Môi trường kiến tạo dịch vụ dựa trên giao diện mở

Nếu như trong mạng viễn thông truyền thống, việc phát triển chủ yếu dựa vào các nhà cung cấp thiết bị và hạ tầng mạng thì trong mạng NGN với môi trường dịch vụ mở OSE – Open Service Envi

-

Ngô Thanh Bình

MÔI TRƯỜNG KIẾN TẠO DỊCH VỤ

DỰA TRÊN GIAO DIỆN MỞ

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Mã số: 60.52.70

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2013

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: ………

(Ghi rõ học hàm, học vị)

Phản biện 1: ……… Phản biện 2: ………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Một trong những điều khác biệt của mạng NGN so với mạng viễn thông hiện hữu là

cơ chế, phương pháp phát triển và triển khai dịch vụ Nếu như trong mạng viễn thông truyền thống, việc phát triển chủ yếu dựa vào các nhà cung cấp thiết bị và hạ tầng mạng thì trong mạng NGN với môi trường dịch vụ mở (OSE – Open Service Environment) khả năng kiến tạo dịch vụ (bao gồm cả nghiên cứu – phát triển và triển khai dịch vụ) chia đều cho cả nhà cung cấp thiết bị, hạ tầng mạng, bên thứ ba cung cấp dịch vụ và thậm chí cho cả khách hàng Trong môi trường dịch vụ mở OSE, các giao diện mở giữ một vài trò rất quan trọng

và cùng với các công cụ phát triển liên quan trong xây dựng một mạng kiến trúc dịch vụ mở OSA, trong đó các giao diện lập trình ứng dụng API (Application Programming Interface)

và những nghiên cứu phát triển Parlay được nghiên cứu tìm hiểu kỹ lưỡng trong luận văn này

Phạm vi của luận văn là tiếp cận, nghiên cứu cơ chế, phương pháp kiến tạo dịch vụ trong mạng NGN bao gồm tổ chức hệ thống, các yêu cầu kỹ thuật cần thiết tối thiểu và lợi ích mang lại từ môi trường kiến tạo dịch vụ mở

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là mô hình thực thi kiến trúc dịch vụ mở OSA bao gồm các giao diện mở, các công cụ phát triển và cách thực thi phát triển dịch vụ trong điều kiện thực tế

Phương pháp nghiên cứu của luận văn là việc nghiên cứu lý thuyết thông qua các tài liệu kỹ thuật , các tiêu chuẩn về OSE của ITU-T, 3GPP và việc kiến tạo các dịch vụ dựa trên môi trường mô phỏng

Nội dung của luận văn gồm 3 chương:

Chương I: Môi trường dịch vụ mở OSE trong mạng NGN là các kiến thức tổng quan

về xu thế phát triển dịch vụ trong mạng viễn thông, môi trường dịch vụ mở OSE do ITU-T

đề xuất và xu thế hội tụ dịch vụ trong môi trường NGN-IMS

Chương II: Môi trường kiến tạo dịch vụ dựa trên giao diện mở Parlay/OSA là nội

dung chủ đạo của luận văn Trong chương này đề cập tới các giao diện mở, giao diện lập trình ứng dụng API, mô hình kiến tạo dịch vụ Parlay/OSA Trong kiến tạo dịch vụ mở theo Parlay/OSA, nghiên cứu khung làm việc (Framework), các dịch vụ logic và các chức năng được thực thi trong Parlay/OSA

trên nền Parlay/OSA Trong chương này là các dịch vụ trên nền Parlay/OSA API, môi trường kiến tạo dịch vụ bao gồm ngôn ngữ lập trình, các phần mềm mô phỏng ứng dụng, các thư viện hỗ trợ Trong chương này cũng đề cập đến các vấn đề trong triển khai dịch vụ trong thực tế

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới người hướng dẫn trực tiếp là TS Lê

Ngọc Giao cùng các thầy cô khoa Kỹ thuật điện tử đã tận tâm giúp đỡ tôi hoàn thành tốt

luận văn này

CHƯƠNG 1: MÔI TRƯỜNG DỊCH VỤ MỞ OSE TRONG MẠNG

NGN 1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ trong mạng viễn thông

Viễn thông phát triển từ đầu những năm 1990 với hệ thống mạng GSM và các dịch

vụ cơ bản đơn giản như gọi thoại, gửi SMS, truyền số liệu tốc độ thấp Cùng với sự phát triển của hệ thống mạng viễn thông, các dịch vụ mạng viễn thông cũng ngày càng được cải thiện và nâng cao đồng thời là sự ra đời của cách dịch vụ mới như wap, truyền số liệu tốc độ cao, dịch vụ tương tác… đáp ứng nhu cầu đa dạng và phong phú cho người sử dụng

Hình 1.1: Lịch sử phát triển của mạng viễn thông

Tính đa dạng của yêu cầu dịch vụ và mong muốn các dịch vụ được triển khai trong khoảng thời gian ngắn nhất yêu cầu phải có một cơ sở hạ tầng mạng đầy đủ, điều này khó có thể được đáp ứng trong điều kiện hiện nay Do đó việc kết hợp các cơ sở hạ tầng cũ mới với nhau chính là giải pháp được lựa chọn nhằm đáp ứng tối đa nhu cầu của người sử dụng Các

tổ chức tiêu chuẩn hóa viễn thông như ITU-T, IETF, 3GPP, ETSI… đã đưa ra các mô hình mạng hội tụ nhằm giải quyết vấn đề này

Như vậy có thể thấy rõ rằng các mạng di động, cố định, không dây đều hội tụ với nhau trên môi trường toàn IP Và cùng với xu hướng hội tụ mạng, 3GPP cũng đưa ra xu hướng phát triển dịch vụ như sau:

1.2 Môi trường dịch vụ mở OSE

Môi trường dịch vụ mở OSE cung cấp các tiện ích cho phép kiến tạo dịch vụ nhanh

và mềm dẻo, thực thi và quản lí dịch vụ dựa trên các giao diện chuẩn Việc sử dụng các giao diện chuẩn sẽ cho phép các dịch vụ dựa trên NGN OSE dễ dàng tái sử dụng và có khả năng linh động cao trên mạng cũng như tăng khả năng tiếp cận cho các nhà phát triển và cung cấp ứng dụng

Môi trường dịch vụ mở có các đặc điểm sau:

- Mềm dẻo trong phát triển ứng dụng và các tiện ích được cung cấp bởi nhà cung cấp NGN, nhà cung cấp ứng dụng và các nhà cung cấp dịch vụ khác

- Tiếp cận các tiện ích thông qua giao diện mạng ứng dụng chuẩn hóa ANI được định nghĩa trong ITU-T Y.2012

- Tính di động và tái sử dụng của các tiện ích trong mạng (và từ các mạng khác tới NGN hoặc từ NGN tới mạng khác)

- Thúc đẩy tạo ra các tiện ích mới từ các công nghệ không phải trong môi trường NGN

Hình 1.4: Môi trường dịch vụ mở trong NGN

OSE cho phép các ứng dụng sử dụng các tài nguyên hoặc các dịch vụ của NGN được cung cấp thông qua giao diện mạng ứng dụng ANI Các nhà cung cấp ứng dụng hoặc các nhà phát triển có thể tạo và cung cấp các ứng dụng mới thông qua các giao diện chuẩn hóa tại ANI

1.3 Giao diện mở trong mạng viễn thông

Ngày nay, các dịch vụ, ứng dụng hoặc thông tin do một cá nhân cung cấp thường hạn chế và khá sơ sài Giao diện mở của NGN sẽ cho phép tất cả người sử dụng có thể trở thành một nhà cung cấp chia sẻ nội dung của họ với người sử dụng khác Chẳng hạn, khi xem một chương trình TV, nội dung của người dùng có thể được thêm vào chương trình và phát chồng lên chương trình gốc trong điều kiện nhất định

NGN là xu hướng phát triển tất yếu của mạng viễn thông thế giới trong hiện tại và tương lai Nó tích hợp cả ba mạng lưới: mạng PSTN, mạng không dây và mạng số liệu (Internet) vào một mô hình thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh, hiệu quả trên nền tảng IP

Hình 1.5: Kiến trúc dịch vụ trong mạng NGN

Sự phân chia các lớp dịch vụ và truyền tải cho phép nhà khai thác thêm, nâng cấp hoặc loại bỏ dịch vụ mà không cần can thiệp vào mạng truyền dẫn

Giao diện mở 1 giữa phần tạo dịch vụ và triển khai dịch vụ cho phép chuẩn hóa cách

thức tạo dịch vụ, điều này giúp tạo ra sự linh động cho nhà cung cấp dịch vụ cũng như người sử dụng

Giao diện mở 2 giữa mạng lõi và mạng truy nhập cho phép:

· Thêm hoặc loại bỏ mạng truy nhập mà không cần phải thay đổi mạng lõi

· Cung cấp dịch vụ với chất lượng khác nhau thông qua tất cả các mạng truy nhập

Hiện nay, hầu hết các nhà mạng đều quản lý quá trình tạo và triển khai dịch vụ nhằm tối đa lợi nhuận Tuy nhiên, trong tương lai, các yêu cầu về dịch vụ IP như: chính phủ điện

tử, học tập trực tuyến, ngân hàng trực tuyến … sẽ chiếm phần lớn Khi đó, giao diện mở sẽ cho phép các bên thứ ba phát triển và triển khai các ứng dụng này

CHƯƠNG 2: MÔI TRƯỜNG KIẾN TẠO DỊCH VỤ DỰA

TRÊN GIAO DIỆN MỞ PARLAY/OSA 2.1 Kiến trúc dịch vụ mở

Trong NGN, dịch vụ không tồn tại mãi mãi, một dịch vụ xuất hiện rồi bị loại bỏ nhưng mạng thì vẫn tồn tại Do đó, việc tạo ra dịch vụ phải được chuẩn hóa và được giấu trong sự phức tạp của mạng và chúng ta không cần thiết phải hiểu cấu trúc của mạng mà vẫn

có thể tạo ra được các dịch vụ, ứng dụng… Để làm được điều này chúng ta cần:

Các API mở (Giao diện lập trình ứng dụng) giữa lớp ứng dụng và lớp dịch vụ Các API mở cung cấp chuẩn hóa cho các ứng dụng để thiết lập, thực hiện cuộc gọi, gửi tin SMS hoặc lấy vị trí của một thuê bao Các API được lập trình bằng ngôn ngữ Java và khá dễ dàng

sử dụng Các API mở cho phép chuẩn hóa và tạo dịch vụ dễ dàng các dịch vụ hay ứng dụng độc lập với mạng

Hình 2.1: Giao diện mở và cho phép tạo dịch vụ

Trong môi trường mạng NGN, các dịch vụ dựa trên giao diện mở và kiến trúc mạng

sẽ cho phép sự mở rộng vô cùng lớn cho nhà vận hành, nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng

Một nhà vận hành mạng sẽ không nhất thiết là nhà cung cấp dịch vụ

Một nhà vận hành mạng sẽ không nhất thiết là nhà vận hành mạng từ đầu cuối tới đầu cuối nữa, nó có thể chỉ là nhà vận hành mạng truy nhập hoặc truyền tải

Các dịch vụ là các ứng dụng IT được mạng hóa bao gồm viễn thông, quảng bá và dịch vụ về IP

Một nhà cung cấp dịch vụ cũng có thể là người dùng cuối hoặc bên cung cấp thứ ba Một khách hàng có thể là cá nhân, công ty, hộ gia đình hoặc là một chiếc xe Một nhà cung cấp dịch vụ thứ ba cũng có thể được coi như là một khách hàng đặc biệt sử dụng các dịch vụ cơ bản của mạng như thiết lập cuộc gọi, thông tin vị trí để cung cấp các dịch vụ cao hơn tới người dùng cuối

Parlay/OSA chính là câu trả lời cho các thách thức này Parlay/OSA được chuẩn hóa, bảo mật và là một giao diện mở giữa IT và viễn thông Bạn có thể thực thi các ứng dụng của mình trên miền IT và cũng sử dụng các tiện ích trong mạng viễn thông

Hình 2.3: Kiến trúc mạng logic

4 Call Control

Định nghĩa điều khiển cuộc gọi

từ cơ bản tới hội nghị đa phương tiện

Cuộc gọi hội nghị đa phương tiện không nằm trong 3GPP Rel.4 OSA

5 User Interaction

SCF nhận thông tin về người dùng cuối, thông báo, gửi tin nhắn…

6 User location/User

status

SCF nhận thông tin vị trí và trạng thái

7 Terminal capabilities SCF nhận thông tin về khả năng

của thiết bị người dùng cuối

8 Data session control SCF để điều khiển phiên dữ liệu

9 Generic Messaging SCF để truy nhập vào hòm thư Không nằm trong

3GPP Rel.4 OSA

10 Connectivity

Management SCF về QoS

Không nằm trong 3GPP Rel.4 OSA

Vai trò của khung Framework Parlay/OSA

Khung Parlay/OSA được xây dựng theo ý tưởng từ TINA và cung cấp truy nhập được điều khiển tới SCF, được kết hợp với công nghệ phân phối hỗ trợ mềm dẻo ứng dụng

về vị trí và kịch bản thương mại Hơn nữa, khung framework cho phép nhiều nhà phân phối thiết bị và thậm chí các SCF không được chuẩn hóa, đây chính là điểm mới chủ yếu và khác biệt về dịch vụ

Khung framework Parlay/OSA bao gồm các giao diện với phần lõi gồm:

Ø Quản lý tin cậy và bảo mật: xác thực vùng miền

Ø Đăng ký SCF: đăng ký SCF mới với khung framework

Ø Xưởng SCF: tạo SCF mới ngay lập tức

Ø Khám phá SCF: khám phá các SCF được cung cấp bởi nhà vận hành

Và cũng có các giao diện khung framework cho:

Ø Quản lý toàn vẹn: cân bằng tải, quản lý lỗi, heartbeat

Ø Cảnh bảo sự kiện: cảnh báo cho các sự kiện nhất định (đăng ký mới SCS)

Ø Quản lý hợp đồng: quản lý các thỏa thuận giữa các vùng miền (ví dụ: giữa nhà cung cấp dịch vụ và nhà vận hành)

Để hiểu rõ phần lõi của khung framework thì tốt hơn hết là nhìn vào toàn bộ qui trình kinh doanh mà một SCS mới được cài đặt và một ứng dụng bắt đầu sử dụng các khả năng được cung cấp bởi SCS này Kịch bản được phác thảo trong hình vẽ 2.6 Giả sử rằng SCS

thực hiện SCF điều khiền cuộc gọi đa nhóm Ta có thể chia thành ba giai đoạn là:

1 Đăng ký

Trong phần này một SCF mới được thêm vào

Đầu tiên SCS liên lạc với khung framework và yêu cầu giao diện đăng ký của nó Khung framework sau đó sẽ trả lại một tham chiếu tới nó Chúng là bước 1-2 trong hình vẽ Tiếp theo SCS điều khiển cuộc gọi đa nhóm sử dụng giao diện này để xuất bản loại SCF của

nó, trong trường hợp này là điều khiển cuộc gọi đa nhóm và khả năng của nó, ví dụ bao nhiêu nhóm mỗi cuộc gọi mà phương pháp này có thể xử lý SCS sẽ cung cấp cho khung framework với tham chiếu của riêng nó (gọi là xưởng dịch vụ) thông qua giao diện đăng ký Đây là bước 3 trong hình vẽ Tại thời điểm này khung framework và SCS đã biết lẫn nhau

2 Thiết lập thỏa thuận dịch vụ

Trong phần này các điều kiện mà một ứng dụng được cho phép để sử dụng SCS được thiết lập

Từ thời điểm này, điều hành khung framework có thể nhập vào các điều kiện thông qua đó một ứng dụng được cho phép để sử dụng SCS Một trong những điều kiện này là ứng dụng X chỉ được cho phép sử dụng tối đa 4 nhóm mỗi cuộc gọi Tất cả các thông tin này được lưu giữ trong thỏa thuận dịch vụ và thông tin được nhập vào thông qua hệ thống quản

lý

3 Thiết lập kết nối run-time

Trong giai đoạn này kết nối run-time giữa ứng dụng và SCS được thiết lập

Bước cuối cùng xảy ra khi một ứng dụng liên lạc với khung framework và sử dụng giao diện khám phá để tìm ra SCF nào được hỗ trợ (bước 4-6) Giả sử rằng ứng dụng muốn

sử dụng SCF điều khiển cuộc gọi đa nhóm và nó muốn điều khiển cuộc gọi với tối đa 4 nhóm mỗi cuộc gọi Ứng dụng sẽ hỏi khung framework thông qua giao diện khám phá trả

về tất cả các SCF thực thi mà đáp ứng yêu cầu 4 nhóm mỗi cuộc gọi

Khung sau đó sẽ kiểm tra thỏa thuận dịch vụ để tìm ra ứng dụng có được cho phép để

sử dụng SCF điều khiền cuộc gọi đa nhóm hay không Nếu là trường hợp này, nó sẽ trả lại một danh sách các thực thi của điều khiển cuộc gọi đa nhóm mà có thể xử lý được ít nhất 4 nhóm mỗi cuộc gọi Ví dụ có thể có hai SCS điều khiển cuộc gọi đa nhóm, trong khi một cái

có thể xử lí tới 8 nhóm mỗi cuộc gọi và cái còn lại xử lí 6 nhóm mỗi cuộc gọi Khi thông tin

về khả năng của SCS được cung cấp tới ứng dụng, nó có thể chọn lựa ra một SCS từ trong danh sách (bước 7) Trong trường hợp này thì hầu hết là SCS thứ hai sẽ có chi phí thấp hơn

để sử dụng Tiếp theo, khung framework sẽ yêu cầu SCS xác định tạo ra một SCF được sử dụng bởi ứng dụng Khung framework cũng sẽ gửi thông tin về điều kiện mà để ứng dụng

sử dụng SCF này, ví dụ tối đa 4 nhóm được cho phép mỗi cuộc gọi (hình vẽ) SCS sẽ tạo SCF ngay lập tức và trả về một tham chiếu tới khung framework (bước 9) Khung framework sẽ trả nó về ứng dụng (bước 10) Từ thời điểm này ứng dụng có thể sử dụng SCF điều khiển cuộc gọi đa nhóm

Hình 2.6: Đăng ký dịch vụ và khám phá

2.2.3 Parlay X

Để cung cấp một API đơn giản cho nhà phát triển web, Parlay X API được hình thành vào năm 2001 để cung cấp sự tóm tắt và khả năng ở mức cao hơn mà Parlay API không có Parlay API phục vụ cho các mặt như cố định, di động và mạng gói nhưng không

hỗ trợ SMS Lập trình trên giao diện Parlay để cung cấp dịch vụ đơn giản như Click-to-Dial

là phức tạp do tương tác của các thành phần khác nhau và giao diện

Do thực tế rằng Parlay X cung cấp các khả năng nhất định, một vài tiện ích sẽ không được trung gian qua Parlay gateway và thay vì đó sẽ khả dụng trên lớp tài nguyên Hình vẽ 2.11 mô tả các điểm chính của Parlay X

Hình 2.9: Kiến trúc Parlay X

Hình vẽ 2.10 bên dưới chỉ ra ứng dụng Click-to-Dial sử dụng Parlay X Trong ví dụ này bản tin MakeCallRequest() được gọi trên Parlay X API ThirdPartyCallWebService, nó tạo yêu cầu để thiết lập một cuộc gọi thoại giữa hai địa chỉ (người gọi và người được gọi),

nó chỉ ra ứng dụng được cho phép để kết nối chúng Kết quả của yêu cầu này được trả lại trong bản tin 5 là MakeCallResponse() trả lại một nhận dạng cuộc gọi cho cuộc gọi được tạo Nhận dạng cuộc gọi được sử dụng bởi ứng dụng dịch vụ logic như là một tham số cho GetCallInformationRequest() GetCallInformationRequest() sau đó sẽ được gọi để nhận thông tin về trạng thái cuộc gọi, dó đó ứng dụng cung cấp dịch vụ logic có thể phải gọi nó nhiều lần trước khi nhận phản hồi cuộc gọi đang trong quá trình Khi gọi MakeCallRequest() trên ThirdPartyCallWebService, nó trao đổi thông tin với Parlay gateway với các bản tin 3-30 Chuỗi bản tin này tương tự bản tin 3-21 trong phần trước

Hình 2.10: Dịch vụ Click-to-Dial sử dụng Parlay X API