BCFE Bearer Control Functional Entity mang BICC Bearer Independent Call Control Điều khiển cuôc gọi độc lậ p kênh mangBISUP Broadband-ISUP Phần ngƣờ i dùng ISDN băng r ộng

BSC Base Station Control Bộ điều khiển tr ạm gốcBSS Base Station Subsystem Phân hệ tr ạm gốcBSSAP Base Station Subsystem Application Part Phần ứng dụng phân hệ tr ạm gốc

BSSMAP Base Station Subsystem ManagementApplication Part

Phần ứng dụng quản tr ị phân hệ tr ạmgốc

CAS Channel Associated Signalling Báo hiệu kênh k ết hợ pCCS Common Channel Signalling Báo hiệu kênh chungCCS7 Common Signalling System No7 Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7CODEC COder and DECoder Bộ mã hóa và giải mã

CPL Call Processing Language Ngôn ngữ xử lý cuộc gọi

CR-LDP Constraint-Based Routing-labelDistribution Protocol

Giao thức phân bổ nhãn định tuyến ràng buộc

CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọiCSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọiDC Direct Current Dòng một chiềuDTAP Direct Transfer Application Part Phần ứng dụng truyền tải tr ực tiế pDTMF Dual Tone Multi Frequency Đa tần âm képEIR Equipment Identification Register Đăng ký nhận dạng thiết bị

FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh theo tần số GMPLS Generalized MultiProtocol Label Switch MPLS tổng quátGTT Global Tilte Translation Biên dịch nhãn tổng thể HLR Home Location Registor Bộ đăng ký thuê bao nhàHTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức chuyển giao siêu văn bảnIAD Integrated Access Device Thiết bị truy nhậ p tích hợ pIMEI International Mobile Equipment Identity Nhận thực thiết bị di động quốc tế IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phƣơ ng tiện IPIP Internet Protocol Giao thức Internet

ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợ pISUP ISDN User Part Phần ngƣờ i dùng ISDNIUA ISDN User Adaptation Layer Lớ p tƣơ ng thích ngƣờ i dùng ISDN

4



IW-F InternetWorking Function Chức năng k ết nối liên mạngLAN Local Area Network Mạng nội hạtLDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn

M2PA MTP2 User Peer- to-peer AdaptationLayer

Lớ p tƣơ ng thích ngƣờ i dùng ngang cấ pMTP2

M2UA MTP2 User Adaptation Layer Lớ p tƣơ ng thích ngƣờ i dùng MTP2M3UA MTP3 User Adaptation Layer Lớ p tƣơ ng thích ngƣờ i dùng MTP3M3UA MTP3 User Adaptation Layer Lớ p tƣơ ng thích ngƣờ i dùng MTP3MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểmMEGACO MEdia GAteway COntrol Điều khiển cổng phƣơ ng tiệnMG Media Gateway Cổng phƣơ ng tiệnMGC Media Gateway Controler Điều khiển cổng phƣơ ng tiện

Chức năng điều khiển cổng đa phƣơ ng

MGCF Media Gateway Control Function

tiện

MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng phƣơ ng tiện

Điều khiển phiên đa phƣơ ng tiện đa đối MMUSIC Multiparty Multimedia Session Control tác MPLS MultiProtocol Label Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thứcMSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di độngMT MultiFrequency Đa tầnMTP Message Tranfer Part Phần truyền tải bản tin

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ k ế tiế p NSIS Next Steps In Signalling Các bƣớ c tiế p theo trong báo hiệu NSS Network and Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch và mạng

Operation and Maintennance Application OMAP Part Phần ứng dụng quản lý và điều hành OSI Open System Interconnection K ết nối các hệ thống mở OSS Phân hệ vận hành và bảo dƣỡ ngPCM Pulse Code Modulation Phƣơ ng pháp điều xung mãPS Proxy Server Máy chủ uỷ quyền

Mạng chuyển mạch điện thoại công PSTN Public Switched Telephone Network

Registration Admistion and Status

cộng

RAS Protocol Giao thức tr ạng thái, quản lý và đăng ký RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành tr ƣớ c tài nguyênRSVP-TE RSVP – Traffic Engineering RSVP cho k ỹ thuật lƣu lƣợ ngRTP Realtime Transport Protocol Giao thức truyền tải thờ i gian thựcSCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển k ết nối báo hiệuSCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ S-CSCF Serviced-CSCF CSCF phục vụ SCTP Stream Control Transmission Protocol Giao thức truyền tải điều khiển luồng

SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiênSeCFE Session Control Functional Entity Thực thể chức năng điều khiển phiênSF Single Frequency Đơ n tần

5



SFE Switching Functional Entity Thực thể chức năng chuyển mạchSG Signalling Gateway Cổng báo hiệuSIGTRAN Signalling Transport Giao thức truyền tải báo hiệuSIP-CGI SIP-Common Gateway Interface Giao diện cổng chung SIPSL Signalling Link Đƣờ ng báo hiệu

SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắnSMSC Short Message Service Centre Trung tâm dịch vụ bản tin ngắnSNM Signalling Network Management Quản tr ị mạng báo hiệuSP Signalling Point Điểm báo hiệuSS6 Signalling System No 6 Hệ thống báo hiệu số 6SS7 Signalling System No 7 Hệ thống báo hiệu số 7SSP Service Signalling Point Điểm báo hiệu dịch vụ STP Signalling Transfer Point Điểm chuyển tiế p báo hiệuSU Signal Unit Đơ n vị tín hiệu

SUA SCCP User Adaptation layer Lớ p tƣơ ng thích ngƣờ i dùng SCCPSvCFE Service Control Functional Entity Thực thể chức năng điều khiển dịch vụ TCAP Transaction Capability Application Part Phần ứng dụng khả năng truyền tảiTCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tảiTDM Time Division Multiplexing Ghép kênh theo thờ i gianTUP Telephone User Part Phần ngƣờ i dùng thoại

Common Signalling User AdaptationUA Layer

Lớ p tƣơ ng thích ngƣờ i dùng báo hiệuCCS

UDP User Datagram Protocol Giao thức dữ liệu ngƣờ i dùng

UNI User-Network Interface Giao diện ngƣờ i dùng - mạngVLR Visitor Location Register Đăng ký thuê bao kháchVoIP Voice over IP Thoại qua IPWAN Wide Area Network Mạng diện r ộng WCDMAR4

Wireless Code Division Multiple AccessRelease 4

Đa truy nhậ p phân chia theo mã phiên bản 4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

Danh mục Trang

6



1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

3.1

3.2

4.1

4.2

4.3

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Các kiểu báo hiệu trong mạng PSTN

Chồng giao thức SS7 và mô hình OSI

Các thành phần cơ bản của hệ thống GSM

Phân lớ p chức năng của SS7 trong mạng GSM

0

Các giao thức báo hiệu trong mô hình IP

1

Các thành phần mạng H.323

3

Cấu tạo của Gateway

4

Chức năng của một Gatekeeper

5

Mô hình k ết nối báo hiệu trong H.3236

Tiến trình xử lý báo hiệu một cuộc gọi đơ n giản trong H.323

0

Các thành phần cơ bản của SIP

3

Các thủ tục báo hiệu trong SIP

4

Vị trí của giao thức MGCP trong quan hệ MGC và MG

2

Mô hình ví dụ thiết lậ p cuộc gọi qua MGCP

5

Lƣu đồ chi tiết bản tin xử lý cuộc gọi qua giao thức MGCP

6 Hình Kiến trúc điều khiển của MEGACO

7



4.4 8

4.5

4.6

4.7

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

5.8

5.9

5.10

5.11

6.1

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Hình

Giao thức MEGACO trong mô hình OSI

8

Mô tả cuộc gọi MEGACO

0

Lƣu đồ các bản tin xử lý cuộc gọi qua giao thức

MEGACO/H248 2

K ết nối MGC vớ i các thành phần khác của NGN

5

Chức năng của bộ điều khiển cổng đa phƣơ ng tiện MGC

5

Các giao thức báo hiệu trong IMS

7

Các giao thức báo hiệu cơ bản của chuyển mạch mềm

8

Kiến trúc giao thức SIGTRAN

0

Bộ giao thức SIGTRAN1

Vị trí chức năng và hoạt động của M2UA

3

Vị trí chức năng và hoạt động của M2PA

3

Vị trí chức năng và hoạt động của M3UA

5

Vị trí chức năng và hoạt động của SUA

6

Mô hình chức năng báo hiệu đảm bảo QoS

8

Mô hình giải pháp SURPASS của Siemens

0 Hình Cấu hình mạng VoIP của VNPT giai đoạn 2

8



6.2 3

Bảng 2.1 Các bản tin của H.225 RAS 17

Bảng 2.2 Các dạng bản tin của Q.931 18

Bảng 2.3 Các dạng bản tin của H.245 19

Bảng 3.1 So sánh các tính năng của SIP và H.323 30

Chƣơ ng 1

CƠ SỞ BÁO HIỆU TRONG MẠNG VIỄN THÔNG

9



Chươ ng đầu tiên của cuố n bài giảng này giớ i thiệu các vấ n đề t ổ ng quan các hệ

thố ng báo hiệu đ ang sử d ụng trong mạng viễ n thông bao g ồm các hệ thố ng báo hiệu

sử d ụng trong mạng PSTN, báo hiệu cho mạng di động và các giao thứ c báo hiệu

trong mạng IP. Các đặc đ iể m cơ bản của hệ thố ng báo hiệu SS7 đượ c trình bày cùng

vớ i hướ ng sử d ụng SS7 trong mạng PSTN và GSM nhằ m mục đ ích nhấ n mạnh vai trò

quan tr ọng của SS7 trong mạng viễ n thông hiện nay. M ột số giao thứ c hoạt động trong

mạng IP chủ yế u d ự a trên hướ ng phát triể n t ớ i mạng NGN theo mô hình máy chủ cuộc

g ọi cũng đượ c đề cậ p đế n trong chươ ng này. Đây là nhữ ng giao thứ c báo hiệu thườ ng

sử d ụng và là cơ sở cho việc trình bày các giao thứ c báo hiệu trong các chươ ng tiế ptheo.

1.1 CÁC HỆ THỐNG BÁO HIỆU TRONG MẠNG PSTN

ITU-T định ngh ĩ a trong khuyến nghị Q.9 (11/88) “Báo hiệu là những thông tin

đặc biệt liên quan đến việc thiết lậ p, giải phóng, điều khiển cuộc gọi và quản tr ị trong

mạng viễn thông tự động”. Thông qua các phƣơ ng pháp báo hiệu, các thành phần củamạng đƣa ra những yêu cầu, chia sẻ những thông tin cần thiết để xử lý tất cả các loại

cuộc gọi một cách tự động. Mạng báo hiệu đƣợ c xem nhƣ hệ thống các dây thần kinh

của mạng viễn thông. Tr ải qua nhiều thậ p k ỉ phát triển song song cùng vớ i mạng viễn

thông, đặc biệt là sự phát triển của các hệ thống chuyển mạch, hệ thống báo hiệu ngàynay đa dạng, tƣơ ng thích vớ i xu hƣớ ng chuyển đổi của mạng, đáp ứng đƣợ c nhu cầu

sử dụng ngày càng tăng và phức tạ p của khách hàng.

1.1.1 Các khái ni ệm c ơ b ản v ề báo hi ệu trong PSTN

Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN (Public Switched Telephone Network) đƣợ c coi là mạng có truyền thống lâu đờ i nhất bắt đầu xuất hiện từ năm

1878. Tr ƣớ c những năm 60 của thế k ỷ 20, các hệ thống chuyển mạch trong mạng

PSTN là các hệ thống chuyển mạch tƣơ ng tự. Sau đó là các hệ thống chuyển mạch

điện tử đƣợ c điều khiển tự động bằng các chƣơ ng trình ghi sẵn đƣợ c phát triển và ứng

dụng r ộng rãi đến ngày nay. Hệ thống báo hiệu phục vụ cho các cuộc gọi thoại song

hành và phát triển cùng vớ i các hệ thống chuyển mạch. Một số khái niệm cơ bản và

các dạng báo hiệu đƣợ c nhìn nhận dƣớ i góc độ chuyển giao thông tin gồm có các loại

sau:

(i) Báo hiệu bằ ng dòng một chiề u DC (Direct Current)

Báo hiệu DC dựa vào dòng điện một chiều trên đƣờ ng dây truyền dẫn. Đây là một

phƣơ ng pháp báo hiệu hạn chế vì chỉ có thể biểu đạt đƣợ c tr ạng thái có hoặc không códòng. Ứ ng dụng thƣờ ng thấy của báo hiệu DC là sử dụng để phát hiện tr ạng thái nhấc

máy, đặt máy của các thiết bị đầu cuối hoặc sử dụng cho các tuyến đƣờ ng trung k ế

tƣơ ng tự để cho phép truyền thông tin hoặc không (báo hiệu này đƣợ c gọi là báo hiệu

E&M).

10



(ii) Báo hiệu trong băng (In-band)

Mỗi một tuyến truyền dẫn tín hiệu có một năng lực truyền tín hiệu trong một dải tần

nhất định. Băng tần đƣợ c xác định cho các thông tin ngƣờ i sử dụng đƣợ c gọi là băng

tần tín hiệu. Báo hiệu trong băng đƣợ c sử dụng là một giải pháp thay thế cho báo hiệu

DC, dạng tín hiệu báo hiệu đƣợ c truyền đi phục vụ mục đích báo hiệu nằm trong băng

tần của ngƣờ i sử dụng. Ví dụ, băng tần của tín hiệu thoại theo nguyên lý PCM là từ 0.3kHz đến 3.4 kHz. Các tín hiệu báo hiệu sẽ là một hoặc tổ hợ p tần số nằm trong băng

tần này. Các báo hiệu địa chỉ đƣợ c gửi đi từ máy điện thoại là một ví dụ rõ ràng nhất

về báo hiệu trong băng. Có thể sẽ có lỗi khi tần số thoại trùng vớ i tần số các âm báo

hiệu mặc dù các âm đã đƣợ c thiết k ế để tối thiểu hoá lỗi nhƣng không thể tránh đƣợ ccả 100%. Phƣơ ng pháp tr ễ báo hiệu và một số thủ tục khác đƣợ c sử dụng để khắc phục

tình tr ạng này.

(iii) Báo hiệu ngoài băng (Out-band)

Báo hiệu ngoài băng sử dụng các tần số báo hiệu ở ngoài băng tần truyền dẫn thông

tin của ngƣờ i sử dụng. Báo hiệu ngoài băng đƣợ c thiết k ế cho những hệ thống kênh

mang analog mà không sử dụng hết băng thông 4KHz cho thoại. Những kênh mang

này chỉ sử dụng đến tần số 3.4Khz nên những tần số còn lại có thể sử dụng cho các

âm báo hiệu mà không lo bị lỗi. Một khía cạnh khác của báo hiệu ngoài băng đƣợ cnhìn nhận qua phƣơ ng pháp truyền tín hiệu báo hiệu không cùng vớ i tín hiệu mang.

Điều này cũng không đúng hoàn toàn và sẽ đƣợ c phân tích k ỹ hơ n trong phần báo hiệu

kênh chung CCS7 (Common Signalling System No7).

(iv) Báo hiệu số

Từ khi các trung k ế số tr ở nên thông dụng, các phƣơ ng pháp báo hiệu cũng thay đổi

theo để tăng cƣờ ng độ tin cậy của mạng. Một k ỹ thuật đƣợ c sử dụng trong các trung

k ế số (luồng DS1- Digital System 01) đó là dùng các bit báo hiệu. Các bít báo hiệu

dành riêng đƣợ c chèn vào chuỗi các bit thoại mà không ảnh hƣở ng đến chất lƣợ ngthoại.

Tận dụng những đặc tính tự nhiên của tín hiệu số, báo hiệu số hiệu quả hơ n nhiều so

vớ i báo hiệu tƣơ ng tự. Báo hiệu số cũng tận dụng đƣợ c năng lực của các thiết bị xử lý

báo hiệu. Các bộ xử lý mức cao của báo hiệu số xử lý tín hiệu dƣớ i dạng bản tin. Hệ

thống báo hiệu kênh chung SS7 là kiểu báo hiệu số sử dụng k ỹ thuật bản tin.

Báo hiệu còn đƣợ c nhìn nhận dƣớ i góc độ kiến trúc mạng gồm hai dạng: Báo hiệu

từ ngƣờ i sử dụng tớ i mạng và ngƣợ c lại (trong thuật ngữ của mạng PSTN là báo hiệu

thuê bao); Báo hiệu giữa các nút mạng (trong thuật ngữ của mạng PSTN còn gọi là báo

hiệu liên đài). Báo hiệu thuê bao thực hiện tại giao diện giữa thuê bao (thƣờ ng là giaodiện tƣơ ng tự) và tổng đài nội hạt (tổng đài lớ p 5 theo mô hình phân cấ p chung của

mạng PSTN). Báo hiệu thuê bao có thể đƣợ c chia nhỏ thành 4 loại gồm: Tín hiệu địa

chỉ, tín hiệu giám sát, âm thông báo và chuông.

11



Cho đến những năm 1930 chủ yếu các cuộc gọi của các thuê bao thuộc các tổng đài

khác nhau vẫn phải đấu nối qua điện thoại viên. Do vậy chỉ cần báo hiệu thuê bao bở i báo hiệu liên đài đƣợ c thực hiện nhân công. Yêu cầu về báo hiệu liên đài ra đờ i năm

1940 khi thực hiện đƣợ c việc quay số giữa các thuê bao thuộc các tổng đài ở gần nhau

và cho đến năm 1960 việc quay số tr ực tiế p quốc tế đã tr ở thành hiện thực tạo ra yêu

cầu về báo hiệu giữa các tổng đài quốc tế.

Hệ thống báo hiệu triển khai trên đƣờ ng dây thuê bao đơ n giản hơ n nhiều so vớ i báo

hiệu giữa các nút mạng. Thuê bao chỉ tạo ra một số tín hiệu nhƣ đặt máy, nhấc máy, số

thuê bao chủ gọi và một số hữu hạn những yêu cầu cho dịch vụ bổ sung. Trong khi đó

mạng PSTN hiện đại phải thực hiện báo hiệu r ất phức tạ p để hỗ tr ợ cơ sở dữ liệu cho

điều khiển dịch vụ nhƣ xác nhận tính hợ p lệ thẻ của chủ gọi, tài khoản, chuyển vùng

cuộc gọi. Nhƣ đã đề cậ p báo hiệu liên đài thực hiện giữa các nút trong mạng, thƣờ ng là

từ tổng đài chủ gọi, qua mạng, đến tổng đài bị gọi. Hình 1.1 chỉ ra các kiểu báo hiệu

trong mạng PSTN.

B¸o hiÖu

B¸o hiÖu thuª bao

B¸o hiÖu li ªn ®µi

Thuª baot•¬ng tù

Thuª bao sè B¸o hiÖu kªnhriªng CAS

B¸o hiÖu kªnhchung CCS

Hình1.1: Các kiể u báo hiệu trong mạng PSTN

Báo hiệu liên đài tr ƣớ c đây thƣờ ng dùng các k ỹ thuật báo hiệu kênh riêng hay còn

gọi là kênh k ết hợ p CAS (Channel Assocciated Signalling). Tuy nhiên trong hai thậ pk ỷ gần đây nó đã đƣợ c thay thế bằng hệ thống báo hiệu kênh chung CCS (CommonChannel Signalling).

(v)Báo hiệu kênh k ế t hợ p CAS

Điểm cơ bản để phân biệt CAS vớ i CCS là mối quan hệ định tr ƣớ c giữa tín hiệu

điều khiển cuộc gọi và kênh lƣu lƣợ ng mà nó điều khiển. Có ngh ĩ a là có những phần

dung lƣợ ng cố định, dành riêng cho báo hiệu đƣợ c thiết lậ p để điều khiển cho mỗi

trung k ế cố định, xác lậ p tr ƣớ c. CAS sử dụng cho những hệ thống analog ghép kênh

theo tần số FDM (Frequency Division Mode) hoặc các trung k ế số ghép kênh theo thờ igian TDM (Time Division Mode). Cũng giống nhƣ báo hiệu thuê bao, báo hiệu liên

đài ở đây cũng có báo hiệu địa chỉ và thông tin giám sát.

Các hệ thống đa tần Bell, R2, R1 và C5 là những hệ thống báo hiệu địa chỉ đƣợ c sử

dụng bở i CAS. Những hệ thống này thuộc kiểu báo hiệu đa tần MF dùng để báo hiệu

12



các con số địa chỉ giữa các nút chuyển mạch vớ i nhau. MF gửi một lúc 2 trong 6 tần số

trong băng để báo hiệu một con số địa chỉ.

Báo hiệu giám sát thực hiện giám sát tr ạng thái đƣờ ng trung k ế giữa 2 nút chuyểnmạch và còn đƣợ c gọi là báo hiệu đƣờ ng. Hệ thống đơ n tần SF có thể là trong băng

hoặc ngoài băng đƣợ c dùng cho báo hiệu giám sát của các hệ thống dựa trên CAS

analog. Còn báo hiệu giám sát cho hệ thống R2 trên đƣờ ng trung k ế số PCM thì sử

dụng các bit trong TS16 trên luồng E1. Các bit này đƣợ c sắ p xế p theo cấu trúc đa

khung. Các bit trong TS16 của các khung trên đa khung đƣợ c chỉ định mang thông tin

báo hiệu cho từng kênh tiếng tƣơ ng ứng.

(vi) Báo hiệu kênh chung CCS

Là phƣơ ng pháp báo hiệu mà ở đó dung lƣợ ng dành cho báo hiệu đƣợ c dùng chungđể điều khiển cho mọi kênh lƣu lƣợ ng. Một kênh báo hiệu CCS thƣờ ng mang thông tin

báo hiệu cho cả ngàn kênh tiếng.Các hệ thống CCS dựa trên chuyển mạch gói, có thể

mang đến 200 byte trong một gói tin nhƣ trong hệ thống SS7 khác vớ i việc chỉ sử dụng

một số bit định sẵn trong CAS nên mang đƣợ c nhiều thông tin báo hiệu. Thêm nữaCCS không có ràng buộc cứng nhắc giữa kênh báo hiệu và kênh lƣu lƣợ ng mà nó điều

khiển nên có thể đƣợ c khai thác theo 2 cách phân biệt đó là báo hiệu liên quan đến

kênh lƣu lƣợ ng và báo hiệu không liên quan đến kênh lƣu lƣợ ng.

Báo hiệu liên quan đến kênh lƣu lƣợ ng chính là những chức năng đầu tiên của báohiệu nhƣ thiết lậ p, giám sát, giải phóng cho các cuộc gọi dịch vụ thoại. Kênh báo hiệu

không phải chỉ định tr ƣớ c cho kênh lƣu lƣợ ng và sử dụng bao nhiêu là tuỳ theo yêu

cầu. Các bản tin riêng biệt thì báo hiệu cho kênh lƣu lƣợ ng tƣơ ng ứng và là kênh lƣulƣợ ng nào thì đƣợ c chỉ ra trong những tr ƣờ ng thông tin của bản tin.

Báo hiệu không liên quan đến kênh lƣu lƣợ ng là những thông tin báo hiệu không

phải để thiết lậ p, quản tr ị và giải phóng kênh. Do sự phát triển của những dịch vụ bổ

sung và yêu cầu có sự trao đổi cơ sở dữ liệu trong mạng tế bào và mạng thông minh

nên báo hiệu không chỉ đơ n giản là thiết lậ p và giải phóng kênh nữa. Báo hiệu không

liên quan đến kênh lƣu lƣợ ng cho phép truyền những thông tin không phải của một

kênh riêng biệt nào mà thƣờ ng là cho mục đích yêu cầu hay đáp ứng tr ả lờ i từ những

cơ sở dữ liệu. Việc này cho phép trao đổi thông tin giữa các thực thể không cần ràng buộc vớ i viêc điều khiển kênh lƣu lƣợ ng.

Rõ ràng CCS đã giải quyết đƣợ c một số hạn chế của phƣơ ng thức báo hiệu CAS. Nó thiết lậ p cuộc gọi nhanh hơ n . CCS đạt đƣợ c việc điều khiển cuộc gọi tốt hơ n, linh

động hơ n, vì không có sự ràng buộc giữa kênh báo hiệu và kênh lƣu lƣợ ng. Thêm nữathuê bao không thể tạo ra đƣợ c những tín hiệu báo hiệu liên đài nhƣ trong CAS nên

CCS chống đƣợ c việc gian lận. Tuy nhiên nó cũng có hạn chế khi một đƣờ ng báo hiệu

đơ n có thể điều khiển cho cả ngàn kênh thoại nên nếu đƣờ ng này bị lỗi và không có dự

phòng thì cả ngàn cuộc gọi sẽ bị mất. Thêm nữa CCS đòi hỏi có những thủ tục kiểmtra phức tạ p.Trên các mạng viễn thông, báo hiệu kênh chung SS7 ngày càng đƣợ c triển

13



khai r ộng rãi. Các vấn đề cơ bản của hệ thống báo hiệu này sẽ đƣợ c trình bày trong

mục dƣớ i đây.

1.1.2 H ệ th ố ng báo hi ệu CCS 7

SS7 là một hệ thống báo hiệu kênh chung đƣợ c triển khai r ộng khắ p trên các mạngviễn thông. Vì đây là một giao thức báo hiệu nên nó cung cấ p các thủ tục cho phép

các thành phần mạng viễn thông trao đổi thông tin vớ i nhau. AT&T phát triển SS7 vào

năm 1975 và đến 1980 thì CCITT thừa nhận nhƣ một tiêu chuẩn toàn cầu. Tr ải qua ¼

thế k ỷ SS7 đã nhiều lần đƣợ c sửa và sẽ tiế p tục đƣợ c nâng cấ p để hỗ tr ợ nhu cầu dịch

vụ ngày càng cao. Hệ thống SS7 lúc đầu đƣợ c thiết k ế cho mạng thoại của các thuê

bao analog những vẫn tiế p tục tr ải qua những bƣớ c phát triển và thay đổi để tƣơ ng

thích vớ i sự thay đổi của mạng viễn thông. Ngày nay SS7 đƣợ c sử dụng cho cả những

dịch vụ dữ liệu, video, thoại, audio thậm chí cho cả VoIP. Có thể tổng k ết một số chức

năng và dịch vụ mà hệ thống báo hiệu số 7 cung cấ p nhƣ sau:

Thiết lậ p và giải phóng các k ết nối chuyển mạch kênh trên mạng cố định cũng

nhƣ mạng tế bào.

Cung cấ p đƣợ c các dịch bổ sung trong mạng tiên tiến nhƣ hiển thị số thuê bao

chủ gọi, tự động gọi lại…

Quản lý tính năng di động trong mạng tế bào cho phép thuê bao thay đổi vị tríđịa lý trong khi vẫn duy trì sự k ết nối vớ i mạng. Đây là chức năng quan tr ọng

của mạng tế bào.

Thực hiện đƣợ c dịch vụ nhắn tin ngắn (SMS) và dịch vụ nhắn tin nâng cao(EMS) nhƣ nhạc chuông, logo, game…mà ở đó SS7 không chỉ thực hịên báo

hiệu mà còn truyền tải nội dung của bản tin.

Hỗ tr ợ các dịch vụ của mạng thông minh.

Hỗ tr ợ ISDN

Dịch vụ con số nội bộ mang theo cho phép thuê bao có thể thay đổi dịch vụ,

nhà cung cấ p dịch vụ mà không cần thay đổi số thuê bao của mình.

(i) Chồng giao thứ c báo hiệu SS7

So sánh vớ i mô hình OSI (Open System Interconnection) 7 lớ p thì SS7 gồm 4 mức.Các dịch vụ từ lớ p 1 đến lớ p 3 của OSI đƣợ c cung cấ p bở i các MTP và SCCP. Từ lớ p4 đến lớ p 7 tƣơ ng ứng vớ i mức 4 - phần ngƣờ i dùng trong SS7 nhƣ hình vẽ 1.2. Mỗi

giao thức sử dụng trong SS7 đều có những ứng dụng riêng biệt và đƣợ c sử dụng tƣơ ng

ứng vớ i mạng mà nó cung cấ p dịch vụ. Tuỳ thuộc vào SS7 sử dụng cho mạng tế bào

hay mạng thông minh, tuỳ thuộc vào việc truyền tải qua IP hay điều khiển cho mạng

băng r ộng ATM thay vì mạng ghép kênh theo thờ i gian TDM mà có sự phối hợ p sử

dụng các giao thức trong SS7.

14



Hình vẽ 1.2: Chồng giao thứ c SS7 và mô hình OSI

Trong mạng báo hiệu dựa trên cơ sở TDM, lớ p vật lý của SS7 đƣợ c gọi là phần

truyền bản tin MTP1 (Message Transfer Part), lớ p liên k ết dữ liệu đƣợ c gọi là MTP2

và lớ p mạng đƣợ c gọi là MTP3 k ết hợ p lại thành phần chuyển giao bản tin MTP.

MTP đƣợ c xem nhƣ là phƣơ ng tiện của SS7 để truyền tải các bản tin báo hiệu theo thứ

tự không bị mất, không bị trùng lặ p từ điểm báo hiệu SP (Signalling Point) này đến SP

khác và tạo thành mạng báo hiệu. Ngay từ đầu MTP đƣợ c thiết k ế để truyền tải báo

hiệu liên quan đến kênh lƣu lƣợ ng vì báo hiệu không gắn liền vớ i kênh lƣu lƣợ ng thờ igian này chƣa đƣợ c định ngh ĩ a. Dƣớ i đây chúng ta xem xét chức năng cụ thể của từng

MTP.MTP1 gắn liền vớ i khía cạnh vật lý của mạng PSTN chính là những khe thờ i gian

trên luồng E1 hoặc T1.Ở Bắc Mỹ, SS7 đƣợ c dùng riêng một luồng T1 có ngh ĩ a là có 2

mạng vật lý riêng, một cho báo hiệu, một cho thoại và định tuyến có thể khác nhau.

Cũng có tr ƣờ ng hợ p báo hiệu tồn tại trên cùng luồng vật lý vớ i lƣu lƣợ ng tuỳ thuộc

vào nhà khai thác. Còn ở các nơ i khác thƣờ ng báo hiệu đƣợ c truyền trong khe thờ i

gian của luồng E1 (có ngh ĩ a là phân chia logic chứ không phải vật lý). Các khe thờ igian khác trên luồng E1 vẫn đƣợ c dùng cho thoại, tr ừ TS0 dùng cho đồng bộ. Trên các

hệ thống E1 ngƣờ i ta thƣờ ng dùng luôn TS16 để chuyển lƣu lƣợ ng báo hiệu SS7 vì nóđã từng đƣợ c dùng cho báo hiệu CAS tr ƣớ c đây.

MTP 2 nhằm đảm bảo truyền tải có tin cậy các bản tin báo hiệu. Nó đóng gói bản

tin báo hiệu thành các gói SS7 độ dài khác nhau đƣợ c gọi là các đơ n vị tín hiệu SU

(Signalling Unit). MTP 2 cung cấ p việc nhận dạng biên giớ i các SU, sắ p xế p các SU,

quản lý và sửa lỗi, điều khiển luồng. Giao thức MTP 2 đƣợ c đặc tả cho các đƣờ ng liên

k ết băng hẹ p 64Kbps tƣơ ng ứng vớ i MTP1.

MTP3 thực hiện 2 chức năng:

Xử lý bản tin báo hiệu: phân phối các bản tin đến đúng phần ngƣờ i dùng và căncứ trên mã điểm báo hiệu PC (Point Code) để định tuyến các bản tin ra đến

15



đúng đích. Trên mỗi bản tin đều có mã điểm báo hiệu nguồn OPC (Original

Point Code) và mã điểm báo hiệu đích DPC (Destination Point Code). OPC

đƣợ c gắn vào bản tin tại mức 3 để chỉ ra nguồn phát bản tin . Còn DPC đƣợ cchèn vào để nhận dạng ra đích thu và xử lý bản tin. Việc định tuyến cho bản tin

trong mạng báo hiệu thực hiện đƣợ c nhờ bảng định tuyến có tại điểm báo hiệu.

Quản tr ị mạng báo hiệu SNM (Signalling Network Management): Quản lý cácchùm kênh báo hiệu và chùm tuyến báo hiệu, chỉ thị tr ạng thái nút mạng cho

lƣu lƣợ ng đƣợ c đinh tuyến khi cần thiết. SNM cũng cung cấ p các thủ tục khắc

phục sự cố khi có lỗi xảy ra.

Khi có một yêu cầu giao dịch vớ i cơ sở dữ liệu, MTP đƣợ c k ết hợ p vớ i một giao

thức mức cao hơ n là phần điều khiển k ết nối báo hiệu SCCP (Signalling Connection

Control Part). SCCP đƣợ c định ngh ĩ a trong khuyến nghị Q711-Q716 của ITU-T. Là

một giao thức phát triển sau MTP và khi k ết hợ p vớ i MTP nó cung cấ p các khả năng

tƣơ ng ứng vớ i 3 lớ p thấ p trong mô hình OSI. Nó là một giao thức đƣợ c sử dụng chotruy nhậ p vào cơ sở dữ liệu và vào các thực thể trong mạng. SCCP cung cấ p cả dịch vụ

k ết nối có định hƣớ ng và k ết nối không định hƣớ ng. Về mặt k ỹ thuật SCCP cũng cóthể chuyển những thông tin báo hiệu gắn liền vớ i kênh lƣu lƣợ ng tuy nhiên đây chỉ làngoại lệ.

Mức 4 trong SS7 gồm một số giao thức khác nhau đƣợ c gọi là các phần ứng dụng

hay phần ngƣờ i dùng. Phần ngƣờ i sử dụng điện thoại TUP (Telephone User Part) và

ISUP (ISDN User Part) là những giao thức thực hiện yêu cầu báo hiệu cho thiết lậ p và

giải phóng các cuộc gọi thoại. Đây đều là những giao thức báo hiệu liên quan đến kênhlƣu lƣợ ng. TUP là giao thức đƣợ c đặc tả đầu tiên chỉ hỗ tr ợ cho những cuộc gọi thoại

truyền thống. R ất nhiều nƣớ c đã thay thế TUP bở i ISUP (ISDN User Part). ISUP hỗ

tr ợ cho cả những cuộc gọi truyền thống và ISDN. Giao thức này cũng linh động và có

nhiều tính năng hơ n TUP. Phần ISUP băng r ộng - BISUP dùng để thiết lậ p và giải

phóng các k ết nối trong ATM. Nó sẽ dần thay thế ISUP khi mà ATM đƣợ c sử dụng

nhiều trong mạng.

Để truy nhậ p vào cơ sở dữ liệu, giao thức ứng dụng khả năng truyền tải TCAP

(Transaction Capability Application Part) đƣợ c sử dụng. TCAP hỗ tr ợ những chứcnăng k ết nối vớ i cơ sở dữ liệu để lấy thông tin. Thông tin hoặc dữ liệu tr ả lờ i đƣợ c gửi

dƣớ i khuôn dạng bản tin TCAP. TCAP cũng hỗ tr ợ cho khả năng điều khiển từ xa củanhững thực thể trong mạng. Một nút chuyển mạch có thể yêu cầu một đặc tính hay một

chức năng của một nút chuyển mạch khác trong mạng bằng cách gửi bản tin TCAP.

TCAP ngày càng đƣợ c sử dụng nhiều vì nó liên quan đến sự thông minh, đến một số

chức năng tự tạo của mạng. Trong mạng di động TCAP tăng cƣờ ng cho dịch vụ

chuyển vùng cuộc gọi và một số chức năng khác.

Phần ứng dụng điều hành và bảo dƣỡ ng OMAP (Operation and MaintenanceApplication Part) thực chất là một thực thể ứng dụng sử dụng dịch vụ của TCAP. Phần

16



này cung cấ p chức năng trao đổi thông tin và điều khiển mạng thông qua trung tâm

điều hành. Việc quản tr ị cơ sở dữ liệu, truy nhậ p bảo dƣỡ ng và thực hiện toàn bộ việc

giám sát các thực thể trong mạng là những chức năng của trung tâm này.

Phần ứng dụng di động MAP (Mobile Application Part) là giao thức đƣợ c sử dụng

trong mạng di động GSM. Giao thức này cung cấ p thủ tục để thông tin của ngƣờ i dùng

di động đƣợ c chuyển từ mạng tế bào này sang mạng tế bào khác.

Có kiến trúc giao thức nhƣ vậy nên SS7 có khả năng cung cấ p r ất nhiều dịch vụ màcác giao thức báo hiệu tr ƣớ c đó không làm đƣợ c. SS7 là mạng chuyển mạch gói dựa

trên bản tin nên nó ứng dụng đƣợ c cho những công nghệ đang phát triển. Nhờ có SS7

mà các công ty điện thoại đã có đƣợ c sự thay đổi nền tảng trong cung cấ p dịch vụ vàngày càng khẳng định mình trong công nghệ truyền thông dữ liệu. SS7 thực sự là một

yếu tố then chốt cho mạng chuyển mạch thoại công cộng PSTN, mạng số đa dịch vụ

tích hợ p ISDN (Intergrated Service Digital Network), mạng thông minh IN (Intelligent

Network) và các mạng di động mặt đất (PLMN).

(ii) Báo hiệu số 7 trong mạng PSTN

Mạng PSTN tồn tại r ất lâu tr ƣớ c khi có SS7. Nó đã đƣợ c đầu tƣ r ất lớ n và có kiến

trúc mạng tƣơ ng đối hoàn chỉnh. SS7 đƣợ c thiết k ế dễ dàng tích hợ p vào mạng PSTN

để vẫn bảo tồn đƣợ c sự đầu tƣ tr ƣớ c đó và tối thiểu hóa việc gián đoạn mạng. Khi triển

khai SS7 trong PSTN thì chỉ lắ p đặt thêm một số phần cứng. Còn phần mềm của nútchuyển mạch thì đƣợ c cậ p nhật mớ i vớ i tính năng SS7. Trong mạng báo hiệu số 7 một

nút chuyển mạch có tính năng SS7 đƣợ c coi nhƣ một điểm chuyển mạch dịch vụ SSP

(có ngh ĩ a SSP không phải là một nút mớ i trên mạng). Thêm nữa SS7 không triển khainhững phƣơ ng tiện vật lý mớ i cho các đƣờ ng báo hiệu mà nó sử dụng luôn các khethờ i gian của các đƣờ ng trung k ế sẵn có. Tại mỗi nút, thiết bị giao tiế p SS7 phải tách

đƣợ c thông tin trên các khe thờ i gian dành cho báo hiệu để đƣa vào xử lý. Hệ thống

SS7 cũng đƣa ra thành phần mớ i là các nút STP, SCP. Tuy nhiên các nút chuyển

mạch và những phƣơ ng tiện sẵn có trong PSTN vẫn tồn tại.

Nhƣ đã đề cậ p ở trên, PSTN sử dụng 2 giao thức TUP và ISUP trong SS7 để thiết

lậ p và giải phóng các kênh lƣu lƣợ ng. TUP không thể có đƣợ c những dịch vụ và tính

năng nhƣ của ISUP bở i vì ngay từ đầu ISUP đƣợ c thiết k ế hỗ tr ợ dịch vụ ISDN. Trongthực tế TUP đƣợ c coi nhƣ đã quá lạc hậu và đang dần đƣợ c thay thế bằng ISUP.

1.2 BÁO HIỆU TRONG MẠ NG DI ĐỘ NG

Các mạng di động sử dụng nhiều tính năng đòi hỏi các thiết bị chuyển mạch phải

trao đổi thông tin vớ i nhau qua mạng số liệu. Ví dụ nhƣ tính năng chuyển vùng cuộc

gọi. Các nhà cung cấ p dịch vụ di động sử dụng mạng SS7 để chia sẻ thông tin cơ sở dữ

liệu vớ i nhau nên thuê bao có thể chuyển vùng cuộc gọi một cách dễ dàng. Tiế p theo

chúng ta xem xét việc triển khai SS7 trên hệ thống di động toàn cầu GSM (Global

System for Mobile Communication) - một hệ thống đƣợ c ứng dụng nhiều tại Việt nam.

17



Kiến trúc hệ thống di động toàn cầu GSM đƣợ c chia làm 3 phần nhƣ chỉ ra trên

hình 1.3 gồm: Phân hệ tr ạm gốc BSS (Base Station Subsystem), phân hệ chuyển mạch

và mạng NSS (Network Switching Subsystem), phân hệ hỗ tr ợ vận hành OSS

(Operation and Support System).

Hình 1.3: Các thành phần cơ bản của hệ thố ng GSM

Mỗi phân hệ có các nhiệm vụ riêng và đƣợ c cấu trúc bở i các thực thể chức năng.

BSS gồm có bộ thu phát gốc BTS (Base Tranceiver Station) và bộ điều khiển tr ạm gốcBSC. BSS cung cấ p và quản tr ị tuyến thông tin giữa thuê bao di động MS (Mobile

Station) và NSS. NSS là bộ não của toàn bộ mạng GSM, nó bao gồm trung tâm

chuyển mạch cho di động MSC (Mobile Switching Center) và 4 nút mạng thông minh

là đăng ký thuê bao nhà HLR (Home Location Register), đăng ký thuê bao khách VLR

(Visit Location Register), đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity

Resgiter) và trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center). OSS cung cấ p phƣơ ng

tiện để các nhà cung cấ p dịch vụ có thể điều khiển và quản tr ị mạng. Nó gồm các

trung tâm vận hành và bảo dƣỡ ng OMC (Operation Maintenance Center) làm nhiệmvụ khai thác, quản lý, bảo dƣỡ ng.

Các giao thức SS7 đƣợ c sử dụng trong mạng di động để cung cấ p thông tin báo

hiệu cho việc thiết lậ p và giải phóng các k ết nối cũng nhƣ chia sẻ những thông tintrong cơ sở dữ liệu cho các thực thể của mạng. Các giao thức của SS7 sử dụng cho

mạng di động đƣợ c thể hiện trên hình vẽ 1.4.

18



Hình 1.4: Phân l ớ p chứ c năng của SS7 trong mạng GSM

MSC k ết nối vớ i mạng cố định thông qua giao thức ISUP . Cùng vớ i MTP vàSCCP, còn có thêm một số giao thức khác để MSC giao tiế p vớ i các thực thể trong hệ

thống GSM. Đó là các giao thức:

Phần ứng dụng di động MAP

Phần ứng dụng di động phân hệ tr ạm gốc BSSMAP

Phần ứng dụng truyền tải tr ực tiế p DTAP

Phần ứng dụng khả năng phiên dịch TCAP

Trên giao diện A giữa phân hệ BSS và MSC sử dụng phần ứng dụng hệ thống tr ạm

gốc BSSAP. BSSAP có thể đƣợ c chia thành phần ứng dụng quản tr ị hệ thống tr ạm gốc

BSSMAP và phần ứng dụng truyền tải tr ực tiế p DTAP.

BSSAP đƣợ c sử dụng để trao đổi các bản tin giữa BSC và MSC mà BSC thực sự

phải xử lý ví dụ nhƣ bản tin quản tr ị tài nguyên vô tuyến RR. Còn DTAP bao gồm

những bản tin mà phân hệ NSS và máy di động MS trao đổi vớ i nhau. Những bản tin

này (ví dụ bản tin quản tr ị k ết nối CM, bản tin quản tr ị di động MM)là trong suốt đối

vớ i BSC.BSC chỉ làm chức năng chuyển tiế p bản tin mà không xử lý nó.

Phần ứng dụng di động MAP là giao thức của SS7 hỗ tr ợ cho mạng di động. Nóđịnh ngh ĩ a những hoạt động giữa các thành phần mạng nhƣ MSC, HLR, VLR, EIR và

mạng cố định để cung cấ p những dịch vụ nhƣ chuyển vùng cuộc gọi, bản tin ngắn,

nhận thực thuê bao. MAP đƣợ c truyền tải và đóng gói cùng vớ i các giao thức khác

của SS7 nhƣ MTP, SCCP và TCAP. Các giao thức MAP đƣợ c thiết k ế từ MAP/B chođến MAP/H tuỳ thuộc vào chức năng của các giao diện trong GSM.

Các hoạt động điều hành của MAP có thể chia thành 5 phần chính nhƣ sau:

Quản lý di động

Vận hành và bảo dƣỡ ng Xử lý cuộc gọi

19



Hỗ tr ợ dịch vụ bổ sung

Dịch vụ bản tin ngắn SMS

1.3 BÁO HIỆU TRONG MẠNG IP

Sự phát triển và hội tụ mạng tiến tớ i mạng thế hệ k ế tiế p NGN (Next Generation

Network) trong một số năm gần đây hƣớ ng tớ i nền mạng IP. Các giao thức lớ p phiêntrong mô hình OSI đƣợ c coi là các giao thức báo hiệu trong mạng IP. Hình 1.9 dƣớ iđây chỉ ra một số giao thức cơ bản sử dụng trong mạng NGN theo mô hình TCP/IP.

Trong hình vẽ 1.5, các giao thức báo hiệu nằm trong lớ p ứng dụng của mô hình

TCP/IP. Kiến trúc của mạng NGN trên nền IP là kiến trúc phân tán vì thế mà các chức

năng báo hiệu và xử lý báo hiệu, chuyển mạch, điều khiển cuộc gọi đƣợ c thực hiện bở i

các thiết bị nằm phân tán trong cấu hình mạng.

Hình 1.5: Các giao thứ c báo hiệu trong mô hình TCP/IP

Để có thể tạo ra các k ết nối giữa các đầu cuối nhằm cung cấ p dịch vụ, các thiết bị

này phải trao đổi các thông tin báo hiệu và điều khiển đƣợ c vớ i nhau. Cách thức trao

đổi các thông tin báo hiệu và điều khiển đó đƣợ c quy định trong các giao thức báo hiệu

và điều khiển đƣợ c sử dụng trong mạng. Về cơ bản, trong mạng NGN có các giao thức

báo hiệu và điều khiển sau:

H.323

SIP

SIGTRAN

MGCP, MEGACO/H.248

Các giao thức này có thể phân thành 2 loại: các giao thức ngang hàng (H.323, SIP,

BICC) và các giao thức chủ tớ (MGCP, MEGACO/H.248). Sự khác nhau cơ bản giữa

hai cách tiế p cận này là ở chỗ “khả năng thông minh” (intelligent) đƣợ c phân bổ nhƣ

thế nào giữa các thiết bị biên của mạng và các server. Sự lựa chọn cách nào là phụ thuộc vào chi phí hệ thống, triển khai dịch vụ, độ khả thi.

20



Vớ i những nội dung trình bày trong chƣơ ng 1, rõ ràng báo hiệu đã có lịch sử phát

triển lâu dài gắn liền vớ i quá trình phát triển mạng viễn thông. Nó đã thể hiện đƣợ c vai

trò là hệ thống thần kinh, điều khiển hoạt động các thực thể trong mạng thiết lậ p các

dịch vụ đáp ứng yêu cầu của khách hàng. Trong xu hƣớ ng tiến tớ i mạng thế hệ k ế tiế p

NGN là một mạng tích hợ p đa dịch vụ và phát triển trên cơ sở hạ tầng viễn thông sẵn

có đã làm tăng hàng loạt các giao thức điều khiển và báo hiệu. Các kiến trúc giao thức

báo hiệu trên sẽ đƣợ c trình bày trong các chƣơ ng tiế p theo.

21



Chƣơ ng 2

BỘ GIAO THỨ C H.323

Chươ ng này sẽ giớ i thiệu các thành phần giao thứ c trong bộ giao thứ c H.323 theokhía cạnh báo hiệu. Các thành phần và kiế n trúc bộ giao thứ c H.323 đượ c trình bày

trên góc độ các chứ c năng cơ bản, mô hình ng ăn xế p giao thứ c và vị trí của các giao

thứ c báo hiệu đ iề u khiể n cuộc g ọi giữ a các thành phần trong H.323, các d ạng bản tin

H.225 và H.245, ví d ụ về thủ t ục báo hiệu cho một cuộc g ọi đơ n giản nhằ m mô t ả

nguyên lý hoạt động báo hiệu cho các cuộc g ọi thoại qua các thành phần của H.323.

2.1 KIẾ N TRÚC THÀNH PHẦ N GIAO THỨ C H.323

H.323 là bộ giao thức của ITU-T định ngh ĩ a các dịch vụ truyền thông đa phƣơ ng

tiện trên cơ sở mạng chuyển mạch gói. Phiên bản đầu tiên đƣợ c đƣa ra vào năm 1996

và phiên bản gần đây nhất (version 4) đƣợ c ban hành vào 6/2003. Phiên bản 1 và 2 hỗ

tr ợ H.245 trên nền TCP, Q.931 trên nền TCP và RAS trên nền UDP. Các phiên bản 3

và 4 hỗ tr ợ thêm H.245 và H.931 trên nền TCP và UDP. Phiên bản 5 hỗ tr ợ các kiến

trúc báo hiệu đảm bảo chất lƣợ ng dịch vụ.

Gatekeeper Multipoint ControlUnit

Đầu cuối

Mạng chuyểnmạch gói Mạng chuyển

mạch kênh

H.323 Gateway

Hình 2.1: Các thành phần mạng H.323

Kiến trúc H.323 đƣợ c sử dụng thông dụng ở mạng cục bộ LAN hoặc mạng gói diện

r ộng.Những ngƣờ i sử dụng đều phải có thiết bị đầu cuối H.323 là những PC đa

phƣơ ng tiện điển hình. Mọi phiên thiết lậ p truyền thông đa điểm trong hệ thống H.323

đƣợ c điều khiển bở i khối điều khiển đa điểm H.323. H.323 cũng có thể mở r ộng cho

mạng WAN thông qua Gatekeeper hoặc các thiết bị Gateway có khả năng tự đƣa ra

các bản tin báo hiệu tr ực tiế p. Gatekeeper còn có các chức năng biên dịch địa chỉ, quản

lý vùng, điều khiển băng thông, quản lý băng thông, điều khiển cuộc gọi. Mọi k ết nốiWAN đều đƣợ c xử lý bằng một hoặc nhiều gateway H.323.Về mặt k ỹ thuật, bất k ể

22



thiết bị nào nằm ngoài gateway H.323 đều không đƣợ c đề cậ p trong khuyến nghị

H.323, nhƣng các gateway H.323 có thể phối hợ p hoạt động vớ i các loại thiết bị khác

nhau trong các cấu trúc mạng khác nhau. Cấu hình mạng H.323 điển hình bao gồm các

thành phần sau:

(i) Đầu cuố i H.323 Là thành phần gắn vớ i ngƣờ i sử dụng thực hiện truyền thông 2 chiều đa phƣơ ng

tiện. Các đầu cuối H.323 cần phải hỗ tr ợ các thành phần sau:

Chuẩn H.225 cho quá trình báo hiệu và thiết lậ p cuộc gọi.

Chuẩn H.245 cho việc trao đổi khả năng của đầu cuối và để tạo các kênh

thông tin.

RAS cho việc đăng ký và điều khiển các hoạt động quản lý khác vớ i GK

RTP/RTCP đƣợ c sử dụng cho việc truyền các gói tin đa phƣơ ng tiện.

Các chuẩn mã hoá thoại.

(ii) Gateway

Thực hiện chức năng chuyển đổi báo hiệu và dữ liệu giữa mạng IP và các mạng

khác. Làm cầu nối cho phép các mạng hoạt động dựa trên các giao thức khác nhau có

thể phối hợ p vớ i nhau. Cấu trúc của Gateway bao gồm một Bộ điều khiển cổng đa

phƣơ ng tiện MGC (Media Gateway controller), cổng đa phƣơ ng tiện MG (MediaGateway) và cổng báo hiệu SG (Signalling Gateway) đƣợ c minh họa trong hình 2.2.

Hình 2.2: C ấ u t ạo của Gateway.

23



Các đặc tính cơ bản của một Gateway trong giao thức H.323 gồm có:

Một Gateway phải hỗ tr ợ các giao thức báo hiệu hoạt động trong mạng

H.323 và mạng sử dụng chuyển mạch kênh.

Về phía H.323, Gateway phải hỗ tr ợ báo hiệu điều khiển H.245 cho quá

trình trao đổi khả năng hoạt động của đầu cuối cũng nhƣ của Gateway, báohiệu cuộc gọi H.225, báo hiệu RAS.

Về phía SCN, Gateway phải hỗ tr ợ các giao thức hoạt động trong mạng

chuyển mạch kênh (nhƣ SS7 sử dụng trong PSTN).

(iii) Gatekeeper

Một Gatekeeper đƣợ c xem là bộ não của mạng H.323, nó chính là khối trung tâm

cho mọi cuộc gọi trong mạng H.323. Mặc dù là thành phần tuỳ tr ọn nhƣng Gatekeeper

cung cấ p các dịch vụ quan tr ọng nhƣ biên dịch địa chỉ, sự phân quyền và nhận thực

cho thiết bị đầu cuối và Gateway, quản lý băng thông, thu thậ p số liệu và tính cƣớ c.

Các chức năng này đƣợ c mô tả trong hình 2.3.

Gatekeeper

H.225.0RAS

(server)

H.225.0Báo hiệucuộc gọi

H.245 Báohiệu điều

khiển

Dịch vụ tínhcƣớ c

Dịch vụ thƣ mục

Dịch vụ bảomật

Các giao thức truyền tải và giao diệnmạng

Quản lýcuộc gọi/

chính sách

Hình 2.3: Chứ c năng của một Gatekeeper.(iv) Khố i đ iề u khiể n đ a đ iể m MCU

MCU là thành phần hỗ tr ợ dịch vụ hội nghị điểm đa điểm nếu phiên làm việc có

sự tham gia của từ 2 đầu cuối H.323 tr ở lên. Mọi đầu cuối tham gia vào hội nghị đều

phải thiết lậ p một k ết nối vớ i MCU. MCU gồm hai chức năng cơ bản: Điều khiển đa

điểm và nhận, xử lý các luồng dữ liệu cho phiên đa điểm.

2.2 HỆ THỐNG KÊNH THÔNG TIN BÁO HIỆU TRONG H.323

Tiêu chuẩn H.323 có tham chiếu đến một tiêu chuẩn khác của ITU-T là H.225.H.225 thực hiện báo hiệu cho việc điều khiển cuộc gọi. H.225 có quyền giống nhƣ

24



H.323, nó xác định một tậ p hợ p các khả năng báo hiệu cuộc gọi cho luồng đa phƣơ ng

tiện . H.225 sử dụng các bản tin đƣợ c định ngh ĩ a theo chuẩn báo hiệu điều khiển

H.245 để thiết lậ p và giải phóng các kênh dữ liệu đa phƣơ ng tiện.

Các thủ tục H.225 cho phép chuyển các bản tin báo hiệu từ thiết bị gửi tớ i thiết bị nhận. Yêu cầu thiết lậ p cuộc gọi đƣợ c thực hiện trên các kênh H.225 là đăng ký, quản

lý và báo hiệu RAS (Register, Administrator and Signalling). RAS đƣợ c định ngh ĩ anhƣ một tài nguyên mạng và sử dụng UDP nhƣ một phƣơ ng thức truyền tải. KênhRAS giúp các thiết bị có thể giám sát đƣợ c tín hiệu khở i tạo của các cuộc k ết nối.

Khi các yêu cầu đƣợ c truyền trên RAS tớ i Gatekeeper, Gatekeeper tr ả lờ i các thông

tin về phía chủ gọi các thông tin bao gồm địa chỉ IP và số cổng TCP của thiết bị bên bị gọi, cho phép ngƣờ i gọi thiết lậ p 1 k ết nối TCP.

Để xem xét các luồng thông tin báo hiệu trong H.323, ta xem xét một mô hìnhk ết nối đơ n giản nhƣ trên hình 2.4. Các thông tin báo hiệu điều khiển cuộc gọi đƣợ c

thực hiện trên các k ết nối từ thiết bị đầu cuối tớ i Gatekeeper và gateway.

Hình 2.4: Mô hình k ế t nố i báo hiệu trong H.323

Các bản tin kênh H.225 RAS đƣợ c trình bày trong bảng 2.1 dƣớ i đây.

Tên b ản tin

Ch ứ c n ăng

Yêu cầu quyền truy nhậ p

(Admission Request- ARQ)

Một đầu cuối gửi yêu cầu tớ i Gatekeeper, yêu

cầu đƣợ c truy nhậ p vào mạng chuyển mạch

gói. Gatekeeper có thể chấ p nhận (ACF) hay

loại bỏ (ARJ).

Yêu cầu băng thông (Bandwidth Request- BRQ)

Đầu cuối gửi yêu cầu để thay đổi băng thông,Gatekeeper có thể chấ p nhận (BCF) hoặc loại

bỏ (BRJ). Gatekeeper cũng có thể hỏi lại cơ

chế truyền băng thông thấ p hay cao. Yêu cầu giải phóng cuộc gọi Đầu cuối gửi thông báo tớ i Gatekeeper liên

25



(Disengage Request- DRQ) k ết đang bị loại bỏ, hoặc Gatekeeper gửi

thông báo bắt buộc k ết thúc cuộc gọi (bên

nhận phải gửi DCF). Bên nhận có thể chấ pnhận (DCF) hoặc từ chối (DRJ), Gatekeeper

có thể từ chối (DRJ) nếu đầu cuối chƣa đăng

ký vớ i nó.

Yêu cầu thông tin tr ạng thái

(InfoRequest- IRQ) Gatekeeper gửi yêu cầu tớ i Terminal để lấy

thông tin tr ạng thái. Terminal tr ả lờ i qua IRR.

Phúc đáp yêu cầu thông tin

(InfoRequest Response-

IRR)

Đáp ứng yêu cầu của IRQ.

Yêu cầu cục bộ (Location Request- LRQ)

Yêu cầu Gatekeeper cung cấ p địa chỉ đích.

Gatekeeper có thể phúc đáp (LCF) và khi đótrong bản tin đáp ứng có chứa địa chỉ đích,

hoặc có thể loại bỏ (LRJ).

Bản tin không hiểu đƣợ c(Message not understood)

Đầu cuối gửi đáp ứng khi không hiểu thông

báo mà nó nhận đƣợ c.

Yêu cầu đăng ký (Regisration Request- RRQ)

Terminal gửi yêu cầu, xin đăng ký vớ iGatekeeper. Gatekeeper có thể đồng ý (RCF)

hoặc loại bỏ (RRJ).

Đặt thờ i gian truy nhậ p từ xa

(RAS timer )

Đƣa ra nhãn thờ i gian tr ễ mặc định cho cácđáp ứng tr ả lờ i các yêu cầu và số lần phát lạinếu chƣa nhận đƣợ c đáp ứng.

Bảng 2.1: Các bản tin của H.225 RAS

Các bản tin của Q.931 đƣợ c sử dụng tiế p theo sau khi quá trình bắt tay thành công

qua RAS. Nếu hệ thống không có Gatekeeper thì không cần đến RAS và Q.931 là giao

thức sẽ đƣợ c sử dụng để thiết lậ p cuộc thoại giữa các đầu cuối. Q.931 thực hiện việc

trao đổi tr ực tiế p các thông báo giữa 2 đầu cuối vớ i mục đích thiết lậ p cuộc gọi và

chấm dứt cuộc gọi khi một trong các bên k ết thúc hội thoại. Các thông tin chính đƣợ cđịnh ngh ĩ a trong Q.931 đƣợ c trình bày trong bảng 2.2.

Tên b ản tin Ch ứ c n ăng

Thông báo

(Alerting) Bị gọi gửi thông báo nhận đƣợ c một yêu cầu k ếtnối từ phía chủ gọi.

Tiến hành cuộc gọi(Call Proceeding)

Chủ gọi gửi thông báo yêu cầu thiết lậ p cuộc gọicủa ngƣờ i gọi đã đƣợ c khở i tạo và nó không chấ pnhận một yêu cầu k ết nối nào khác.

K ết nối (Connect)

Bị gọi gửi thông báo chấ p nhận k ết nối về phíachủ gọi.

26



Thông tin

(Information)

Cung cấ p thêm các thông tin trong quá trình thiết

lậ p cuộc gọi hoặc các thông tin thêm về cuộc gọi.

Tiến trình cuộc gọi

(Progress)

Đƣợ c gửi từ Gateway tớ i mạng chuyển mạch

kênh để đƣa ra tiến trình cuộc gọi.

Hoàn thành giải phóngcuộc gọi

(Release Complete)

Đầu cuối đƣa thông báo giải phóng cuộc gọi, thuhồi lại tài nguyên đã cung cấ p cho cuộc gọi.

Thiết lậ p

(Setup)

Chủ gọi gửi thông báo yêu cầu muốn đƣợ c k ết

nối vớ i phía bị gọi.

Tr ạng thái

(Status)

Tr ả lờ i thông báo thẩm tra tr ạng thái hoặc đƣa ra

một thông báo không xác định đƣợ c loại thông tin

báo hiệu cuộc gọi.

Yêu cầu tr ạng thái (Status Inquiry) Thông báo yêu cầu các thông tin tr ạng thái cuộcgọi.

Bảng 2.2: Các d ạng bản tin của Q.931

Khi hai bên đồng ý tham gia cuộc gọi sau quá trình bắt tay qua Q.931 thì bƣớ c tiế p

theo là hai bên thống nhất một cách thức hội thoại phù hợ p bao gồm các công việc sau:

thỏa thuận về bộ CODEC đƣợ c sử dụng, mở hai cổng UDP k ề nhau cho các kênh logic

truyền và điều khiển dòng thông tin đa phƣơ ng tiện, quản lý kênh logic thông qua việc

xác lậ p máy chủ/máy khách, điều khiển tốc độ truyền dòng bit. Các công việc trên

đƣợ c thực hiện qua H.245. Các bản tin và nội dung bản tin đƣợ c trình bày trong bảng

2.3.

Tên b ản tin Ch ứ c n ăng

Xác định Chủ-khách

Cho phép xác định đâu là máy chủ/máy khách để tránh xung đột. Tr ạng thái này có thể thay đổi bất

cứ lúc nào trong một phiên hoạt động. Các đáp ứng:

ACK (chấ p nhận), Reject (loại bỏ), Release (giải

phóng trong tr ƣờ ng hợ p timeout).

Khả năng trao đổi

Đảm bảo chỉ có một dòng thông tin đa phƣơ ng tiệnđƣợ c trao đổi trên kênh logic và thuật toán điều

chế/giải điều chế để mỗi bên có thể hiểu tín hiệu

nhận đƣợ c. Các đáp ứng: ACK, Reject, Release.

Mở kênh logic Mở một kênh logic. Các đáp ứng: ACK, Reject,

Confirm (xác nhận).

Đóng kênh Logic Đóng kênh logic hội thoại giữa các bên.Đáp ứng:

ACK. Yêu cầu về phƣơ ng thức Yêu cầu đƣợ c đƣa ra để chỉ rõ chế độ truyền luồng

27



tin đa phƣơ ng tiện: tiếng nói, hình ảnh hay dữ liệu.

Các đáp ứng: ACK, Reject, Release.

Thu thậ p khả năng của

các đầu cuối

Cung cấ p thông tin về phƣơ ng thức trao đổi của các

Terminal. Tr ƣờ ng hợ p hội thoại thì cho biết bộ

CODEC đƣợ c sử dụng tại mỗi bên.

Chỉ thị k ết thúc phiên Chỉ thị k ết thúc phiên H.245.

Bảng 2.3: Các loại bản tin của H.245

2.3. CÁC THỦ TỤC THIẾT LẬP VÀ GIẢI PHÓNG CUỘC GỌI TRONG H.323

Trong quá trình thiết lậ p cuộc gọi qua H.323 gồm 5 giai đoạn theo ví dụ chỉ trênhình 2.4 trên đây:

Giai đoạn A: Thiết lậ p cuộc gọi. Trong quá trình này, đầu cuối chủ gọi

thông báo cho bên bị gọi yêu cầu mở một kênh audio. Giai đoạn này cũng

xác định bản tin vớ i mục đích thông báo cho chủ gọi là bên bị gọi đã nhậnđƣợ c thông báo về cuộc gọi. Độ chính xác của tín hiệu thiết lậ p cuộc gọi tuỳ

thuộc vào cấu hình mạng, cụ thể là sự tồn tại và vị trí của các Gatekeeper.Trong mọi tr ƣờ ng hợ p, đầu cuối chủ gọi sẽ bắt đầu một k ết nối có chƣa địa

chỉ IP kênh điều khiển H245 vớ i mục đích thiết lậ p kênh truyền thông bằng bản tin H.245.

Giai đoạn B: Truyền thông và khả năng trao đổi. Khi hoàn thành giai đoạn

thiết lậ p cuộc gọi, cả 2 đầu cuối sẽ bƣớ c sang giai đoạn B. Giai đoạn này

liên quan đến thiết lậ p kênh điều khiển H.245 thông qua việc trao đổi thôngtin có liên quan đến khả năng của từng điểm trong cuộc gọi. Trong tr ƣờ nghợ p này là khả năng liên quan đến kiểu loại kênh truyền thông đƣợ c hỗ tr ợ .

Ví dụ các gateway H.323 phải hỗ tr ợ cho các kênh audio. Song có nhiều loạigateway lại không hỗ tr ợ cho video hoặc kênh truyền thông đƣợ c định ngh ĩ a

theo H.323.

Giai đoạn C: Thiết lậ p và truyền thông audio. Trong giai đoạn này, các đầu

cuối sẽ trao đổi để thiết lậ p các kênh logic sẽ truyền tải các luồng thông tin.

Đối vớ i thông tin audio, mỗi đầu cuối cuộc gọi sẽ mở một kênh duy nhất bở ivì sẽ không có một yêu cầu nào có cùng mã hoặc tốc độ bit đƣợ c sử dụngtheo cả hai hƣớ ng.

Giai đoạn D: Tham số cuộc gọi. Tham số cuộc gọi là những thay đổi các

tham số đã đƣợ c thoả thuận trong 3 giai đoạn trên. Các tham số này gồm cả

việc điều chỉnh băng tần mà cuộc gọi đòi hỏi, bổ sung hoặc loại bỏ cácthành phần tham gia cuộc gọi hoặc trao đổi tr ạng thái “keep alive” giữa

gateway và đầu cuối.

Giai đoạn E: Giải phóng cuộc gọi: Thiết bị muốn giải phóng cuộc gọi H.323đơ n giản bằng cách cho phép chuyển các bản tin xoá cuộc gọi giống nhƣ

28



chuyển các bản tin thiết lậ p cuộc gọi đƣợ c sử dụng lúc bắt đầu cuộc gọi.

Cũng giống nhƣ khi thiết lậ p, các thủ tục giải phóng cuộc gọi khác nhau tuỳ

thuộc vào vai trò của Gatekeeper trong cuộc gọi

Các bản tin báo hiệu thiết lậ p cho một cuộc gọi đơ n giản điểm - điểm đƣợ c mô tả

theo tiến trình thờ i gian trên hình 2.5.

Đầu cuối A Gatekeeper Đầu cuối B

1. ARQ

2. ACF

3. SETUP

4. Call Proceeding

5. ARQ6. ACF

7. Alerting

8. Connect

Bản tin H.245

Kênh truyền thông RTP

Bản tin RAS B ản tin báo hi ệu t ừ đầu cu ố i t ớ i đầu cu ố i

Hình 2.5: Tiế n trình xử lý báo hiệu một cuộc g ọi đơ n giản trong H.323

Các bƣớ c thủ tục đƣợ c tóm tắt dƣớ i đây:

Tr ƣớ c hết cả 2 thiết bị đầu cuối phải đƣợ c đăng ký tại Gatekeeper thông qua

kênh RAS.

Đầu cuối A gửi yêu cầu tớ i Gatekeeper đề nghị thiết lậ p cuộc gọi.

Gatekeeper gửi cho đầu cuối A thông tin cần thiết về đầu cuối B.

Đầu cuối A gửi bản tin SETUP tớ i đầu cuối B.

Đầu cuối B tr ả lờ i bằng bản tin xử lý cuộc gọi (Call Proceeding) và đồng thờ iliên lạc vớ i Gatekeeper để xác nhận quyền thiết lậ p cuộc gọi

Đầu cuối B gửi bản tin thông báo (Alerting) và bản tin k ết nối (Connect).

Hai đầu cuối trao đổi một số bản tin H.245 để xác định chủ/tớ , khả năng xử lý

của đầu cuối và thiết lậ p k ết nối RTP.

29



Nhƣ vậy, qua nội dung đã trình bày ta thấy các giao thức nguyên thuỷ sử dụng điều

khiển cuộc gọi trong H.323 là các giao thức H.225 và H.245. Ngày nay H.323 là giao

thức vƣợ t tr ội cho thông tin thoại và đa phƣơ ng tiện qua IP. Hầu hết các thiết bị VoIP

từ gateway cho đến máy điện thoại IP (hoặc IP-PBX) đều hỗ tr ợ H.323. Mặc dù phức

tạ p và vẫn cần tiế p tục đƣợ c cải thiện nhƣng H.323 k ết hợ p vớ i giao thức MGCP (đƣợ c

đề cậ p trong chƣơ ng 4) là những giao thức cho thoại qua IP hoàn thiện nhất hiện nay.

30



Chƣơ ng 3

GIAO THỨ C KHỞ I TẠO PHIÊN SIP

Chươ ng 3 trình bày về các đặc đ iể m cơ bản của giao thứ c khở i t ạo phiên SIP. Giaothứ c khở i t ạo phiên là một hướ ng tiế p cận của IETF nhằ m đơ n giản hoá các xử lý báo

hiệu theo hướ ng IP, các thành phần thiế t bị và phươ ng pháp đ iề u hành cùng vớ i các

d ạng bản tin đơ n giản là nhữ ng ư u thế của SIP. SIP đượ c hỗ tr ợ và phát triể n r ấ tnhanh trong các mạng IP và mạng di động.

3.1 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG SIP

ITU-T không phải là tổ chức tiêu chuẩn duy nhất đƣa ra k ế hoạch thiết lậ p k ết nối

thoại IP và đóng gói audio. IETF cũng có những yêu cầu của riêng mình đối vớ i nhữnghệ thống VoIP và đƣợ c gọi là giao thức điều khiển phiên SIP (Session InitialProtocol). SIP do nhóm làm việc MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control)

của IETF phát triển từ tiêu chuẩn RFC 2543 của IETF, bắt đầu từ năm 1999. Theo

định ngh ĩ a của IETF, SIP là “giao thức báo hiệu lớ p ứng dụng mô tả việc khở i tạo,

thay đổi và huỷ các phiên k ết nối tƣơ ng tác đa phƣơ ng tiện giữa những ngƣờ i sử dụng”. SIP có thể sử dụng cho r ất nhiều dịch vụ khác nhau trong mạng IP nhƣ dịch vụ

thông điệ p, thoại, hội nghị thoại, e-mail, dạy học từ xa, quảng bá, truy nhậ p Web và

hội nghị video...SIP dựa trên ý tƣở ng và cấu trúc của HTTP (Hypertext Transfer Protocol), giao thứctrao đổi thông tin của World Wide Web. Nó đƣợ c định ngh ĩ a nhƣ một giao thức

Client-Server, trong đó các yêu cầu đƣợ c bên gọi (client) đƣa ra và bên bị gọi (server)

tr ả lờ i. SIP sử dụng một số kiểu bản tin và các tr ƣờ ng mào đầu của HTTP, xác định nộidung luồng thông tin theo mào đầu thực thể (mô tả nội dung - kiểu loại) và cho phép

xác nhận các phƣơ ng pháp sử dụng giống nhau đƣợ c sử dụng trên Web.

SIP định ngh ĩ a các bản tin INVITE và ACK giống nhƣ bản tin Setup và Connect

trong H.225, trong đó cả hai đều định ngh ĩ a quá trình mở 1 kênh đáng tin cậy để dữ liệu chuyển qua. Tuy nhiên khác vớ i H.225, độ tin cậy của kênh này không phụ thuộc

vào TCP. Các nhà đề xuất SIP kiến nghị r ằng việc tích hợ p độ tin cậy vào lớ p ứng

dụng này cho phép k ết hợ p một cách chặt chẽ các giá tr ị điều chỉnh để ứng dụng, có

thể tối ƣu hoá quá trình truyền thông tin dữ liệu hơ n là phụ thuộc hoàn toàn vào TCP.

Thêm nữa, SIP dựa vào giao thức mô tả phiên SDP (Session Description Protocol)

của IETF để thực hiện sắ p xế p và chuyển đổi báo hiệu giống H.245. Giao thức mô tả

phiên SDP đƣợ c dùng để nhận dạng mã tổng đài và chuyển các phần tử thông tin củagiao thức báo hiệu thờ i gian thực RTSP để sắ p xế p các tham số hội nghị đa điểm, cũng

nhƣ định ngh ĩ a khuôn dạng chung cho nhiều loại thông tin khi đƣợ c chuyển trong SIP.

31



Hình 3.1: Các thành phần cơ bản của SIP

Trong hình 3.1 ngƣờ i sử dụng SIP sử dụng thiết bị đầu cuối gọi là User Agent (UA).

Đầu cuối SIP có thể là một máy điện thoại SIP, có thể là máy tính chạy phần mềm đầu

cuối SIP.

Máy chủ Proxy chứa phần mềm trung gian hoạt động cả nhƣ server và client để

thực hiện các yêu cầu thay mặt các đầu cuối khác. Tất cả các yêu cầu đƣợ c xử lý tạichỗ bở i máy chủ proxy nếu có thể, hoặc đƣợ c chuyển cho các máy chủ khác. Trong

tr ƣờ ng hợ p máy chủ proxy không tr ực tiế p đáp ứng các yêu cầu này thì máy chủ proxysẽ thực hiện khâu chuyển đổi hoặc dịch sang khuôn dạng thích hợ p tr ƣớ c khi chuyển

đi.

Máy chủ định vị location chứa phần mềm định vị , cung cấ p thông tin về những vị trí có thể của phía bị gọi cho các phần mềm máy chủ proxy và máy chủ Redirect.

Máy chủ Redirect chứa phần mềm nhận yêu cầu SIP và chuyển đổi địa chỉ SIP

sang một số địa chỉ khác và gửi lại cho đầu cuối. Không giống nhƣ máy chủ proxy,máy chủ Redirect không bao giờ hoạt động nhƣ một đầu cuối, tức là không gửi đi bất

cứ yêu cầu nào. Máy chủ Redirect cũng không nhận hoặc huỷ cuộc gọi.

Máy chủ Registrar chứa phần mềm nhận các yêu cầu đăng ký REGISTER. Trong

nhiều tr ƣờ ng hợ p máy chủ Registrar đảm nhiệm luôn một số chức năng an ninh nhƣ

xác nhận ngƣờ i sử dụng. Thông thƣờ ng máy chủ Registrar đƣợ c cài đặt cùng vớ i máy

chủ proxy hoặc máy chủ redirect hoặc cung cấ p dịch vụ định vị . Mỗi lần đầu cuốiđƣợ c bật lên (thí dụ máy ĐT hoặc phần mềm SIP) thì đầu cuối lại đăng ký vớ i server.

Nếu đầu cuối cần thông báo cho server về địa điểm của mình thì bản tin REGISTER

cũng đƣợ c gửi đi. Thông thƣờ ng, các đầu cuối đều thực hiện việc đăng ký lại một cách

định k ỳ.

32



3.2 THỦ TỤC BÁO HIỆU SIP

SIP định ngh ĩ a một số loại bản tin sử dụng trong các phiên báo hiệu và điều khiển

đƣợ c tóm tắt dƣớ i đây:

INVITE - Bắt đầu thiết lậ p cuộc gọi bằng cách gửi bản tin mờ i đầu cuối khác tham gia

ACK - Bản tin này khẳng định client đã nhận đƣợ c bản tin tr ả lờ i bản tin INVITEBYE - Bắt đầu k ết thúc cuộc gọi

CANCEL - Huỷ yêu cầu đang nằm trong hàng đợ i

REGISTER - Đầu cuối SIP sử dụng bản tin này để đăng ký vớ i Registrar Server

OPTIONS - Sử dụng để xác định năng lực của server

INFO - Sử dụng để tải các thông tin nhƣ tone DTMF

Giao thức SIP có nhiều điểm trùng hợ p vớ i giao thức HTTP. Các bản tin tr ả lờ i các

bản tin SIP nêu trên gồm có:

1xx - Các bản tin chung

2xx - Thành công

3xx - Chuyển địa chỉ

4xx - Yêu cầu không đƣợ c đáp ứng

5xx - Sự cố của server

6xx - Sự cố toàn mạng.

Các bản tin SIP đều có khuôn dạng text, tƣơ ng tự nhƣ HTTP. Mào đầu của bản tin

SIP cũng tƣơ ng tự nhƣ HTTP và SIP cũng hỗ tr ợ MIME (một số chuẩn về e-mail).

Hình 3.2: Các thủ t ục báo hiệu trong SIP

33



Trong mạng SIP quá trình thiết lậ p và huỷ một phiên k ết nối thƣờ ng gồm có 6 bƣớ cnhƣ sau:

1. Đăng ký, khở i tạo và định vị đầu cuối.

2. Xác định media của cuộc gọi, tức là mô tả phiên mà đầu cuối đƣợ c mờ i thamdự.

3. Xác định mong muốn của đầu cuối bị gọi, tr ả lờ i hay không. Phía bị gọi phải

gửi bản tin xác nhận chấ p thuận cuộc gọi hoặc từ chối.

4. Thiết lậ p cuộc gọi.

5. Thay đổi hay điều khiển cuộc gọi (thí dụ nhƣ chuyển cuộc gọi).

6. Huỷ cuộc gọi.

Quá trình thiết lậ p và huỷ cuộc gọi SIP cơ bản đƣợ c mô tả trên hình 3.2. Trong hội

thoại SIP, mỗi bên tham gia (bên chủ gọi và bên bị gọi) đƣợ c gắn một địa chỉ SIP hay

còn gọi là SIP URL. Ngƣờ i sử dụng phải đăng ký vị trí của họ vớ i SIP Server. Để tạomột cuộc gọi SIP, phía chủ gọi định vị tớ i máy phục vụ thích ứng và sau đó gửi một

yêu cầu SIP. Hoạt động SIP thƣờ ng xuyên nhất là lờ i mờ i các thành viên tham gia hội

thoại. Thành phần Register đóng vai trò tiế p nhận các yêu cầu đăng ký từ UA và lƣu

tr ữ các thông tin này tại một dịch vụ phi SIP (Non-SIP).

(i) Địa chỉ SIP

Các đối tƣợ ng đƣợ c đánh địa chỉ bở i SIP là những ngƣờ i sử dụng tại các tr ạm.

Những ngƣờ i sử dụng này dƣợ c định danh bằng một SIP URL. SIP URL có dạng

user@host. Phần user là một tên của ngƣờ i sử dụng hay tên của một máy điện thoại.Phần host có thể là một tên miền hoặc một địa chỉ mạng.

SIP URL đƣợ c dùng trong các bản tin SIP để thông báo về nơ i gửi (From), đích

hiện thờ i (Request URI) và nơ i nhận cuối cùng (To) của một yêu cầu SIP và chỉ rõ địachỉ gián tiế p. Một SIP URL có thể gắn vào một trang Web hoặc những siêu liên k ết

(Hyperlink) khác để thông báo r ằng ngƣờ i dùng hoặc dịch vụ có thể gọi thông qua SIP.

(ii) Quá trình định vị t ớ i máy chủ SIP

Khi một Client muốn gửi đi một yêu cầu, Client sẽ gửi bản tin yêu cầu đó tớ i SIP

Proxy Server (nhƣ trong HTTP), hoặc tớ i địa chỉ IP và cổng tƣơ ng ứng trong địa chỉ của yêu cầu SIP (Request-URI). Tr ƣờ ng hợ p đầu, yêu cầu đƣợ c gửi tớ i SIP Proxy

Server không phụ thuộc vào địa chỉ của yêu cầu đó là nhƣ thế nào. Vớ i tr ƣờ ng hợ psau, Client phải xác định giao thức, cổng và địa chỉ IP của Server mà yêu cầu đƣợ c gửi

đến.

Một Client thực hiện các bƣớ c tiế p theo để có đƣợ c những thông tin này. Tại mỗi

bƣớ c, tr ừ các tr ạng thái khác, Client cố gắng liên lạc vớ i Server theo số cổng đƣợ c chỉ ra trong địa chỉ yêu cầu SIP (Request-URI). Nếu không có số cổng nào chỉ ra trong

Request-URI, Client sẽ sử dụng địa chỉ cổng mặc định là 5060. Nếu Request-URI chỉ rõ là sử dụng giao thức TCP hay UDP, Client sẽ làm việc vớ i Server theo giao thức đó.

34

mailto:user@host

mailto:user@host

mailto:user@host

mailto:user@host

mailto:user@host



Nếu không có giao thức nào đƣợ c chỉ ra thì Client cố gắng dùng giao thức UDP (nếu

không hỗ tr ợ TCP) hoặc sử dụng giao thức TCP cho hoạt động của mình (chỉ đƣợ c hỗ

tr ợ TCP mà không đƣợ c hỗ tr ợ UDP).

Client cố gắng tìm một hay nhiều địa chỉ cho SIP Server bằng việc truy vấn DNS

(Domain Name System) theo các thủ tục sau:

Nếu địa chỉ Host trong địa chỉ Request-URI là một địa chỉ IP thì Client làm việc

vớ i Server bằng địa chỉ đƣợ c đƣa ra. Nếu đó không phải là một địa chỉ IP,Client thực hiện bƣớ c tiế p theo.

Client đƣa ra câu hỏi tớ i DNS Server về bản ghi địa chỉ cho địa chỉ Host trong

địa chỉ Request-URI. DNS sẽ tr ả về một bản ghi danh sách các địa chỉ. Lúc đó

việc lựa chọn một trong các địa chỉ này là tùy ý. Còn nếu DNS Server không

đƣa ra bản ghi địa chỉ, Client sẽ k ết thúc hoạt động, có ngh ĩ a nó không thực

hiện đƣợ c việc định vị máy chủ. Nhờ bản ghi địa chỉ, sự lựa chọn tiế p theo cho

giao thức mạng của Client có nhiều khả năng thành công hơ n. Một quá trình

thực hiện thành công là quá trình có một bản ghi chứa trong phần tr ả lờ i và

Server làm việc ở một trong những địa chỉ chứa trong tr ả lờ i đó.

(iii) Giao d ịch SIP

Khi có địa chỉ IP của SIP Server thì yêu cầu sẽ đƣợ c gửi đi theo tầng vận chuyển

bằng giao thức TCP hay UDP. Client gửi một hoặc nhiều yêu cầu SIP đến máy chủ đó

và nhận lại một hoặc nhiều các phúc đáp từ máy chủ. Một yêu cầu cùng vớ i các phúc

đáp đƣợ c tạo ra bở i yêu cầu đó tạo thành một giao dịch SIP. Tất cả các phúc đáp cho

một yêu cầu mang cùng các giá tr ị trong các tr ƣờ ng: Call – ID, Cseq, To, và From.

Yêu cầu ACK xác định sự nhận một phúc đáp INVITE không là một phần của giao

dịch vì nó có thể di chuyển giữa một tậ p các host khác nhau. Mỗi cuộc gọi trong SIP

đƣợ c định danh bở i một tr ƣờ ng định danh cuộc gọi (Call-ID).

Một yêu cầu phải cần có thông tin gửi đi từ đâu (From) và tớ i đâu (To). Tr ƣờ ng

From và To đều có cấu trúc theo khuôn dạng SIP-URL. Tr ƣờ ng CSeq lƣu tr ữ thông tinvề phƣơ ng thức sử dụng trong phiên, tr ƣờ ng CSeq có dạng:

CSeq = “CSeq ”: “DIGIT Method”

Trong đó DIGIT là số nguyên không dấu 32 bit.

Nếu một giao thức điều khiển luồng tin cậy đƣợ c sử dụng, yêu cầu và các phúc đáp

trong một giao dịch đơ n lẻ đƣợ c mang trên cùng k ết nối. Một vài yêu cầu SIP từ cùng

máy khách đến cùng máy chủ có thể sử dụng cùng k ết nối hoặc có thể sử dụng một k ếtnối mớ i cho mỗi yêu cầu.

Nếu một client gửi yêu cầu thông qua một giao thức datagram đơ n hƣớ ng nhƣ UDP

thì các UA thu sẽ định hƣớ ng phúc đáp theo thông tin chứa trong các tr ƣờ ng mào đầu

Via. Mỗi proxy server trong tuyến chuyển tiế p của yêu cầu chuyển tiế p phúc đáp sử dụng các tr ƣờ ng mào đầu Via này.

35



(iv) Lờ i mờ i SIP

Một lờ i mờ i SIP thành công gồm hai yêu cầu INVITE và ACK. Yêu cầu INVITE

thực hiện lờ i mờ i một thành viên tham gia hội thoại. Khi phía bị gọi đồng ý tham gia,

phía chủ gọi xác nhận đã nhận một bản tin đáp ứng bằng cách gửi đi một yêu cầu

ACK. Nếu phía chủ gọi không muốn mờ i thành viên tham gia cuộc gọi nữa nó sẽ gửi

yêu cầu BYE thay cho ACK.

Thông điệ p INVITE chứa thành phần mô tả phiên SDP và phƣơ ng thức tiến hành

trao đổi ứng vớ i phiên đó. Vớ i các phiên đa hƣớ ng, phần mô tả phiên liệt kê kiểu và

khuôn dạng của các phƣơ ng tiện (Media) để phân phối cho phiên hội thoại. Vớ i một

phiên đơ n hƣớ ng, phần mô tả phiên liệt kê kiểu và khuôn dạng của các phƣơ ng tiện mà

phía chủ gọi muốn sử dụng và nơ i những dữ liệu muốn gửi đi.

Tr ườ ng hợ p máy phục vụ ủ y quyề n (Proxy Server):

Proxy Server (PS) tiế p nhận lờ i mờ i INVITE. PS tra cứu thông tin ở dịch vụ định vị ngoài SIP.

PS nhận thông tin để tạo ra địa chỉ chính xác.

PS tạo lại INVITE trong tr ƣờ ng Request URI và chuyển tiế p.

UAS thông báo bị gọi.

PS nhận đáp ứng chấ p nhận 200 OK từ UAS.

PS tr ả về k ết quả thành công cho chủ gọi.

Chủ gọi gửi thông báo xác nhận ACK.

Yêu cầu xác nhận đƣợ c chuyển tiế p qua PS.

Chú ý: Một ACK có thể đƣợ c gửi tr ực tiế p đến User đƣợ c gọi qua Proxy. Tất cả các yêu cầu và đáp ứng phải có cùng Call-ID.

Tr ườ ng hợ p máy phục vụ gián tiế p (Redirect Server):

PS tiế p nhận lờ i mờ i INVITE.

Liên lạc vớ i dịch vụ định vị.

Tr ả lờ i địa chỉ chủ gọi.

Chủ gọi gửi thông báo xác nhận ACK đến PS.

Chủ gọi tạo một yêu cầu mớ i cùng một Call-ID nhƣng có CSeq cao hơ n tớ iđịa chỉ tr ả lờ i bở i Server đầu tiên.

Bị gọi gửi đáp ứng chấ p nhận 200 OK.

Chủ gọi gửi thông báo xác nhận ACK.

(v) Định vị ng ườ i dùng

Một đối tƣợ ng bị gọi có thể di chuyển giữa một số các hệ thống đầu cuối khác nhau

theo thờ i gian. Một máy chủ định vị cũng có thể sử dụng một hay nhiều giao thức khácnhau để xác định hệ thống đầu cuối mà tại đó một ngƣờ i sử dụng có thể liên lạc. Một

36



máy chủ định vị có thể đƣa ra một vài vị trí vì ngƣờ i sử dụng đƣợ c đăng nhậ p vào tại

một vài host đồng thờ i hoặc bở i vì máy chủ định vị lỗi. Máy chủ SIP k ết hợ p các k ết

quả để đƣa ra một danh sách các vị trí.

Đối vớ i từng kiểu SIP Server thì hoạt động sau khi nhận đƣợ c danh sách các vị tríkhác nhau là khác nhau. Một SIP Redirect Server sẽ tr ả lại danh sách địa chỉ cho

Client vớ i các mào đầu Contact. Một SIP proxy server có thể thử lần lƣợ t hoặc song

song các địa chỉ cho đến khi cuộc gọi thành công (phúc đáp 2xx) hoặc bên bị gọi từ chối cuộc gọi (phúc đáp 6xx).

Nếu một proxy server chuyển tiế p một yêu cầu SIP, nó phải bổ sung địa chỉ của nó

vào vị trí bắt đầu của danh sách các tr ạm chuyển tiế p đƣợ c ghi trong các mào đầu Via.Dấu vết Via đảm bảo r ằng các tr ả lờ i có thể đi theo cùng tuyến đó theo hƣớ ng ngƣợ clại, việc đảm bảo hoạt động chính xác nhờ tuân theo các tƣờ ng lửa và tránh lặ p lại yêu

cầu. Ở hƣớ ng phúc đáp, mỗi host phải xoá bỏ Via của nó, do đó thông tin định tuyến

nội bộ đƣợ c che khuất đối vớ i phía bị gọi và các mạng bên ngoài.

(vi) Thay đổ i một phiên hiện t ại

Trong một vài tr ƣờ ng hợ p, cần phải thay đổi các thông số của phiên hội thoại hiện

tại. Việc đó đƣợ c thực hiện bở i việc phát lại các yêu cầu INVITE. Các yêu cầu

INVITE đó có cùng tr ƣờ ng Call-ID nhƣng có tr ƣờ ng mào đầu và tr ƣờ ng bản tin khác

vớ i yêu cầu ban đầu để mang thông tin mớ i. Các bản tin INVITE đó phải có chỉ số CSeq cao hơ n các yêu cầu tr ƣớ c. Ví dụ: có hai thành viên đang hội thoại và muốn có

thêm một ngƣờ i thứ ba tham gia. Một trong hai thành viên sẽ mờ i thành viên thứ ba

tham gia vớ i một địa chỉ đa hƣớ ng (Multicast) mớ i và đồng thờ i gửi một bản tinINVITE đến thành viên thứ hai vớ i tr ƣờ ng miêu tả phiên đa hƣớ ng nhƣng có tr ƣờ ngCall-ID cũ.

3.3 CÁC Ứ NG DỤNG CỦA SIP VÀ SO SÁNH VỚ I H.323

Những ngƣờ i đề xuất SIP cho r ằng H.323 khi phối hợ p vớ i báo hiệu ATM và

ISDN là không thích hợ p cho điều khiển hệ thống VoIP nói chung và trong thoại

Internet nói riêng. H.323 đƣợ c khẳng định là r ất phức tạ p, hỗ tr ợ các chức năng phần

lớ n là không cần thiết cho thoại IP do đòi hỏi chi phí cao và không hiệu quả. Ví dụ H.323 xác định 3 phƣơ ng pháp khác nhau để phối hợ p hoạt động giữa H.225 và H.245,

vớ i các k ết nối khác nhau, H.245 ngang qua k ết nối H.225, và tiến hành phƣơ ng pháp

"k ết nối nhanh" của 2 giao thức tích hợ p. Mặc dù hầu hết các khả năng thực hiện chỉ

hỗ tr ợ cho các k ết nối nhanh, tính tƣơ ng thích H.323 liên quan đến yêu cầu hỗ tr ợ của

cả 3 phƣơ ng pháp. Đồng thờ i, H.323 không có khả năng mở r ộng yêu cầu đối vớ i giao

thức báo hiệu cho công nghệ VoIP, đƣợ c coi là công nghệ chắc chắn sẽ phát triển.

Giữa H.323 và SIP có nhiều điểm tƣơ ng đồng. Cả hai đều cho phép điều khiển,

thiết lậ p và hủy bỏ cuộc gọi. Cả H.323 và SIP đều hỗ tr ợ tất cả các dịch vụ cần thiết.

Tuy nhiên có một số điểm khác biệt giữa hai chuẩn này. Đó là:

37



H.323 hỗ tr ợ hội nghị đa phƣơ ng tiện r ất phức tạ p. Hội nghị H.323 về nguyên

tắc có thể cho phép các thành viên sử dụng những dịch vụ nhƣ bảng thông báo,

trao đổi dữ liệu, hoặc hội nghị Video.

SIP hỗ tr ợ SIP-CGI (SIP-Common Gateway Interface) và CPL (Call Processing

Language).

SIP hỗ tr ợ điều khiển cuộc gọi từ một đầu cuối thứ 3. Hiện nay H.323 đang

đƣợ c nâng cấ p để hỗ tr ợ chức năng này.

Bảng 3.1 dƣớ i đây là các so sánh về tính năng cơ bản giữa SIP và H.323.

Đặc điểm so sánh SIP H.323

Tổ chức IETF ITU

Quan hệ k ết nối Ngang cấ p Ngang cấ p

Khở i điểm

Dựa trên mạng Internet

và Web. Cú pháp và bản tin tƣơ ng tự nhƣ

HTTP.

Cơ sở là mạng thoại. Giao thức báo hiệu tuân theo chuẩn ISDN

Q.SIG

Đầu cuối Đầu cuối thông minh

SIP Đầu cuối thông minh H.323

Các Server lõi

SIP proxy, redirect,

location và registration

servers

H.323 Gatekeeper

Tình hình hiện

nay

Giai đoạn thử nghiệmkhả năng cùng hoạt

động của các thiết bị đã

k ết thúc. SIP nhanh

chóng tr ở nên phổ biến.

Đã đƣợ c sử dụng r ộng rãi

Khuôn dạng bản

tin Text, UTF-8 Nhị phân ASN.1 PER

Tr ễ thiết lậ p cuộc

gọi

1.5 RTT (Round-trip

time), tức là chu k ỳ nhận bản tin và nhận

bản tin tr ả lờ i hay xác

nhận.

6-7 RTT hoặc hơ n

Giám sát tr ạng

thái cuộc gọi

Có 2 lựa chọn: chỉ trong thờ i gian thiết lậ pcuộc gọi hoặc suốt thờ i

gian cuộc gọi

Phiên bản 1 và 2: máy chủ phải

giám sát trong suốt thờ i giancuộc gọi và phải giữ tr ạng thái

k ết nối TCP → hạn chế khả

năng mở r ộng và giảm độ tincậy.

38



Báo hiệu quảng bá Có hỗ tr ợ . Không hỗ tr ợ .

Chất lƣợ ng dịch

vụ

Sử dụng các giao thức

khác nhƣ RSVP, OPS,

OSP để đảm bảo chất

lƣợ ng dịch vụ.

Gatekeeper điều khiển băng

thông. RSVP để lữu tr ữ tài

nguyên mạng.

Bảo mật

Đăng ký tại Registrar

Server, có xác nhận

đầu cuối và mã hoá.

Chỉ đăng ký khi trong mạng có

Gatekeeper, xác nhận và mã hóa

theo chuẩn H.235.

Định vị đầu cuối

và định tuyến

cuộc gọi

Dùng SIP URL để

đánh địa chỉ. Định

tuyến nhờ sử dụng

Redirect và Location

Server.

Định vị đầu cuối sử dụng E.164

hoặc tên ảo H.323 và phƣơ ng

pháp ánh xạ địa chỉ nếu trong

mạng có Gatekeeper. Chức

năng định tuyến do Gatekeeperđảm nhiệm.

Tính năng thoại Hỗ tr ợ các tính năng

của cuộc gọi cơ bản.

Hỗ tr ợ các tính năng của cuộc

gọi cơ bản.

Hội nghị Hội nghị cơ sở , quản lý

phân tán.

Đƣợ c thiết k ế để hỗ tr ợ r ất nhiều

tính năng hội nghị, hình ảnh vàdữ liệu, quản lý tậ p trung

→ MC có thể tắc nghẽn.

Tạo tính năng và

dịch vụ mớ i Dễ dàng, sử dụng SIP-

CGI và CPL. H.405.1.

Khả năng mở r ộng

Dễ dàng. Hạn chế.

Tích hợ p vớ i Web R ất tốt, hỗ tr ợ click-to-dial.

Kém.

Bảng 3.1: So sánh các tính năng của SIP và H.323

Trên thực tế, SIP đã đƣợ c thiết k ế và lớ n mạnh cùng vớ i Internet. Trong giai đoạn phát triển hiện nay của mạng viễn thông đã đặt ra một số vấn đề quan tr ọng trong thực

tế khai thác nhƣ không quá nhanh trong việc phát triển các đặc tính mớ i mà tậ p trung

vào sự ổn định, hoàn thiện và khả năng k ết nối giữa các mạng. Điều này mang lại lợ ithế cho Sip. Khi SIP bắt đầu vớ i những lợ i thế của phƣơ ng pháp thiết k ế truyền thống

và tích hợ p vớ i những ƣu điểm của công nghệ mạng IP thì SIP sẽ là một giao thức tiềm

năng trong điều khiển các phiên đa phƣơ ng tiện trong mạng IP.

39





Cổng truy nhậ p AGW (Access Gateway): Là thiết bị cung cấ p các giao diện

thoại tƣơ ng tự truyền thống hoặc giao diện số cho tổng đài PBX qua mạng

VoIP. AGW có thể là VoIP Gateway dung lƣợ ng nhỏ.

Cổng dành cho doanh nghiệ p BGW (Business Gateway): Là thiết bị cung cấ pgiao diện cho tổng đài PBX của mạng doanh nghiệ p tớ i mạng VoIP.

Máy chủ truy nhậ p mạng NAS (Network Access Server): Là thiết bị k ết nối vớ imạng chuyển mạch kênh thông qua modem để cung cấ p đƣờ ng truy nhậ p số

liệu qua mạng Internet.

Hình 4.1: V ị trí của giao thứ c MGCP trong quan hệ MGC và MG

Nhƣ trên hình 4.1 thể hiện, giao thức điều khiển cổng đa phƣơ ng tiện MGCP đƣợ c

coi là giao thức điều khiển trong quan hệ Client/Server. Trong đó MGC đóng vai tròServer thực hiện quản lý tr ạng thái cuộc gọi và định hƣớ ng cho MG từng bƣớ c trong

quá trình thiết lậ p cuộc gọi. Cổng đa phƣơ ng tiện MG sẽ không thực hiện bất cứ một

hoạt động nào có liên quan đến cuộc gọi nhƣ cung cấ p âm mờ i quay số, chuông nếu

nhƣ không có yêu cầu của MGC.

4.1.2. Mô hình k ế t n ố i c ủa giao th ứ c MGCP

Mô hình k ết nối trong giao thức MGCP đƣợ c xác định dựa trên đầu cuối và các k ết

nối đƣợ c nhóm trong các cuộc gọi. Một cuộc gọi có thể tƣơ ng ứng vớ i một hay nhiều

k ết nối. Tùy theo từng loại MG mà đầu cuối có thể là một trong các loại sau:- Kênh số (DS0)

- Thuê bao tƣơ ng tự

- Điểm truy nhậ p máy chủ cấ p âm thông báo

- Điểm truy nhậ p đáp ứng thoại tƣơ ng tác (IVR)

- Cầu hội nghị

Các phần tử đầu cuối, cuộc gọi và k ết nối đƣợ c xác định dựa trên các nhận dạngtƣơ ng ứng gồm: nhận dạng đầu cuối (EndpointID), nhận dạng cuộc gọi (CallID) và

nhận dạng k ết nối (ConnectionID).

41



(i) Nhận d ạng đầu cuố i (EndpointID)

Nhận dạng đầu cuối bao gồm 2 phần: tên miền của MG quản lý đầu cuối và tên đầu

cuối trong MG. Nó có dạng nhƣ sau: tên đầu cuố i nội bộ@tên miề n

Trong đó tên miền có thể là tên nhƣ đƣợ c định ngh ĩ a trong RFC 1034. Ví dụ nhƣ:mygateway.whatever.net hoặc cũng có thể là địa chỉ IP của miền nhƣ đƣợ c định ngh ĩ atrong RFC 821. Ví dụ : [192.168.1.2]

Tên đầu cuối đƣợ c ghép lại từ các phần tử theo thứ tự ƣu tiên. Các phần tử cách

nhau bở i dấu “/”. Ví dụ nhƣ: term1/term2/term3, trong đó phần tử đầu tiên (term1) thể hiện loại đầu cuối, phần tử tiế p theo thể hiện tr ạm đầu cuối.

Khi một phần tử đƣợ c thay thế bằng ký tự “*” thì nó đƣợ c hiểu là: một trong các giá

tr ị của phần tử này trong phạm vi của MG không phụ thuộc tr ạng thái dịch vụ của đầu

cuối. Ví dụ: đang hoạt động (in-service) hay không hoạt động (out-service).

Khi một phần tử đƣợ c thay thế bằng ký tự “$” thì nó đƣợ c hiểu là: một trong các giátr ị của phần tử này trong phạm vi của MG và nó chỉ ứng vớ i các đầu cuối đang ở tr ạngthái hoạt động.

(ii) Nhận d ạng cuộc g ọi (CallID)

Mỗi một cuộc gọi đƣợ c phân biệt bằng chỉ số nhận dạng cuộc gọi (CallID). Nó là

một chuối có độ dài lớ n nhất gồm 32 ký tự đƣợ c MGC tạo ra. CallID này là duy nhất

trong hệ thống hoặc ít nhất là trong tậ p hợ p các MGC cùng điều khiển các MG. Khi

MGC tạo nhiều k ết nối ứng vớ i một cuộc gọi thì các k ết nối này phải có cùng CallID

(iii) Nhận d ạng k ế t nố i (ConnectionID) Nhận dạng k ết nối (ConnectionID) do MG tạo ra khi nó nhận đƣợ c yêu cầu tạo k ết

nối. Nó là một chuỗi có độ dài lớ n nhất là 32 ký tự. Thông thƣờ ng, ít nhất là 3 phút

tính từ khi k ết nối sử dụng một bộ nhận dạng đƣợ c giải phóng thì MG mớ i đƣợ c tái sử dụng lại nhận dạng k ết nối cho một k ết nối mớ i trong cùng một đầu cuối.

Giao thức MGCP đƣợ c thiết k ế cho phép triển khai các bộ MGC dự phòng để

tăng độ tin cậy của mạng. Điều đó có ngh ĩ a là không tồn tại sự liên k ết cố định giữa

các phần tử điều khiển vớ i phần cứng hệ thống hoặc vớ i các giao diện mạng.

Tƣơ ng tự nhƣ nhận dạng thiết bị đầu cuối, tên MGC bao gồm hai phần: tên nội bộ vàtên miền: [email protected]. Thông thƣờ ng tên của MGC có đầy đủ cả hai phần

này. Tuy nhiên nếu chỉ có riêng tên miền cũng đƣợ c chấ p nhận. Việc tăng cƣờ ng độ tin

cậy đƣợ c thực hiện thông qua các thủ tục sau:

Các đầu cuối hoặc MGC đƣợ c nhận dạng thông qua tên miền của chúng chứ

không đƣợ c nhận dạng thông qua địa chỉ đầy đủ trong mạng. Ứ ng vớ i một tên

miền có thể có nhiều địa chỉ. Nếu nhƣ một lệnh hoặc một đáp ứng không thể chuyển tiế p đến một địa chỉ mạng thì nó có sẽ đƣợ c truyền đi tớ i địa chỉ mạng

khác.

42

mailto:b?@t%EA%AE%80



mailto:[email protected]






Các phần tử có thể chuyển sang hệ thống khác. Liên k ết logic giữa tên miền và

hệ thống cụ thể đƣợ c lƣu trong máy chủ tên miền DNS. Các MGC và MG phảigiám sát thờ i gian hiệu lực đối vớ i các bản tin mà chúng đọc từ DNS. Các phần

tử này phải yêu cầu DNS làm mớ i thông tin này nếu nhƣ quá thờ i gian hiệu lực.

Bên cạnh việc sử dụng tên miền và DNS, thực thể thông báo (NotifiedEntity) đƣợ csử dụng để làm tăng độ tin cậy trong MGCP. NotifiedEntity của một đầu cuối đƣợ cgửi đi từ MGC hiện đang điều khiển đầu cuối. Tại một thờ i điểm bất k ỳ một đầu cuối

chỉ tƣơ ng ứng vớ i một NotifiedEntity, nó xác định thiết bị đích sẽ gửi lệnh tớ i.

Khi khở i động, NotifiedEntity phải đƣợ c thiết lậ p giá tr ị đã đƣợ c khai báo và NotifiedEntity sẽ không thay đổi cho đến khi đầu cuối nhận đƣợ c tham số

NotifiedEntity có giá tr ị khác.

4.1.3 Các l ệnh đ i ều khi ể n c ổ ng đ a ph ươ ng ti ện c ủa MGCP

Giao thức MGCP bao gồm 9 lệnh sau đây: EPCF (EndpoinConfiguration): là lệnh gửi từ MGC tớ i MG để đặt cấu hình đầu

cuối của MG do nó quản lý.

RQNT (NotificationRequest): là lệnh gửi từ MGC tớ i MG để yêu cầu MG giám

sát một sự kiện hoặc yêu cầu phát một tín hiệu tại đầu cuối của MG do nó quản

lý.

NTFY (Notify): là lệnh gửi từ MG tớ i MGC để thông báo về việc xuất hiện sự

kiện mà MGC yêu cầu giám sát.

CRCX (CreateConnection): là lệnh gửi từ MGC tớ i MG để thiết lậ p k ết nối tớ imột đầu cuối của MG mà nó quản lý.

MDCX (ModifyConnection): là lệnh gửi từ MGC tớ i MG để thiết lậ p k ết nối

vớ i các tham số của nó.

DLCX (DeleteConnection): là lệnh gửi từ MGC tớ i MG hoặc từ MG tớ i MGC

để giải phóng một hay nhiều k ết nối đã đƣợ c thiết lậ p.

AUEP (AuditEnpoint): là lệnh gửi từ MGC tớ i MG để kiểm tra tr ạng thái của

một đầu cuối. RSIP (RestartInProgress): là lệnh gửi từ MG tớ i MGC để thông báo việc khở i

động lại một đầu cuối để đƣa đầu cuối từ tr ạng thái không hoạt động (Out of

service) sang tr ạng thái hoạt động (In service) hoặc ngƣợ c lại từ tr ạng thái hoạtđộng sang tr ạng thái không hoạt động.

Quá trình thiết lậ p giữa hai đầu cuối tại các MG cùng đƣợ c quản lý bở i một MGCdiễn ra nhƣ sau:

MGC gửi CreatConnection tớ i MG đầu tiên. MG sẽ định vị các tài nguyên cần

thiết và gửi tr ả các thông tin cần thiết cho k ết nối nhƣ địa chỉ IP, cổng UDP,

43



các tham số cho quá trình đóng gói. Các thông tin này đƣợ c chuyển tiế p quaMGC.

MGC gửi CreatConnection tớ i MG thứ hai chứa các thông tin chuyển tiế p ở trên. MG này tr ả về các thông tin mô tả phiên của nó.

MGC gửi lệnh ModifyConnection tớ i đầu cuối thứ nhất. Quá trình k ết nối

thành công sau khi hoàn tất các bƣớ c trên.

MGCP định ngh ĩ a 3 loại bản tin báo hiệu sử dụng để quản lý các k ết nối gồm :

Bản tin khai báo: Thông tin về các sự kiện quan sát đƣợ c trên cổng đa phƣơ ng tiện.

Bản tin xoá k ết nối: Sử dụng để điều khiển xoá k ết nối, giải phóng tài nguyên.

Bản tin khở i động lại tiến trình: Xoá các dịch vụ cho đầu cuối và khở i tạo lại tiến trình

k ết nối.

4.1.4. Thi ế t l ập cu ộc g ọi qua giao th ứ c MGCP

Hình 4.2. Mô hình ví d ụ về thiế t l ậ p cuộc g ọi qua MGCP

Các bƣớ c cơ bản của quá trình thiết lậ p cuộc gọi giữa hai máy điện thoại A điện

thoại B nhƣ sau:

Khi máy điện thoại A đƣợ c nhấc lên Gateway A gửi bản tin cho MGC.

Gateway A tạo âm mờ i quay số và nhận số bị gọi.

Số bị gọi đƣợ c gửi cho MGC.

MGC thực hiện định tuyến cuộc gọi:

MGC gửi lệnh cho Gateway B.

Gateway B đổ chuông ở máy B.

MGC gửi lệnh cho Gateway A và B tạo phiên k ết nối RTP/RTCP.

Các bƣớ c xử lý chi tiết đƣợ c thể hiện thông qua lƣu đồ xử lý cuộc gọi trên hình 4.3.

44





4.2 GIAO THỨ C MEGACO/H248

4.2.1. T ổ ng quan v ề giao th ứ c MEGACO/H248

Megaco/H.248 là giao thức đƣợ c ra đờ i trên sự k ế thừa và phát huy các tính năng

của MGCP. Đây là giao thức đƣợ c xây dựng theo sự hợ p tác của hai tổ chức đi đầu

trong việc chuẩn hoá các giao thức viễn thông và Internet là ITU và IETF. So vớ iMGCP thì Megaco có những cải tiến sau:

Cung cấ p dịch vụ đa phƣơ ng tiện và dịch vụ hội nghị đa điểm.

Cho phép lựa chọn giao thức truyền tải TCP hoặc UDP.

Cải tiến cú pháp lệnh để việc xử lý bản tin hiệu quả hơ n.

Cho phép mã hoá cả dƣớ i dạng text và nhị phân.

Dễ dàng cải thiện và nâng cấ p các chức năng.

Đƣa ra khái niệm mới “Context” nhằm hỗ tr ợ k ết nối đa dịch vụ, đa điểm .

Giao thức MEGACO/H.248 định ngh ĩ a giao diện điều khiển của MGC đối vớ i MGtƣơ ng tự và sẽ thay thế MGCP. MEGACO/H.248 cung cấ p các chức năng sau:

Điều khiển các loại MG khác nhau.

Hỗ tr ợ đàm phán quyết định các thuộc tính cuộc gọi.

Có khả năng xử lý cuộc gọi đa ngƣờ i dùng.

Hỗ tr ợ QoS và đo lƣờ ng lƣu lƣợ ng (các thông tin thống kê sau mỗi k ết nối).

Thông báo lỗi giao thức, lỗi mạng hay các thuộc tính cuộc gọi.

Các bản tin MEGACO/H.248 có thể đƣợ c truyền dẫn qua lớ p UDP/IP hoặc TCP/IP.Các MG và MGC sẽ đƣợ c gán các địa chỉ IP. Các luồng lƣu lƣợ ng đi và đến sẽ qua các

cổng UDP hay TCP đƣợ c chỉ ra. Ví dụ nhƣ cổng dành cho lệnh Service Change

request là 2944 khi sử dụng mã hóa văn bản và 2945 khi sử dụng mã hóa nhị phân (đối

vớ i cả UDP và TCP).

Kiến trúc giao thức MEGACO đƣợ c chỉ ra trên hình 4.3 gồm các thành phần:

Lớ p MGC chứa tất cả các phần mềm điều khiển, xử lý cuộc gọi. Lớ p này thực

hiện các tính năng thuộc mức cuộc gọi nhƣ phát triển cuộc gọi, chuyển cuộc

gọi, hội thoại hay giữ máy. Lớ p MGC cũng thực hiện giao tiế p vớ i các MGCkhác cũng nhƣ các thực thể ngang cấ p hay cấ p dƣớ i. MGC quản lý mọi thuộc

tính trong quá trình giao tiế p.

Lớ p MG thực hiện k ết nối lƣu lƣợ ng đi và tớ i các mạng khác, tƣơ ng tác vớ i các

luồng lƣu lƣợ ng này qua ứng dụng báo hiệu và sự kiện. Lớ p MG cũng điều

khiển các thuộc tính thiết bị của cổng phƣơ ng tiện (ví dụ nhƣ giao diện vớ ingƣờ i dùng). Lớ p này không quan tâm tớ i việc điều khiển các thuộc tính cuộc

gọi và hoạt động theo sự điều khiển của lớ p MGC.

46



Lớ p điều khiển giao thức MEGACO/H248 quy định cách thức mà lớ p MGC

điều khiển lớ p MG.

Hình 4.3: Kiế n trúc đ iề u khiể n của MEGACO

Vị trí của giao thức MEGACO trong mô hình OSI nhƣ chỉ ra trong hình 4.4. Giao

thức MEGACO thực hiện chức năng của mình ở 3 lớ p trên cùng trong mô hình OSI:

lớ p ứng dụng, lớ p trình diễn và lớ p phiên.

Hình 4.4: Giao thứ c MEGACO trong mô hình OSI

47



4.2.2. Các l ệnh đị nh ngh ĩ a b ở i giao th ứ c MEGACO

Giao thức MEGACO sử dụng 8 lệnh cơ bản trong giao diện điều khiển giữa MGC

và MG. Bao gồm:

Add : Đƣợ c sử dụng để thêm một termination vào context, cũng có thể để tạomột context (nếu đó là termination đầu tiên trong context này).

Modify : Sử dụng để thay đổi thuộc tính, sự kiện hay các báo hiệu ở một

termination.

Subtract : Sử dụng để xoá một termination khỏi context, cũng có thể là xoá luôncả context (nếu đó là termination cuối cùng trong context này).

Move : Chuyển một termination từ một context này sang một context khác.

Audit Value : Tr ả lại tr ạng thái hiện tại của termination (báo hiệu, sự kiện,

thuộc tính, số liệu thống kê).

Audit Capability : Tr ả lại tất cả các giá tr ị có thể có của termination (báo hiệu,sự kiện, thuộc tính, số liệu thống kê).

Một số lệnh khác sử dụng giữa MG và MGC nhƣ sau:

Notify : MG sử dụng để báo cáo các sự kiện mà nó phát hiện đƣợ c tớ i MGC.

Service Change : Lệnh này đƣợ c sử dụng bở i MG, để thông báo vớ i MGC r ằng

một nhóm termination có ý định r ờ i khỏi hay tham gia một dịch vụ nào đó.

o MG, để đăng ký vớ i MGC nó khở i động.

o

MGC, để tuyên bố một chuyển giao tớ i MGo MGC, để lệnh cho MG nào đó đƣa một nhóm termination hay một

termination tham gia hay ra khỏi một dịch vụ.

Các bản tin MEGACO có thể đƣợ c mã hoá bằng hai cách: mã hoá nhị phân (binary

encoding) và mã hoá văn bản (text encoding).

Trong phƣơ ng pháp mã hoá nhị phân, tiêu chuẩn ISO/ITU ASN.1 đƣợ c sử dụng.ASN.1 là ngôn ngữ định ngh ĩ a cách gửi dữ liệu giữa các hệ thống khác nhau. Nó định

ngh ĩ a ở các hệ thống theo cùng một cú pháp dữ liệu (trong các giao thức tầng ứng

dụng). ASN.1 đƣợ c viết bằng các ngôn ngữ khác nhau trong từng hệ thống sao cho phù hợ p. Khi một hệ thống muốn gửi dữ liệu, hệ thống đó sẽ mã hoá dữ liệu cần gửitheo ASN.1, sau đó gửi đi. Hệ thống nhận sẽ tiến hành giải mã theo chuẩn định sẵn

ASN.1. Các luật mã hoá theo chuẩn ASN.1 bao gồm : BER(Basic Encoding Rule),

CER (Canonial Encoding Rule), PER (Package Encoding Rule), DER (Distinguished

Encoding Rule). Việc sử dụng luật mã hoá nào là tuỳ ngƣờ i thiết k ế.

Trong phƣơ ng pháp mã hoá văn bản, chuẩn ABNF đƣợ c sử dụng (RFC2234). Có

thể sử dụng 2 khuôn dạng : rút gọn (compact text) và đầy đủ (pretty text). Cả hai

format đều có ƣu và nhƣợ c điểm của mình. Khuôn dạng rút gọn cho bản tin có kíchthƣớ c nhỏ hơ n, thờ i gian mã hoá ngắn hơ n tuy nhiên độ tin cậy không cao bằng khuôn

dạng đầy đủ.

48



4.2.3 Thi ế t l ập cu ộc g ọi thông qua giao th ứ c MEGACO/H248

Khi một đầu cuối nào đó nhấc máy và định thực hiện cuộc gọi, sự kiện off-hook này

sẽ đƣợ c phát hiện bở i MG quản lý. MG sẽ thông báo sự kiện này tớ i MGC mà nó tr ực

thuộc. MGC sẽ chỉ định MG bằng một lệnh để gửi âm báo mờ i quay số tớ i đầu cuối

đó, đồng thờ i bản đồ các con số cũng đƣợ c MG này cậ p nhật từ MGC, để phục vụ cho

việc thu các chữ số và gửi toàn bộ số đƣợ c quay về MGC.Giả sử đầu cuối bị gọi thuộcmột MG khác nhƣng cùng đƣợ c quản lý bở i MGC nhƣ trên hình 4.5. Quá trình thiết

lậ p liên k ết đƣợ c tiến hành theo 3 bƣớ c cơ bản sau:

MGC yêu cầu MG thứ nhất thiết lậ p một k ết nối tại điểm k ết cuối thứ nhất. MG

này sẽ phân bổ tài nguyên cho k ết nối yêu cầu và đáp ứng lại bằng bản tin tr ả

lờ i. Bản tin tr ả lờ i sẽ chứa các thông tin cần thiết để MG thứ hai có thể gửi các

bản tin một cách tin cậy tớ i liên k ết vừa thiết lậ p. Các thông tin này có thể là:

địa chỉ IP, tên cổng UDP, TCP hay các thông tin đóng gói bản tin.

Tƣơ ng tự, MGC cũng yêu cầu MG thứ hai thiết lậ p một liên k ết ở điểm k ết cuối

thứ hai. MG này phân bổ tài nguyên cho k ết nối này trên cơ sở các thông tin

trong bản tin đáp ứng của MG thứ nhất . MG thứ hai cũng đáp ứng lại bằng bản

tin chứa các thông tin cần thiết nhằm đảm bảo MG thứ nhất có thể gửi các bảntin một cách tin cậy tớ i liên k ết vừa thiết lậ p bở i MG thứ hai.

Các thông tin trong bản tin đáp ứng của MG thứ hai sẽ đƣợ c gửi tớ i MG thứ

nhất. Khi này liên k ết đã đƣợ c thiết lậ p, quá trình truyền thông có thể diễn ra

theo hai chiều. Lƣu lƣợ ng đƣợ c truyền tải nhờ các giao thức RTP hay RTCP.

Hình 4.5: Mô t ả cuộc g ọi MEGACO

Trong tr ƣờ ng hợ p hai MG đƣợ c quản lý bở i 2 MGC khác nhau, các MGC này sẽ

trao đổi các thông tin báo hiệu thông qua một giao thức báo hiệu từ MGC này tớ i

MGC kia (có thể là SIP hay H323) để đảm bảo đồng bộ trong thiết lậ p k ết nối tớ i haiđiểm k ết cuối.

49



Khi liên k ết đã đƣợ c thiết lậ p, các tham số của nó đƣợ c giám sát bở i MGC và có thể

đƣợ c thay đổi dƣớ i các lệnh của MGC (ví dụ nhƣ thêm một k ết cuối vào liên k ết) .

Các bƣớ c xử lý chi tiết đƣợ c thể hiện thông qua lƣu đồ xử lý cuộc gọi trên hình 4.6.Giả sử có hai đầu cuối ngƣờ i sử dụng đƣợ c k ết nối vớ i hai RGW. Trong đó, hai RGW

này đƣợ c quản lý bở i cùng một MGC. Quá trình MGC điều khiển các RGW diễn ra

nhƣ sau:

Bướ c 1: Ban đầu MGC gửi lệnh Modify tớ i tất cả các RGW để phát hiện sự kiện

offhook.

Bướ c 2: Các RGW lần lƣợ t tr ả lờ i lệnh trên của MGC bằng các reply

Bướ c 3: Giả sử ngƣờ i dùng A thuộc RGW1 offhook, sự kiện này sẽ đƣợ c RGW1 báo

cáo tớ i MGC bằng lệnh Notify.

Bướ c 4: MGC gửi reply của lệnh này cho RGW1.

Bướ c 5: MGC sẽ gửi lệnh Modify tớ i RGW1, lệnh này gồm 3 đặc tả (descriptor):signal descriptor đƣợ c sử dụng để gửi âm mờ i quay số tớ i ngƣờ i dùng A, digitmapdescriptor chứa mô hình mẫu các số có thể quay theo k ế hoạch đánh số (ví dụ nhƣ

29****), event descriptor liệt kê các gói DTMF, gói tin hoàn thành quay số và gói tin

giám sát tr ạng thái onhook của đầu cuối.

Bướ c 6: RGW1 tr ả lờ i MGC bằng một reply.

RGW1 tiến hành xử lý các descriptor theo thứ tự signal, digitmap, event descriptor.

Đầu tiên âm mờ i quay số sẽ đƣợ c gửi tớ i termination A, sau đó digitmap sẽ đƣợ c cậ p

nhật vào cơ sở dữ liệu của RGW1, digitmap đƣợ c kích hoạt khi RGW1 thu đƣợ c sự kiện hoàn thành quay số.

Termination A sau khi nhận đƣợ c âm mờ i quay số sẽ tiến hành quay số.

Bướ c 7 : Khi các con số đƣợ c RGW1 thu đầy đủ và hợ p lệ, chúng sẽ đƣợ c gửi tớ i MGC

bằng lệnh Notify.

Bướ c 8: MGC xác nhận lệnh trên bằng reply gửi tớ i RGW1.

MGC sau khi nhận lệnh trên sẽ phân tích số bị gọi và biết đầu cuối termination B đó

thuộc RGW2 (giả sử đầu cuối này r ỗi và sẵn sàng nhận cuộc gọi). MGC tiế p tục điều

khiển RGW1.

Bướ c 9: MGC sẽ gửi cho RGW1 hai lệnh. Lệnh Add để tạo một context và thêm ngay

termination A vào đó. MGC biết r ằng termination B r ỗi,nó sẽ gửi hồi âm chuông chotermination A. Lệnh thứ 2 để tạo một đầu cuối logic A và thêm đầu cuối này vào

context vừa tạo ra.

Bướ c 10: RGW1 sẽ gửi reply cho MGC bao gồm contextID(1), địa chỉ IP và số cổng

dành cho lƣu lƣợ ng.

Bướ c 11: MGC sẽ gửi tớ i RGW2 2 lệnh. Lệnh 1 để tạo một context và Addtermination B vào context này. Báo hiệu chuông cũng đƣợ c gửi tớ i termination B nhờ

signal descriptor. Lệnh thứ hai sẽ tạo một đầu cuối logic B và thêm đầu cuối này vào

50



context vừa tạo ra. Các thông tin địa chỉ IP, số cổng của termination A cũng đƣợ c gửi

tớ i RGW2.

Bướ c 12:RGW2 sau khi nhận lệnh sẽ thực hiện lệnh và gửi k ết quả thực hiện tớ iMGC, bao gồm contextID(2), địa chỉ IP và số cổng dành cho lƣu lƣợ ng.

MGC đợ i cho termination B offhook.

Bướ c 13: Khi termination B offhook, RGW2 sẽ báo cáo vớ i MGC bằng lệnh Notify.

Bướ c 14: MGC đáp ứng bằng một reply.

Bướ c 15: MGC gửi lệnh Modify để chuyển 2 termination ở RGW2 sang chế độ gửi và

nhận . Signal descriptor cũng ngắt báo hiệu chuông ở termination B. Event descriptor

chuẩn bị sự kiện onhook để chờ .

Bướ c 16 : RGW2 tr ả lờ i bằng reply.

Bướ c 17: MGC gửi lệnh Modify tớ i RGW1 để chuyển chế độ của 2 termination sang

chế độ gửi và nhận, ngắt hồi âm chuông ở termination A, thông báo các thông tin về địa chỉ IP, số cổng cho đầu cuối logic A.

UserA RGW2 M G C

Modify to check for Off hook

RGW2 UserB

Modify Response

UserA goes OffHook Notify Offhook

Notify response

DialTone

Modify SD:dialtoneED:onhook,digcom pDM:DigitMap

Modify Response

UserA dialsDigits

Notify digits dialed

Notify response

RingBacktone

Add TermASD:ringbacktone Add $, Local SDPInfo -underspecified

Add Resp TermA Add Resp Local SDP

(specified)

51



User A

RGW2

M G C Add TermBSD:ringED:OnHook

RGW2

UserB

Add $Local(underspec)

Remote SDP (specified)

Add RespTermB AddResp EphB

Local SDP (Speci fied)

Phone Ringing

OffHook

Notify Offhook

Notify Response

Modify TermAmode=sendrec v ModifyEphAmode=sendrec v

ModifyResponse

Modify TermBmode=sendrec v ModifyEphBmode=sendrec v

ModifyResponse

RTP Media

OnHook Notify

OnHook

NotifyResponse

Modify TermASD:busytone BusyTone

Modify Response

Subtract

TermASubtractEphA

Subtract

TermBSubtractEphB

SubtractTermASubtractEphA

(Stats)

SubtractTermBSubtractEphB

(Stats)

Hình 4.6: Lư u đồ các bản tin xử lý cuộc g ọi qua giao thứ c MEGACO/H248

Bướ c 18: RGW1 sau khi thực hiện các lệnh trên sẽ gửi reply cho MGC

Lúc này hai đầu cuối có thể trao đổi lƣu lƣợ ng theo các giao thức RTP/RTCP.



Giả sử ngƣờ i dùng A đặt máy, sự kiện này đƣợ c RGW1 phát hiện và báo cáo vớ i MGC

qua lệnh Notify.

Bướ c 19: RGW1 gửi lệnh Notify cho MGC báo cáo ngƣờ i dùng A offhook.

Bướ c 20: MGC gửi reply cho RGW1.

52



Bướ c 21: MGC gửi lệnh Modify tớ i RGW2 yêu cầu chuyển hai đầu cuối ở context 2

sang chế độ chỉ nhận và gửi âm báo bận tớ i đầu cuối ngƣờ i dùng A.

Bướ c 22: RGW2 thực hiện lệnh và gửi reply cho MGC.

Bướ c 23: MGC gửi lệnh Subtract tớ i RGW1 yêu cầu xoá 2 termination trong context1, đồng thờ i xoá luôn context 1. Các số liệu thống kê mà MGC yêu cầu đƣợ c chỉ ratrong Audit descriptor.

Bướ c 24: RGW1 thực hiện lệnh và gửi reply cho MGC bao gồm các thông tin thống

kê về liên k ết vừa thiết lậ p.

Bướ c 25: Tƣơ ng tự bƣớ c 23, nhƣng thực hiện vớ i RGW2.

Bướ c 26:Tƣơ ng tự bƣớ c 24, nhƣng thực hiện vớ i RGW2.

Nhƣ vậy, trên mối quan hệ điều khiển Client/Server các giao thức điều khiểnnhƣ MGCP và Megaco/H.248 đóng vai trò làm bộ thủ tục cho các lệnh điều khiển, các

bản tin báo hiệu, chỉ định vùng tài nguyên cho các k ết nối. Tính đơ n giản và hƣớ ng tớ iđảm bảo chất lƣợ ng dịch vụ là hai mục tiêu chính của các hệ thống giao thức.

Megaco/H248 đã đƣa ra một số khái niệm mớ i có tính đột phá trong vấn đề điều khiển

cổng đa phƣơ ng tiện và các k ết nối đa phƣơ ng tiện sẽ là một giao thức hứa hẹn trong

tƣơ ng lai.

53





Sơ đồ k ết nối và giao thức sử dụng giữa các thành phần ở trên đƣợ c mô tả nhƣ sau:

Server tính năng/ ứng dụng

Server phƣơ ng tiện

SIPENUM/TRIP

SIPMGCP

Bộ điều khiển cổng phƣơ ng tiện

SIP Bộ điều khiển cổng phƣơ ng tiện

SIP Bộ điều khiển cổng phƣơ ng tiện

SIGTRAN

Cổng báo hiệu

MegacoMGCP

Cổng phƣơ ng tiện

SS7Các mạng khác(không phải IP) PSTN

TDM/ATM

Mạng IP

Hình 5.1: K ế t nố i MGC vớ i các thành phần khác của NGN

Trong đó các thiết bị thuộc mạng IP là các router, các chuyển mạch thuộc mạng

đƣờ ng tr ục để truyền tải các gói tin đi. Mạng không IP là các mạng có các đầu cuối

không phải thuộc mạng IP và các mạng vô tuyến không dây. Các thiết bị đầu cuối

không thuộc mạng IP nhƣ: thiết bị đầu cuối ISDN, thiết bị truy nhậ p tích hợ p IAD cho

mạng DSL..v..v.

Các chức năng chính của MGC đƣợ c thể hiện ở hình 5.2. Server phƣơ ng tiện

MS-FServer ứng dụng

AS-F

MGC-F

Bộ quản lý giữa cácMGC

Chức năng liên mạngIW-F

Bộ quản lý phiên k ết nối MGC-F

Bộ quản lý phiên truy nhậ pR-F/A-F

Báo hiệu và điềukhiển cuộc gọi

CA-F Bộ điều khiển cổng phƣơ ng tiện

Cổng báo hiệuSG-F

Cổng phƣơ ng tiệnMG-F

Hình 5.2: Chứ c năng của bộ đ iề u khiể n cổ ng đ a phươ ng tiện MGC

CA-F và IW-F là hai chức năng con của MGC-F. CA-F đƣợ c kích hoạt khi MGC-Fthực hiện điều khiển cuộc gọi. IW-F đƣợ c kích hoạt khi MGC-F thực hiện các báo hiệu

55







Hình 5.3 trên đây chỉ ra vùng mạng IMS gồm các phần tử chức năng cung cấ p khả

năng cầu nối phiên giữa các thành phần trong vùng IMS và PSTN. Chức năng điều

khiển cuộc gọi CSCF định tuyến báo hiệu và dữ liệu liên quan tớ i phiên tớ i chức năngđiều khiển cổng đa phƣơ ng tiện MGCF trong trung tâm của IMS. Tại đây, các đƣờ ng

dẫn báo hiệu và đƣờ ng dẫn dữ liệu đƣợ c tách biệt, MGCF cung cấ p các thông tin báo

hiệu qua Sigtran tớ i cổng báo hiệu. Cổng báo hiệu SG chuyển thành báo hiệu SS7 vàđƣa tớ i mạng PSTN. Song song vớ i quá trình truyền thông tin báo hiệu, MGCF cung

cấ p điều khiển phƣơ ng tiện và luồng dữ liệu tớ i cổng đa phƣơ ng tiện IMS để gửi dữ

liệu qua TDM tớ i PSTN.

5.2 CƠ CHẾ BÁO HIỆU TRONG CHUYỂN MẠCH MỀM

Chuyển mạch mềm là giải pháp tiến tớ i NGN theo hƣớ ng máy chủ cuộc gọi, các cơ chế báo hiệu trong chuyển mạch mềm tuỳ thuộc vào ứng dụng cụ thể của thiết bị chuyển mạch mềm trong hạ tầng mạng viễn thông. Hình 5.4 chỉ ra các giao thức cơ

bản trong mạng NGN theo hƣớ ng tiế p cận CS. Các đƣờ ng nét đứt chỉ ra trên hình làcác k ết nối báo hiệu cùng tên các giao thức đƣợ c sử dụng.

Hình 5.4: Các giao thứ c báo hiệu cơ bản của chuyể n mạch mề m

Chuyển mạch mềm có thể đƣợ c ứng dụng nhƣ một cổng báo hiệu k ết nối giữa mạngPSTN và mạng IP. Các k ết nối báo hiệu phía mạng PSTN và mạng thông minh IP qua

giao thức SS7 và thực hiện truyền tải báo hiệu SS7 trong mạng IP thông qua giao thức

Sigtran ( Các chức năng của Sigtran sẽ đƣợ c trình bày trong mục sau). Đây là cơ chế chuyển tải báo hiệu ngang cấ p giữa các bên cổng báo hiệu SG.

58



Khi chuyển mạch mềm đƣợ c ứng dụng làm các tổng đài chuyển mạch lớ p 4 và lớ p5, thì các thiết bị chuyển mạch mềm trao đổi thông tin báo hiệu ngang cấ p thông qua

các giao thức báo hiệu và điều khiển đã đƣợ c trình bày ở trên gồm giao thức khở i tạo

phiên SIP và H.323. Các giao thức này hoạt động giữa các thiết bị MGC/Softswitch.

Các giao thức báo hiệu giữa MGC và các MG gồm có các giao thức điều khiển tr ạm

trung chuyển MGCP, giao thức MEGACO/H.248. Đối vớ i các đầu cuối IP sử dụng phần mềm SIP, giao thức báo hiệu tớ i đầu cuối đƣợ c thực hiện qua giao thức SIP. Cơ

chế báo hiệu trong các giao thức báo hiệu này là báo hiệu kiểu client- server.

5.3 LIÊN K ẾT VÀ TRUYỀN TẢI BÁO HIỆU TRONG CHUYỂN MẠCH MỀM

Nhƣ các mục trên đã trình bày sơ lƣợ c hàng loạt các giao thức báo hiệu trongchuyển mạch mềm, mục tiêu của phần này sẽ tiế p tục đƣa ra các vấn đề liên k ết báo

hiệu giữa các mạng PSTN vớ i mạng IP và mạng di động trong bối cảnh hiện nay. Báo

hiệu SS7 đƣợ c coi là hệ thống báo hiệu không thể thiếu đối vớ i mạng PSTN vì hàng

loạt tính ƣu việt, k ết nối và truyền tải báo hiệu SS7 vớ i các nền mạng dựa trên IP hiệnnay dựa trên giao thức Sigtran (Signalling Transport).

Sigtran là một nhóm làm việc tr ực thuộc IETF, đƣợ c hình thành vào năm 1999 vớ i

nhiệm vụ thiết lậ p một kiến trúc dùng để truyền tải các dữ liệu báo hiệu thờ i gian thực

qua mạng IP. Nhiệm vụ chủ yếu của nó không chỉ về mặt kiến trúc mà còn bao gồm cả việc định ngh ĩ a một bộ giao thức dùng cho việc truyền tải các bản tin báo hiệu SS7 và

ISDN qua mạng chuyển mạch. Nhóm làm việc đã đƣa ra mô hình kiến trúc của giao

thức SIGTRAN, gồm ba thành phần sau:

Hình 5.5: Kiế n trúc giao thứ c SIGTRAN

Giao thức Internet chuẩn hoá bao gồm các giao thức tiêu chuẩn trong bộ giao

thức TCP/IP.

Giao thức truyền tải báo hiệu chung: Giao thức này hỗ tr ợ một tậ p hợ p chung

của các chức năng truyền tải báo hiệu tin cậy. Đặc biệt trong đó phải k ể đếngiao thức truyền tải điều khiển luồng SCTP (Stream Control Transmission

Protocol) là một giao thức truyền tải mớ i đƣợ c định ngh ĩ a bở i IETF [RFC2960].

59



Giao thức tƣơ ng thích: Hỗ tr ợ các hàm nguyên thuỷ cụ thể chẳng hạn nhƣ các

chỉ thị quản lý yêu cầu bở i một giao thức báo hiệu ứng dụng đặc biệt. Các giao

thức lớ p con tƣơ ng thích mớ i đƣợ c định ngh ĩ a bở i IETF RFC 2960 gồm: M2PA

(MTP2-User peer-to-peer adaptation), M2UA (MTP2-User adaptation), M3UA

(MTP3-User adaptation), SUA (SCCP-User adaptation) và IUA (ISDN User

adaptation). Chú ý r ằng tại một thờ i điểm chỉ có duy nhất một giao thực đƣợ cthực hiện.

Nhƣ vậy bộ giao thức này đƣợ c hình thành từ một lớ p truyền tải mớ i - giao thức

truyền tải điều khiển luồng SCTP (Stream Control Transmission Protocol) và một tậ phợ p của các lớ p tƣơ ng thích UA (User Adaptation), các lớ p tƣơ ng thích này cung cấ pcác dịch vụ giống nhƣ các tầng thấ p của mạng SS7 và ISDN. Hình 4.6 minh hoạ chi

tiết hơ n về các giao thức của SIGTRAN.

Hình 5.6 : Bộ giao thứ c SIGTRAN

Vùng xám đậm chính là các giao thức mớ i của SIGTRAN, trong khi các vùng nhạt

hơ n là các giao thức đang tồn tại. Các lớ p UA đƣợ c đặt tên theo dịch vụ mà chúng thaythế chứ không căn cứ vào đối tƣợ ng sử dụng dịch vụ đó. Ví dụ M3UA tƣơ ng thích vớ iSCTP để cung cấ p nhiều dịch vụ của lớ p MTP3 chứ không phải chỉ cung cấ p một dịch

vụ cho MTP3. Tất cả các lớ p thích ứng SIGTRAN đều phục vụ cho một số một số

mục đích chung sau:

Dùng để vận chuyển các giao thức báo hiệu lớ p cao hơ n thông qua cơ chế

truyền tải tin cậy dựa trên nền IP.

Cung cấ p lớ p dịch vụ tƣơ ng tự tại giao diện của mạng PSTN tƣơ ng ứng. Chẳng

hạn, ít nhất thì M3UA phải khiến cho ngƣờ i dùng của nó nhìn nhận nó giống

nhƣ MTP3 về mặt dịch vụ (M3UA không thực sự thay thế các tính năng và hoạt

động của MTP3).

Các lớ p thích ứng hoàn toàn trong suốt đối vớ i ngƣờ i dùng. Ngƣờ i sử dụng dịch

vụ sẽ không nhận thấy r ằng lớ p thích ứng đƣợ c thay thế giao thức ban đầu.

Loại bỏ các lớ p SS7 mức thấ p càng nhiều càng tốt.

60



SIGTRAN hiện thờ i đƣa ra sáu lớ p thích ứng sau:

1. M2UA: cung cấ p các dịch vụ của MTP2 trong mô hình client-server, chẳng hạn

nhƣ SG - to - MG. Đối tƣợ ng sử dụng của nó sẽ là MTP3.

2. M2PA: cung cấ p các dịch vụ của MTP2 theo mô hình peer-to-peer, ví dụ nhƣ các k ết nối SG - to - SG. Đối tƣợ ng sử dụng của nó là MTP3.

3. M3UA: cung cấ p các dịch vụ của MTP3 trong cả hai kiểu kiến trúc: client-server (SG - to - MGC) và peer-to-peer. Đối tƣợ ng sử dụng của nó sẽ là SCCP và/

hoặc ISUP.

4. SUA: cung các các dịch vụ của SCCP trong kiến trúc peer-to-peer, ví dụ SG -

to - IP SCP. Đối tƣợ ng sử dụng của nó là TCAP hoặc phần ứng dụng dựa trên khả

năng trao đổi khác.

5. IUA: cung cấ p các dịch vụ của lớ p liên k ết dữ liệu ISDN (LAPD). Ngƣờ i dùng

của nó là một thực thể ISDN mức 3.6. V5UA: cung cấ p các dịch vụ của giao thức V.5.2

Khung làm việc của bộ giao thức SIGTRAN là khá mềm dẻo, do đó cho phép chúng

ta có thể thêm vào các lớ p mớ i khi cần. Để xác định rõ hơ n các đặc tính truyền tải báo

hiệu của giao thức Sigtran ta xem xét một số lớ p thích ứng cơ bản sau:

(i) Lớ p t ươ ng thích ng ườ i dùng MTP2 (M2UA)

Giao thức thích ứng ngƣờ i dùng phần chuyển giao bản tin mức 2 (M2UA -MTP2user adaptation) đƣợ c sử dụng để chuyển giao các bản tin báo hiệu số 7 phần ngƣờ i

dùng MTP2 (ví dụ các bản tin MTP3) qua mạng IP sử dụng các dịch vụ của SCTP. Cụ thể M2UA truyền dữ liệu của ngƣờ i dùng MTP2 giữa một lớ p MTP2 đặt tại SG và một

lớ p MTP3 đặt tại MGC. Nhƣ vậy nó hoạt động giống nhƣ mô hình Client - Server

trong đó MGC là Client và SG là Server. M2UA hỗ tr ợ :

Ranh giớ i giao diện giữ a MTP2/MTP3

Giao diện SS7 giữa MTP3/MTP2 (MTP2-User) vẫn đƣợ c giữ lại tại điểm đầu

cuối trong mạng IP, do đó lớ p giao thức M2UA đƣợ c yêu cầu cung cấ p cho cácUser của nó tậ p các dịch vụ tƣơ ng đƣơ ng vớ i các dịch vụ mà MTP2 đã cung cấ p

cho MTP3.

Giao tiế p giữ a các module quản lý l ớ p đặt t ại SG và MGC

M2UA cung cấ p một số bản tin nhằm hỗ tr ợ cho giao tiế p giữa các module

quản lý lớ p đặt tại SG và MGC diễn ra thuận lợ i hơ n.

H ỗ tr ợ quản lý các liên k ế t đ ang hoạt động giữ a SG và MGC

Lớ p M2UA ở SG có nhiệm vụ giữ tr ạng thái của các xử lý máy chủ ứng dụng

ASP (Application Server Process) đƣợ c cấu hình. Một tậ p các hàm nguyên thuỷ

giữa M2UA và module quản lý lớ p đƣợ c định ngh ĩ a nhằm giúp cho module nàyquản lý liên k ết giữa SG và MGC. Lớ p M2UA có thể dựa vào chỉ dẫn của module

quản lý lớ p để thiết lậ p một liên k ết SCTP vớ i một node M2UA ngang cấ p.

61



Vị trí chức năng của M2UA đƣợ c chỉ ra trên hình 5.7 dƣớ i đây. Chức năng liên k ết

node là chức năng xử lý báo hiệu mức cao tiế p nhận và xử lý các thông tin hoạt hoá và

loại bỏ liên k ết, số thứ tự các bản tin, thủ tục đệm và truyền lại bản tin.

Hình 5.7: V ị trí chứ c năng và hoạt động của M2UA

(ii) Lớ p thích ứ ng ngang cấ p ng ườ i dùng M2PA.

Giao thức thích ứng ngang cấ p ngƣờ i dùng sử dụng các dịch vụ của SCTP để hỗ tr ợ việc truyền các bản tin báo hiệu MTP3 của hệ thống SS7 qua mạng IP. M2PA có khả

năng xử lý đầy đủ bản tin MTP3 và quản lý mạng giữa bất kì hai nút SS7 nào giao tiế pvớ i nhau qua mạng IP. M2PA hỗ tr ợ :

Điều khiển liên tục hoạt động của các giao thức MTP3 ngang cấ p qua một k ếtnối vớ i mạng IP.

Ranh giớ i giao diện giữa MTP2 và MTP3, quản lý các liên k ết truyền tải SCTP

và lƣu lƣợ ng thay cho các liên k ết của MTP2.

Báo cáo k ị p thờ i các thay đổi về tr ạng thái đến phần quản lý.

Hình 5.8: V ị trí chứ c năng và hoạt động của M2PA

62



M2PA là phƣơ ng tiện giúp cho các lớ p MTP3 cùng cấ p ở các SG có thể giao tiế ptr ực tiế p vớ i nhau. Thực chất nó là sự mở r ộng của hệ thống SS7 thông qua mạng IP.

Mô hình kiến trúc sử dụng M2PA đƣợ c chỉ ra trên hình 5.8.

Kiến trúc này áp dụng cho k ết nối SG - to - SG, nó đóng vai trò nhƣ chiếc cầu nối

giữa hai mạng SS7.Trong tr ƣờ ng hợ p này mỗi SG có thể k ết nối vớ i nhiều SG khác và

chúng không cần biết về lớ p bên trên mà chúng đang hỗ tr ợ . MTP3 có mặt tại mỗi SG

để tham gia vào việc định tuyến và quản lý các liên k ết của MTP2/M2PA. Do có sự hiện diện của MTP3 nên mỗi SG sẽ cần phải có mã điểm của riêng nó.

Việc thay thế các liên k ết của MTP2 vớ i M2UA nhằm để phân biệt vớ i tr ƣờ ng hợ p

truy cậ p IP SCP từ SG (dịch vụ này đƣợ c cung cấ p bở i SUA). ở tr ƣờ ng hợ p của SUA,nó đƣợ c biết lớ p trên của nó là TCAP (hoặc các phần ứng dụng khác), trong khi đó thì

M2PA hoàn toàn không biết gì về các lớ p SS7 bên trên của nó.

Sự khác nhau quan tr ọng về mặt chức năng của M2PA so vớ i M2UA là M2PA bản

thân nó thực sự cung cấ p dịch vụ giống nhƣ MTP2. Còn M2UA chỉ cung cấ p một giao

diện cho dịch vụ của MTP2 ở phía đầu xa.

(iii) Lớ p thích ứ ng ng ườ i dùng MTP3 (M3UA)

Lớ p thích ứng ngƣờ i dùng phần chuyển giao bản tin mức 3 (M3UA - MTP3 user

adaptation) định ngh ĩ a một giao thức hỗ tr ợ cho việc truyền tải các bản tin báo hiệu

của ngƣờ i dùng MTP3 (ví dụ các bản tin ISUP/SCCP) qua mạng IP sử dụng các dịch

vụ của SCTP. Giao thức này sẽ đƣợ c sử dụng ở giữa một SG và một MGC hoặc một

cơ sở dữ liệu thƣờ ng trú IP. M3UA thích hợ p cho việc truyền các bản tin của bất cứ

phần ngƣờ i dùng MTP3 nào. Danh sách các lớ p giao thức này bao gồm ISUP, SCCP,

và phần ngƣờ i dùng điện thoại TUP. Các bản tin của giao thức ứng dụng các khả năng

trao đổi (TCAP) và giao thức ứng dụng mạng truy cậ p vô tuyến (RANAP - Radio

Access Network Application Protocol) đƣợ c truyền tải trong suốt bở i M3UA giống

nhƣ tải của SCCP bở i vì chúng là các giao thức của ngƣờ i dùng SCCP.

Thực chất M3UA tƣơ ng tự nhƣ M2UA và nó hoạt động theo mô hình Client -Server

nhằm cung cấ p cho lớ p bậc cao của hệ thống SS7 một giao thức để truy cậ p từ xa đếncác lớ p thấ p hơ n.

Nhờ có M3UA mà dịch vụ của MTP3 có thể đƣợ c cung cấ p tại MGC (chẳng hạn

nhƣ việc huỷ k ết nối ISUP ở MGC). Đây cũng có thể coi là sự mở r ộng của hệ thống

SS7 trong mạng IP.

Hình 5.9 dƣớ i đây minh hoạ kiến trúc mà ở đó M3UA đƣợ c sử dụng. Kiến trúc này

thích hợ p cho các tr ƣờ ng hợ p sau:

Mật độ của các liên k ết SS7 đủ lớ n để khiến cho một cổng SG đứng độc lậ p có

thể thông qua.

Các liên k ết SS7 có thể truy cậ p vật lý tại một điểm đơ n nào đó.

63



Hình 5.9: V ị trí chứ c năng và hoạt động của M3UA Lớ p M3UA có nhiệm vụ duy trì giao diện giữa MTP3 - ISUP qua k ết nối SCTP.

Các lệnh và yêu cầu truyền dữ liệu xuống tầng bên dƣớ i của ISUP ở MGC đƣợ c mang

bở i M3UA và đƣợ c đƣa đến giao diện cao hơ n của MTP3 ở SG. Còn các chỉ thị và các

bản tin dữ liệu đến đƣợ c chuyển lên phía trên từ MTP3 ở SG và đƣợ c mang bở i M3UA

(qua SCTP) đến giao diện thấ p hơ n của ISUP ở MGC.

(iv) Giao thứ c thích ứ ng ng ườ i dùng SUA

Giao thức thích ứng ngƣờ i dùng SCCP (SUA - SCCP user adaptation) đƣợ c dùng để

truyền tải bất k ỳ bản tin báo hiệu của ngƣờ i dùng SCCP (ví dụ TCAP, RANAP v.v…)qua mạng IP sử dụng các dịch vụ của SCTP. Giao thức này đƣợ c thiết k ế theo kiểu

module và có tính đối xứng do đó cho phép nó hoạt động trong các kiến trúc đa dạng

chẳng hạn nhƣ kiến trúc SG tớ i điểm cuối báo hiệu IP cũng nhƣ kiến trúc điểm k ết

cuối báo hiệu IP ngang cấ p . SUA hỗ tr ợ :

Trao đổi các bản tin của phần ngƣờ i dùng SCCP (các bản tin TCAP,

RANAP…)

Dịch vụ SCCP phi k ết nối

Dịch vụ SCCP hƣớ ng k ết nối Quản lý các liên k ết truyền tải SCTP giữa một node SG và một hoặc nhiều node

báo hiệu dựa trên nền IP

Phân phối các node báo hiệu IP

Báo cáo k ị p thờ i các thay đổi về tr ạng thái cho phần quản lý

SUA cung cấ p phƣơ ng tiện nhờ đó phần ứng dụng (chẳng hạn nhƣ TCAP) ở một

điểm điều khiển dịch vụ IP SCP có thể đƣợ c thực hiện thông qua SG. Kiến trúc mạng

gắn vớ i SUA cho phép có hàng loạt các điểm điều khiển dịch vụ IP SCP thông quamột SG đơ n. Các IP SCP này không có lớ p MTP3 nội hạt và do đó chúng không cần

64



mã điểm SS7. Sau đây là mô hình kiến trúc ở đó SUA đƣợ c sử dụng giữa SG và IPSCP.

Hình 5.10: V ị trí chứ c năng và hoạt động của SUA

Chức năng của SUA có thể đƣợ c cung cấ p bở i MTP2 hoặc các lớ p thích ứng MTP2.

Tuy nhiên SUA có một chức năng quan tr ọng đó là chuyển đổi giữa địa chỉ SCCP vàđịa chỉ IP (tại SG). Nếu không có chức năng này thì SCCP sẽ phải có mặt ở tất cả các

điểm IP SCP và mạng SS7 mở r ộng sẽ cần đến thông tin của các SCCP này. SUA có

thể biết đƣợ c sự hiện diện của từng điểm IP SCP bằng cách cung cấ p một địa chỉ SCCP để bao phủ tất cả các node.

Dịch vụ của các cơ sở dữ liệu cá nhân đƣợ c đánh địa chỉ thông qua số phân hệ SSN

(Subsystem Number). SUA cung cấ p dịch vụ không giống nhƣ dịch vụ biên dịch tiêu

đề toàn cầu (GTT - Global Title Translation) để sắ p xế p các SSN vào trong k ết nối

SCCP ( đƣợ c dùng để định tuyến các bản tin của phần ứng dụng đến điểm điều khiểndịch vụ IP SCP thích hợ p).

SUA cũng là một giao thức khá mềm dẻo, nó hỗ tr ợ các phần ứng dụng đang chạy

giữa hai node trong toàn bộ mạng IP. Điều này đặc biệt thích hợ p đối vớ i các mạngmớ i ra đờ i. Đối vớ i các mạng này thì một mạng báo hiệu SS7 truyền thống chạy ở phía

dƣớ i có thể không cần thiết. Trong tr ƣờ ng hợ p này ngăn xế p IP SCP sẽ giống nhau ở cả hai node (dựa trên IP). Ngoài ra SUA còn cho phép truy cậ p đến các cơ sở dữ liệu

dịch vụ trong mạng SS7 từ mạng IP.

5.4 BÁO HIỆU ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢ NG DỊCH VỤ E2E

Trong phụ lục 51 của ITU-T Q.serials định ngh ĩ a các yêu cầu báo hiệu đảm bảo chất

lƣợ ng dịch vụ. Các giao thức báo hiệu QoS đƣợ c tiêu chuẩn hoá phải đáp ứng đƣợ c

các yêu cầu sau:

65



Cho phép các nhà cung cấ p dịch vụ và các mạng IP độc lậ p trao đổi và xác lậ pcác yêu cầu QoS giữa các phần tử của mạng NGN.

Cho phép liên điều hành giữa các loại mạng khác nhau.

Hỗ tr ợ QoS từ đầu cuối tớ i đầu cuối và cải thiện hiệu năng tổng thể.

Thách thức lớ n nhất của các báo hiệu đảm bảo QoS hiện nay là có r ất nhiều giải pháp đƣợ c đƣa ra. Các tiế p cận của ITU-T dựa theo phƣơ ng pháp báo hiệu chung hoặc

tách thông tin báo hiệu vớ i luồng dữ liệu, ITU-T SG16 phát triển các giải pháp báo

hiệu cho H.323 nhƣ H.225 và H.245 đã trình bày ở trên. Trong khi đó IETF lại muốn

phát triển giao thức dành tr ƣớ c tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol) vì

bƣớ c cải thiện đầu tiên của mạng IP theo hƣớ ng đảm bảo chất lƣợ ng dịch vụ qua giao

thức báo hiệu là mô hình tích hợ p dịch vụ IntServ (Intergrated Service). Giao thức

dành tr ƣớ c tài nguyên RSVP là một giao thức thiết lậ p tài nguyên dự phòng QoS IP,

RSVP hỗ tr ợ cả IPv4 và IPv6 cũng nhƣ ứng dụng cho cả hai phƣơ ng thức chuyển phát

tin đơ n hƣớ ng và đa hƣớ ng (Unicast và multicast). Trong giao thức dành tr ƣớ c tàinguyên RSVP, các nguồn tài nguyên đƣợ c dành tr ƣớ c theo các hƣớ ng độc lậ p. Máy

chủ nguồn và máy chủ đích trao đổi các bản tin RSVP để thiết lậ p các tr ạng thái

chuyển tiế p và phân loại gói tại mỗi nút.

RSVP là giao thức báo hiệu nhằm đảm bảo chất lƣợ ng dịch vụ từ đầu cuối tớ i đầu

cuối, các bản tin RSVP đƣợ c chuyển đi trên cùng đƣờ ng dẫn vớ i các gói tin sẽ đƣợ cchuyển và đƣợ c xác định bở i bảng định tuyến trong bộ định tuyến IP. Các máy chủ sử

dụng giao thức RSVP để yêu cầu QoS của mạng cho các luồng lƣu lƣợ ng thực tế. Các

bộ định tuyến sử dụng RSVP để tạo ra các yêu cầu QoS cho toàn bộ các bộ định tuyếndọc theo tuyến đƣờ ng gói tin chuyển qua mạng. Giao thức RSVP cũng sử dụng để duy

trì và làm tƣơ i tr ạng thái cho luồng ứng dụng yêu cầu QoS. Các ứng dụng mạng hiện

nay sử dụng RSVP nhƣ là giao thức báo hiệu gồm các ứng dụng cho VoIP và k ỹ thuật

lƣu lƣợ ng MPLS (Multiprotocol Label Switching).

Một giải pháp báo hiệu gần đây nhất đƣợ c đề xuất cho mạng IP dựa trên các cải

thiện từ RSVP là báo hiệu NSIS (Next Steps In Signalling) tháng 6 2005 [RFC 4080].

Ý tƣở ng chủ đạo của giải pháp báo hiệu NSIS là thực hiện các thủ tục báo hiệu trên cả

hai lớ p 4 và 5 của mô hình OSI nhằm sử dụng báo hiệu đảm bảo chất lƣợ ng dịch vụ.Giải pháp báo hiệu NSIS cho phép k ết hợ p các hƣớ ng phát triển mô hình tích hợ p theo

cả hai hƣớ ng máy chủ cuộc gọi và phân hệ IP đa phƣơ ng tiện thông qua giải pháp liênk ết báo hiệu. NSIS có hai cơ chế hoạt động báo hiệu gồm: báo hiệu cùng đƣờ ng dẫn và

báo hiệu tách biệt đƣờ ng dẫn, các cơ chế này cho phép phối hợ p dễ dàng hơ n vớ i các

giao thức báo hiệu đang hiện hành.

Nhƣ vậy, báo hiệu đảm bảo QoS trong mạng NGN là r ất phức tạ p, trong phần này sẽ

giớ i thiệu các thực thể chức năng cơ bản nhất theo Q.SUP52 của ITU-T.

66

http://en.wikipedia.org/wiki/Resource_reservation_protocol

http://en.wikipedia.org/wiki/Resource_reservation_protocol



Hình 5.11: Mô hình chứ c năng báo hiệu đảm bảo QoS

Hình 5.11 trên đây mô tả các chức năng của các thực thể cơ bản sau: Thực thể chức

năng điều khiển phiên SeCFE (Session Control Functional Entity), thực thể chức năng

điều khiển dịch vụ SvCFE (Service Control Functional Entity), thực thể chức năng

điều khiển kênh mang BCFE (Bearer Control Functional Entities), thực thể chức năng

điều khiển chuyển mạch SFE (Switching Functional Entities).

(i) Thự c thể chứ c năng đ iề u khiể n phiên và d ịch vụ SeCFE/SvCFE

Ngƣờ i dùng đầu cuối tƣơ ng tác vớ i SeCFE/SvCFE để yêu cầu chất lƣợ ng dịch vụ,

SeCFE/SvCFE khở i tạo các yêu cầu và quyết định các tham số truyền thông nhƣ (băng

thông, độ tr ễ). Một tậ p các yêu cầu sẽ đƣợ c gửi tớ i các thực thể liên quan nhằm thoả

thuận các đáp ứng của mạng. Nếu tậ p tham số đƣợ c chấ p thuận, SeCFE sử dụng các

đƣợ c của thực thể điều khiển kênh mang để duy trì các nguồn tài nguyên cung cấ p.

SeCFE đƣợ c thể hiện trong mạng NGN thông qua các thiết bị nhƣ: chuyển mạch mềm,

đơ n vị điều khiển đa điểm, và máy chủ SIP. Thực thể chức năng điều khiển dịch vụ thực hiện xử lý và cung cấ p truy nhậ p tớ i các cơ sở dữ liệu của mạng thông minh IN.

(ii) Thự c thể chứ c năng đ iề u khiể n kênh mang BCFE

Thực thể chức năng điều khiển kênh mang chịu trách nhiệm thiết lậ p, sửa đổi và

giải phóng các nguồn tài nguyên cần thiết đƣợ c cung cấ p cho ứng dụng. Điều khiểnk ết nối tƣơ ng tác vớ i các thực thể chức năng điều khiển kênh mang đồng cấ p theo

nguyên tắc từng chặng. Các cơ chế báo hiệu này thể hiện trong giao thức BICC trong

mạng NGN.

(iii) Thự c thể chứ c năng chuyể n mạch SFE

Thực thể chức năng chuyển mạch đấu nối chéo các kênh ảo cho các luồng dữ liệu,

đặc tính của các kênh ảo và luồng ảo phụ thuộc vào các tham số chất lƣợ ng dịch vụ

đƣợ c thoả thuận bở i các phần tử điều khiển phiên và định tuyến theo yêu cầu của thựcthể điều khiển kênh mang. Các thiết bị chuyển mạch thực tế hiện nay hỗ tr ợ đƣợ c QoS

là các thiết bị có khả năng định tuyến hiện, phân biệt dịch vụ và hƣớ ng k ết nối.

Trong môi tr ƣờ ng mạng hiện nay, khi công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thứcMPLS và công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS đang đƣợ ctriển khai tại các vùng mạng lõi NGN, các thực thể chức năng điều khiển kênh mang

và chức năng chuyển mạch đƣợ c hội tụ trên các giải pháp định tuyến đảm bảo QoS.

67



Các giải pháp định tuyến đảm bảo QoS đƣợ c thực hiện trên các cơ sở ràng buộc tham

số mạng, k ỹ thuật định tuyến hiện và mô hình phân lớ p lƣu lƣợ ng. Để đảm bảo chất

lƣợ ng dịch vụ từ đầu cuối tớ i đầu cuối, các giải pháp báo hiệu nhƣ : Phân phối nhãn

ràng buộc định tuyến CR-LDP và dành tr ƣớ c tài nguyên hỗ tr ợ lƣu lƣợ ng RSVP-TE

đang đề xuất thực thi. Vấn đề khó khăn nhất hiện nay xuất phát từ kiến trúc mạng quá

phức tạ p vì sự tham gia của r ất nhiều nhà cung cấ p thiết bị, nên các thoả thuận mức độ dịch vụ và khả năng hỗ tr ợ giao thức của các thực thể chức năng chuyển mạch của các

nhà cung cấ p thiết bị khác nhau khó có thể tìm đƣợ c sự đồng nhất. Điều này đặc biệt

khó khăn vì tính đa dạng là một đặc điểm cố hữu của các mạng diện r ộng.

68



LL/CES

Chƣơ ng 6

MỘT SỐ GIẢI PHÁP BÁO HIỆU NGN TẠI VIỆT NAM

Chươ ng 6 trình bày các giao thứ c báo hiệu hiện đ ang triể n khai trên mạng NGN

của Việt nam trên cơ sở mạng NGN do VNPT xây d ự ng và quản lý. Giải pháp NGN

của Siemen đượ c trình bày sơ l ượ c d ướ i góc độ k ế t nố i và báo hiệu trong mô hình giải

pháp. Các giao thứ c báo hiệu cơ bản sử d ụng cho mạng VoIP của VNPT do công ty

VTN quản lý đượ c chỉ ra d ướ i d ạng mô hình k ế t nố i mạng giai đ oạn 2. Trong thờ iđ iể m hiện t ại, giải pháp này đượ c bổ sung thêm một số thành phần thiế t bị mớ i như

HiE9200 và thêm một số thiế t bị biên t ại các t ỉ nh và thành phố . Tuy nhiên, các hệ

thố ng giao thứ c báo hiệu hiện chư a có sự thay đổ i. M ột số xu hướ ng phát triể n hệ

thố ng báo hiệu đượ c nhìn nhận d ướ i góc độ k ỹ thuật đề cậ p t ại phần cuố i của chươ ng.

6.1 GIỚ I THIỆU GIẢI PHÁP NGN CỦA SIEMEN

Giải pháp mạng NGN của Siemens dựa trên cấu trúc phân tán, xóa đi khoảng cách

giữa mạng PSTN và mạng số liệu. Các hệ thống đƣa ra vẫn dựa trên cấu trúc phát triển

của hệ thống chuyển mạch của Siemens là EWSD, mạng thế hệ mớ i có tên là

SURPASS đƣợ c minh hoạ trên hình 6.1.

SURPASS hiS

SS7 C7/IP

Qu¶n lý ISP

Corba, SNMP, API, PINT C7/IP

SURPASS hiS

SS7

SURPASS hiQSURPASS HiR

SIGTRAN

BICCSIGTRAN

SIGTRANSURPASS hiQSURPASS HiR

STP

PSTS NS7

POTS

ISDN-BAISDN-PRA

MGCP/H248 MEGACO

SURPASS hiG

M¹ng IP/ATM

MGCP/H248 MEGACO

SURPASS hiG

STP

PSTNSS7

POTSISDN-BAISDN-PRA

V5.x/TR8/GR303 xDSL ATM

FR

V5.x/TR8/GR303xDSLATMFRLL/CES

Attane: hiA, FL, XP, WA Attane: hiA, FL, XP, WA

Hình 6.1: Mô hình giải pháp Surpass của Siemens

Phần chính của SURPASS là hệ thống SURPASS hiQ, đây có thể coi là hệ thốngchủ tậ p trung cho lớ p điều khiển của mạng vớ i chức năng nhƣ một gateway mạng để

điều khiển các tính năng thoại, k ết hợ p vớ i khả năng báo hiệu mạnh để k ết nối vớ i

69



nhiều mạng khác nhau. Trên hệ thống có khối chuyển đổi báo hiệu số 7 của mạng

PSTN/ISDN sang giao thức điều khiển MGCP. Tuỳ theo chức năng và dung lƣợ ng,

SURPASS hiQ đƣợ c chia thành các loại SURPASS hiQ 10, 20 hay SURPASS hiQ

9100, 9200, 9400.

SURPASS hiG là họ hệ thống gateway từ các mạng dịch vụ cấ p dƣớ i lên SURPASS

hiQ, hệ thống nằm ở biên mạng đƣờ ng tr ục, chịu sự quản lý của SURPASS hiQ.

SURPASS hiA là hệ thống truy nhậ p đa dịch vụ nằm ở lớ p truy nhậ p của NGN,

phục vụ truy nhậ p thoại, xDSL và các dịch vụ số liệu trên một nền duy nhất.

SURPASS hiA có thể k ết hợ p vớ i các tổng đài PSTN EWSD hiện có qua giao diện

V5.2, cũng nhƣ vớ i SURPASS hiQ tạo nên mạng thế hệ mớ i. SURPASS hiA đƣợ c phân thành nhiều loại theo các giao diện hỗ tr ợ (xDSL, băng r ộng, Leased line, gate

way, VoIP/VoATM) thành các loại SURPASS hiA 7100, 7300, 7500.

Để quản lý hệ thống của SURPASS, Siemens đƣa ra hệ thống quản lý mạng

NetManager. Hệ thống quản lý này sử dụng giao thức quản lý SNMP chạy trên nền

JAVA/COBRA, quản lý qua giao diện Web.

6.2 CÁC GIAO THỨ C BÁO HIỆU CƠ BẢN TRONG MẠNG VIỄN THÔNGVIỆT NAM

Giải pháp SURPASS thực hiện trên mạng viễn thông Việt nam do VNPT tƣơ ng tự

nhƣ cấu hình trên, toàn bộ các thiết bị đƣợ c quản lý bở i công ty viễn thông liên tỉnh

VTN. Mạng NGN giai đoạn hiện nay tậ p trung chủ yếu sử dụng cho dịch vụ thoại qua

Internet và các mạng truyền số liệu. Các hệ thống thiết bị thực tế triển khai tại Việt

nam bao gồm:

Các hệ thống chuyển mạch PSTN trong mạng viễn thông Việt nam r ất đa dạng về

chủng loại, tuy nhiên hầu hết các hệ thống đều sử dụng hệ thống báo hiệu kênh chung

SS7 làm giao thức báo hiệu liên đài và k ết nối tớ i mạng IP/MPLS.

Các thiết bị mạng lõi và biên mạng IP/MPLS gồm Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn

đa giao thức M160, thiết bị biên mạng IP/MPLS ERX 1400. M160 là bộ định tuyến

MPLS có hệ thống phần mềm tiên tiến junos của juniper, phần mềm này đƣợ c cấu trúc

module và hỗ tr ợ hầu hết các tiêu chuẩn báo hiệu hiện hành trong miền MPLS, Kiến

trúc M160 hỗ tr ợ báo hiệu dành tr ƣớ c tài nguyên RSVP mở r ộng và giao thức phân

phối nhãn LDP hỗ tr ợ k ỹ thuật lƣu lƣợ ng. Tuy nhiên, mạng NGN của VNPT hiện nay

chƣa sử dụng giao thức báo hiệu RSVP mở r ộng.

Các thiết bị biên mạng nhƣ ERX 1400/ERX1410 xử lý lọc gói và phân lớ p phù hợ pvớ i yêu cầu của mạng lõi MPLS. Ngoài các báo hiệu đảm bảo chất lƣợ ng dịch vụ trong

miền mạng MPLS, ERX hỗ tr ợ hầu hểt các dạng báo hiệu của mạng truy nhậ p đƣa tớ inhƣ SS7, ATM và các chuẩn GE. ERX hỗ tr ợ mô hình phân biệt dịch vụ qua 8 lớ p lƣulƣợ ng theo phƣơ ng pháp profile, ƣu tiên cho các dịch vụ thờ i gian thực và truyền tải

qua mạng riêng ảo.

70



Các thiết bị chuyển mạch mềm sử dụng trong mạng VoIP gồm các thiết bị HiQ và

HiG hiện đặt tại Hà nội và Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng giao thức báo hiệu điều

khiển cổng đa phƣơ ng tiện MGCP (Thiết bị chuyển mạch mềm HiE9200 đang đƣợ cchuẩn bị bổ sung trong giai đoạn tớ i), các hệ thống HiG nằm tại biên mạng đƣờ ng tr ục

có nhiệm vụ chuyển các lƣu lƣợ ng dữ liệu từ các mạng riêng và chủ yếu là các lƣu

lƣợ ng thoại gói từ mạng PSTN chuyển tớ i. Các thiết bị HiG đƣợ c điều khiển từ cácthiết bị HiQ/HiE cấ p trên cho phép định tuyến đảm bảo chất lƣợ ng dịch vụ theo một số

tham số QoS thông dụng nhƣ (băng thông, độ tr ễ). Ngoài ra, các HiG hỗ tr ợ báo hiệu

SS7 trong các k ết nối vớ i mạng PSTN và giao thức báo hiệu điều khiển thờ i gian thực

RTCP cho các luồng VoIP trong miền mạng IP. Các ứng dụng RAS trong các HiG

đƣợ c điều khiển qua giao thức MGCP và chức năng cổng báo hiệu đƣợ c tích hợ p tạicác thiết bị HiQ9200/HiE9200. Các hệ thống chuyển mạch mềm của giải pháp

SURPASS sẵn sàng hỗ tr ợ giao thức điều khiển cổng đa phƣơ ng tiện H.248. Giao thức

điều khiển kênh mang độc lậ p BICC nằm ngoài phạm vi cuốn tài liệu này. Nhƣ vậy, các hệ thống giao thức báo hiệu hiện hành trên mạng NGN Việt nam gồm

có: Hệ thống báo hiệu số 7 hỗ tr ợ cho cả mạng cố định và di động, giao thức điều

khiển cổng đa phƣơ ng tiện MGCP/H.248, một số mạng sử dụng giao thức SIP, báo

hiệu trên các kênh mang IP nhƣ RTP/TRCP và báo hiệu phân bổ nhãn LDP trong miền

IP/MPLS.

6.3 MÔ HÌNH K ẾT NỐI VOIP CỦA VNPT

Tại Việt Nam, từ ngày 1/7/2001 Tổng Cục Bƣu Điện đã cho phép Vietel và

VNPT chính thức khai thác dịch vụ điện thoại đƣờ ng dài trong nƣớ c qua giao thức IP,gọi tắt là VoIP và cho phép VNPT khai thác dịch vụ VoIP quốc tế. Ngày 1/7/2003 Bộ

Bƣu Chính Viễn Thông đã chính thức cho phép các nhà cung cấ p dịch vụ khai thác

dịch vụ điện thoại qua Internet quốc tế. Cho đến nay, đã có 4 nhà cung cấ p dịch vụ

đƣợ c phép cung cấ p dịch vụ VoIP đƣờ ng dài đó là VNPT vớ i dịch vụ 171 và 1717,

Vietel vớ i dịch vụ 178, SPT vớ i dịch vụ 177 và ETC vớ i dịch vụ 179. Các nhà cung

cấ p dịch vụ đã triển khai mạng VoIP trong hầu hết các tỉnh trong cả nƣớ c. Mạng VoIP

171 của tổng công ty bƣu chính viễn thông Việt Nam đã phủ đƣợ c tất cả 61 tỉnh trong

cả nƣớ c và cho phép tất cả các tỉnh thực hiện cuộc gọi 171 quốc tế.Hình 6.2 dƣớ i đây là cấu hình tham khảo mạng VoIP của VNPT (giai đoạn 2) do côngty VTN quản lý. Trong cấu hình này các thiết bị hệ thống mạng VoIP đƣợ c xây dựng

dựa trên nền tảng của mạng truyền dẫn đƣờ ng tr ục quốc gia và mạng truyền dẫn liên

tỉnh trong đó bổ sung thêm các thiết bị VoIP cần thiết (bao gồm Gateway và router) tại

các bƣu điện tỉnh thành. Trong cấu hình này, tại mỗi địa phƣơ ng đƣợ c triển khai dịchvụ VoIP sẽ đƣợ c bổ sung thêm các thiết bị cơ bản bao gồm: một Gateway VoIP (MG)

làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu để tƣơ ng thích giữa mạng IP và mạng PSTN, một

router (EXR) làm nhiệm vụ định tuyến các gói tin thoại đã đƣợ c đóng gói tại Gatewaynguồn tớ i đúng Gateway đích tƣơ ng ứng. Thông thƣờ ng, các thiết bị này đƣợ c đặt gần

tổng đài trung tâm tỉnh.

71



Tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, ngoài các thiết bị cơ bản (Gateway và

router) còn đƣợ c trang bị thêm các phần tử khác để thực hiện các chức năng quản lý và

điều khiển cho toàn bộ mạng lƣớ i bao gồm: HiQ 4000 vớ i một giao diện lậ p trình mở cho phép xây dựng dịch vụ mớ i; hiQ9200/HiE9200 thực hiện chức năng chuyển mạch

mềm; HiR 200 thực hiện chức năng quản lý tài nguyên; HiQ 20/30 đóng vai trò của

gatekeeper và các firewall k ết nối vớ i cổng Internet quốc tế tại Singapore, Hồng Kôngvà Trung quốc. Ngoài ra tại Hà Nội, Đà Nẵng và thành phố Hồ Chí Minh đƣợ c trang

bị các bộ chuyển mạch đa lớ p (Multilayer Switch) cho phép định hƣớ ng các bản tin

theo hƣớ ng đi tối ƣu nhất.

Hình 6.2: C ấ u hình mạng VoIP của VNPT giai đ oạn 2

Hiện nay dịch vụ VoIP mớ i chỉ đáp ứng cho các thuê bao điện thoại. Do đó các đầu

cuối của mạng là các đầu cuối của mạng PSTN và việc đánh số các thiết bị đầu cuối

vẫn đƣợ c thực hiện nhƣ trong mạng PSTN theo chuẩn E.164. Để thực hiện gọi tớ i một

thuê bao khác bằng dịch vụ VoIP, khách hàng chỉ cần quay thêm một mã truy nhậ pdịch vụ tr ƣớ c khi quay số theo cách thông thƣờ ng.

Đối vớ i các thiết bị khác của mạng VoIP nhƣ Gateway và Router VoIP hay

gatekeeper, tuy về mặt logic đó là các thiết bị độc lậ p và mạng VoIP là một mạng độclậ p vớ i mạng Internet nhƣng khi nhìn về mặt vật lý thì các thiết bị này cũng đồng thờ ichính là các thiết bị của hệ thống cho phép truy nhậ p Internet gián tiế p thông qua quay

72



số. Do đó, cách đánh địa chỉ IP cũng sẽ giống vớ i địa chỉ IP của mạng Internet hiệnnay.

Việc báo hiệu giữa các thiết bị mạng PSTN và các Gateway đƣợ c thực hiện bằng hệ

thống báo hiệu SS7. Báo hiệu từ chuyển mạch mềm đến các router biên trong mạng

VoIP đƣợ c thực hiện theo chuẩn H.323 của ITU-T.

Việc định tuyến trong mạng VoIP đƣợ c thực hiện bằng phƣơ ng pháp định tuyến

t ĩ nh thông qua các bảng định tuyến đƣợ c thiết lậ p và đƣợ c cậ p nhật bở i ngƣờ i quản lý

mạng. Cụ thể nhƣ sau:

Đối vớ i cuộc gọi 171 trong nƣớ c: tuỳ theo từng thờ i điểm cụ thể, căn cứ vào mạngđiện thoại IP, Ban Viễn thông sẽ điện điều hành hƣớ ng dẫn các đơ n vị thực hiện

việc định tuyến cuộc gọi 171 trong nƣớ c. Ví dụ, tại thờ i điểm năm 2001 Hải

Phòng, Quảng Ninh định tuyến về POP/VDC tại Hà Nội để đi các tỉnh thuộc khu

vực 2 và 3,... Quảng Ninh định tuyến qua Hải Phòng.

Đối vớ i các cuộc gọi chiều đi quốc tế:

o Vớ i các bƣu điện thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh có

đƣờ ng trung k ế tr ực tiế p vớ i VDC, không có các tổng đài không cho phépthực hiện quay số một giai đoạn (TDX-1B) sẽ thực hiện định tuyến cuộc gọitừ các Host qua VoIP Gateway/VDC sang VoIP Gateway/VTI.

o Vớ i các bƣu điện tỉnh và thành phố khác, các cục bƣu điện trung ƣơ ng

không có trung k ế tr ực tiế p vớ i VoIP Gateway/VDC hoặc các bƣu điện tỉnh,

thành phố có hệ thống tổng đài không cho phép quay số một giai đoạn (ví dụ Hải Phòng) thì cuộc gọi sẽ đƣợ c định tuyến từ các Host sang Toll/VTN sangVoIP Gateway VTI.

o Vớ i các bƣu điện tỉnh, thành phố có các họ tổng đài chỉ cho phép thực hiệnquay số hai giai đoạn sẽ thực hiện lậ p trình số đóng 1711, Min/Max =4digits

Chiều từ quốc tế về: Tất cả các cuộc gọi từ quốc tế về VTI đều định tuyến qua tổng

đài Toll/VTN về Host của các bƣu điện tỉnh thành và các cục bƣu điện trung ƣơ ng.

Trong xu thế phát triển chung, mạng lƣớ i cũng luôn đƣợ c cậ p nhật để phù hợ p vớ ixu hƣớ ng phát triển và phục vụ ngày càng tốt hơ n nhu cầu dịch vụ của khách hàng.Đứng trên góc độ nghiên cứu, các giải pháp công nghệ phụ thuộc vào r ất nhiều yếu tố

gồm: động lực thúc đẩy, xu hƣớ ng dịch vụ, khả năng ứng dụng khoa học k ỹ thuật, hiệu

quả kinh tế và r ất nhiều yếu tố khác. Vì vậy, một số đánh giá dƣớ i đây đƣợ c nhìn nhận

dƣớ i góc độ k ỹ thuật và theo các thông tin phổ biến của VNPT.

Trong lộ trình tiến tớ i mạng NGN, vùng mạng lõi của VNPT đƣợ c cấu trúc trên

công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. MPLS tái sử dụng các thành phần

giao thức cơ bản của TCP/IP và sử dụng cơ chế phân phối nhãn LDP làm cơ chế báohiệu và định tuyến. Do đặc điểm địa lý và kiến trúc phân vùng lƣu lƣợ ng của mạng

viễn thông Việt nam, các nút mạng chính sẽ đƣợ c đặt tại các trung tâm thành phố lớ n,

73



cấu hình mắt lƣớ i không quá phức tạ p, nên giao thức phân phối nhãn ràng buộc định

tuyến CR-LDP hoàn toàn có thể triển khai tại vùng mạng lõi.

Mạng NGN hiện nay dựa trên mô hình máy chủ cuộc gọi phục vụ chủ yếu cho cáccuộc gọi VoIP, nếu hƣớ ng máy chủ cuộc gọi tiế p tục đƣợ c duy trì thì các giao thức báo

hiệu cổng đa phƣơ ng tiện MGCP có lẽ sẽ đƣợ c thay thế bở i MEGACO/H.248 nhằm

tăng hiệu năng mạng vì các tính năng ƣu việt của giao thức này.

Một xu hƣớ ng hội tụ mạng viễn thông đang đƣợ c đề cậ p r ất nhiều trên thế giớ i đó làquá trình hội tụ giữa mạng di động và mạng cố định thông qua phân hệ IMS. Hiện nay,

hệ thống báo hiệu số 7 đang hoạt động r ất tốt trong mạng GSM và có thể sẽ cùng tồn

tại vớ i các giao thức báo hiệu mớ i khác trong các hệ thống di động nhƣ 3G. Vấn đề k ết

nối báo hiệu chéo giữa các vùng mạng trong mạng NGN hiện nay đƣợ c thực hiện trêngiao thức điều khiển kênh mang BICC. Xu hƣớ ng ứng dụng giao thức truyền tải báo

hiệu số 7 SIGTRAN và giao thức khở i tạo phiên SIP cũng sẽ là một vấn đề quan tr ọng

vì hiệu năng k ết nối và khả năng nâng cao chất lƣợ ng dịch vụ của các giao thức báohiệu này.

74



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Lê Ngọc Giao & Nguyễn Tất Đắc, Nghiên cứ u các giải pháp đ iề u khiể n k ế t nố i

và phố i hợ p báo hiệu trong mạng NGN , mã số: 017-2002-TCT-RDP-VT-07,

Viện Khoa Học K ỹ Thuật Bƣu Điện, 2002.

2. Neill Wilkinson, Next Generetion Network Services, John Wiley & Sons Ltd,

England, 2002.

3. Lee Dryburgh, Jeff Hewett, Signaling System No.7(SS7/C7): Protocol,

4.

Architecture, and Services, Cisco Press, 2004.

Travis Russell, Signalling SYSTEM #7 , Mac-Graw Hill, 2000.

5. ITU-T FG Proceedings Part II, Working Group No4, 2005.

6. ATIS Next Generation Network (NGN) Framework, Part III: Standards Gap Analysis, Issue 1.0, 2006.

Documents

Bài Giảng Báo Hiệu - Cô Trà