Phát triển dịch vụ trên mạng NGN dựa trên API

⁄‹ đáp ứng tốt và thỏa mãn các yêu cầu của khách hàng về những dịch vụ có độ tích hợp cao, các dịch vụ đa phương tiện với các tính năng Tuy vậy, việc phát triển các dịch vụ vẫn còn mang

BO GIAO DUC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BUU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIÊN THÔNG

mo

NGUYEN QUOC HUY

PHAT TRIEN DICH VU TREN MANG NGN DUA

TREN API

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

MA SO: 60.52.70

LUAN VAN THAC SY KY THUAT

Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Ngọc Giao

MO DAU Luận văn được hoàn thành tại:

Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Cùng với sự phát triển của xã hội là nhu cầu thông tỉn ngày

Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam càng đòi hỏi cấp bách đối với cuộc sống con người Hiện tại và trong

thời gian tới, nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ thoại, phi thoại,

Người hướng dẫn khoa học: Internet và đặc biệt là các loại hình dịch vụ băng rộng ngày một tăng

š : và không thể tách rời đời sống xã hội Cùng với đó là sự phát triển

TS Lê Ngọc Giao

mạnh mẽ của viễn thông và công nghệ thống tin với những thành tựu

có đột phá đã đem lại một kỉ nguyên mới cho loài người — kỉ nguyên

Phản biện 1:

-ˆ Vộc há tp h hp x4 xietxði ni v5 s§r he 36 se cớ RA SEIBOIERTOIIE BAO truyền thông số Sự ra đời của Mạng thế hệ mới - NGN đã phần nào

= ⁄‹ đáp ứng tốt và thỏa mãn các yêu cầu của khách hàng về những dịch

vụ có độ tích hợp cao, các dịch vụ đa phương tiện với các tính năng

Tuy vậy, việc phát triển các dịch vụ vẫn còn mang tính chuyên biệt

hóa và đòi hỏi các nhà phát triển ứng dụng phải có sự am hiểu tường

Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đông châm luận văn tại Học bar We Me OS G0 0w Pe pel arian

viện Công nghệ Bưu chính Viên thông , : 2 : các i i pare

Vào lắC: giờ ” ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại: Kiến trúc Parlay/OSA và giao diện lập trình mở Parlay/OSA

Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông API ra a có thê cho phép chúng ra giải quyết những khó khăn nói

trên Kiên trúc này là một kiên trúc chuân cho phép xây dựng các tập API có tính mở qua đó các nhà phát triển ứng dụng, dịch vụ muốn sử dụng các năng lực của các mạng khác nhau để xây dựng các ứng dụng chỉ cần truy nhập và sử dụng tập các tập API chuẩn, mở được xây dựng sẵn-Các tập API này là các giao diện truy nhập tới năng lực của các mạng mà các nhà điều hành mạng cung cấp Chính vì điều

này mà việc phát triển các ứng dụng viễn thông trở nên dễ dàng và linh hoạt hơn rất nhiều bởi chúng khô êự›cÀ0phâha8/hiêu(sất£\ THONG

TRUNG TAM THONG TIN THU VIEN

Ine-VL.00te# pineal |

các mạng bên dưới đồng thời cho phép sử dụng năng lực của rất

nhiều mạng khác nhau trong cùng một ứng dụng, tạo nên tính sáng

tạo và đa năng của dịch vụ

Với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu về việc phát triển dịch vụ

trên môi trường API trong NGN, tác giả đã thực hiện bản luận văn có

tựa đề “Phát triển dịch vụ trén mang NGN dua trén APT’

Trong khuôn khổ bản luận văn này, tác giả sẽ tập trung chủ yếu vào

các vấn dé sau:

Chương 1: Nói đến xu hướng phát triển mạng và dịch vụ viễn thông

từ đó đưa ra những bất cập đang tồn tại trong mạng viễn thông hiện

nay đối với nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông đang bùng phát hiện

nay Tiếp đó, giới thiệu tổng quan kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp —

NGN và cơ chế phát triển dịch vụ trong NGN

Chương 2: Nội dung chính của phần này là các môi trường phát

triển dịch vụ dựa trên API, tình hình chuẩn hóa và các giao diện lập

trình ứng dụng mở được các tổ chức chuân viễn thông quốc tế như

3GPP, ETSI, cùng các hãng cung cấp giai pháp viễn thông lớn

trên thế giới

Chương 3: Tập trung về mô hình phát triển dịch vụ theo Parlay, các

thành phần cấu trúc của Parlay/OSA cũng như mô tả việc phát triển

và phương thức làm việc của các dịch vụ và các xu thế phát triển tiếp

theo hướng đến mạng hội tụ

Và cuối cùng là phần kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo của

luận văn

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN VÀ PHÁT TRIÊN DỊCH VỤ

TRONG NGN

Chương 1 giới thiệu chưng về mang thế hệ kế tiếp - NGN, xu hướng phát triển dịch vụ và kiến trúc phát triển dịch vụ trong NGN 1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ và mạng viễn thông

Mong muốn của rất nhiều khách hàng là được triển khai các dịch vụ mới của mạng trong khoảng thời gian ngắn nhất Những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông không có đủ thời gian để xây dựng cơ sở hạ tầng mạng mới và như vậy sự kết hợp cơ sở hạ tầng mới và cũ là giải pháp đầu tiên được đưa ra Kết hợp cơ sở hạ tầng để truyền tín hiệu trên nhiều phương tiện truyền dẫn và đáp ứng được tối đa nhu cầu của người dùng về các loại hình truyền thông (thoại, âm thanh, dữ liệu, Internet, video, truy nhập không dây, .) với một nhà cung cấp

dịch vụ Để thực hiện điều này, các tổ chức chuẩn hóa viễn thông như ITU-T, IETF, 3GPP, ETSI đã đưa ra các mô hình mạng hội

tụ, mỗi tổ chức tiếp cận vấn đề hội tụ mạng từ một khía cạnh riêng

ITU-T tiép cận vấn dé mạng hội tụ từ khía cạnh mạng cố định

PSTN/ISDN, IETF tiép cận từ khía cạnh mạng Internet, trong khi đó 3GPP và ETSI tiếp cận vấn đề từ khía cạnh mạng di động thế hệ 3 3GPP đưa ra mô hình khai quát về hội tụ mạng như hình 1.1.

1XEVDV

iS gaa || 1-958 | °DME2900 | | 4x rvpo

Mạng không dây

PSTN

em (oar J wa] [em | 4

+, mai

Hình 1.1 Xu hướng hội tụ mạng của 3GPP

Theo 3GPP, tất cả các mạng trên sẽ được hội tụ lại thành một mạng

băng rộng chung thống nhất với công nghệ truyền tải lõi IP Và

3GPP cũng đưa ra mô hình hội tụ dịch vụ như hình 1.2:

Dịch vụ định vị

Điều khiển từ xa

jie +>

băng rộng

Hình 1.2 Xu hướng phát triển dịch vụ mạng của 3GPP

1.2 Mạng thế hệ kế tiếp - NGN

NGN duoc ITU-T dinh nghia nhu sau: “Mang thé hé ké tiép la mạng dựa trên nên gói có thể cung cấp các dich vu truyền thông và

có thể tận dụng được các dải băng tân rộng, các công nghệ truyền tải với QoS cho phép và ở đó các chức năng liên quan đến dịch vụ sẽ độc lập với các công nghệ truyễền tải ở lớp dưới NGN cho phép

người dùng truy nhập không hạn chế tới các nhà cung cấp dịch vụ

viễn thông khác nhau NGN hỗ trợ tính lưu động nói chung đề có thé cưng cắp dịch vụ thích hợp và rộng khắp tới các người dùng

Mô hình kiến trúc NGN do ETSI đưa ra được mô tả trong hình 1.3

(e.g

PSTN)

Mạng truyền tải lõi

Hình 1.3 Kiến trúc mạng NGN

Mô hình NGN dựa trên tiêu chí phân tách lớp dịch vụ với lớp truyền tải Do đó, nhà cung cấp dịch vụ có thể đưa vào các dịch vụ mới mà

không cần quan tâm đến việc thay đổi lớp truyền tải như hình 1.4

Lớp ứng dụng/dịch vụ (Application/Service)

RESP RN I

Hình 1.4 Mô hình phân lớp chức năng trong NGN

1.2.4 Kiến trúc hỗ trợ phát triển dịch vụ trong NGN

Trong lịch sử phát triển của mạng viễn thông, có rất nhiều kiến trúc

hỗ trợ phát triển dịch vụ Tuy nhiên trong bất kỳ kiến trúc nào, ba

khái niệm quan trọng nhất không thể thiếu đó là CA (Call Agent), SL

(Service Logic) và API (Application Programming Interface) Dựa

trên sự tương quan về vị trí giữa hai thành phần này, các kiến trúc

phát triển dịch vụ có thể được chia thành: kiến trúc tích hợp, kiến

trúc phân tán đơn giản và kiến trúc thực thể dịch vụ trung gian như

hình 1.5

7

Thực thể điều

khiên dịch vụ Service

Thực thê điều khiển dịch vụ

Logic

`

Ầ

bs Seah bans SÂ TL s ecosarE ke plfcsosesvễ Call

Thực thê điều Thực thể điều

khiên cuộc gọi khiên cuộc gọi

a Kiến trúc b.Kiến trúc c Kiến trúc thực

gian

>

A

Hình 1.5 Kiến trúc hỗ trợ phát triển dịch vụ qua các thế hệ 1.3 Kết luận chương

Chương mở đầu đã giới thiệu tổng quan về các xu hướng phát triển

mạng và dịch vụ và NGN Bên cạnh đó, đi vào tìm hiểu về kiến trúc

phát triển dịch vụ trong NGN để hỗ trợ cho các nhà phát triển và các nhà cung cấp dịch vụ thứ 3 có thể tiếp cận xây dựng và triển khai các dịch vụ trên NGN Chương tiếp theo sẽ sâu hơn vào mô trường kiến

trúc dịch vụ dựa trên API trong NGN

Chương 2

MOI TRUONG KIEN TRUC DICH VU DUA TREN API Chương 2 giới thiệu về môi trường phát triển dịch vụ dựa trên API, về các loại giao diện lập trình ứng dụng mở cho việc phát triển dịch vụ và một vài kiến trúc hội tụ dịch vụ mở đã có

2.1 Môi trường phát triển dịch vụ dựa trên API Hình 2.1 đưa ra một số thuộc tính quan trọng khác của kiến trúc dịch

vụ thế hệ sau, như tính tin cậy của nó trên các giao diện và kiến trúc

* ME

4 SGCE MGCP

eae Truy nhập, dịch vụ

„SP

*pebce

Điểu khiển

kết nối

=

Hình 2.1 Kiến trúc phân lớp/giao diện dịch vụ mở

Giao diện chung

mở)

Môi trường phát triển mở dựa trên giao diện lập trình ứng dụng sẽ cho phép các nhà cung cấp dịch vụ, các nhà phát trién ứng dụng, và

người sử dụng đầu cuối tiềm năng tạo và giới thiệu các ứng dụng

một cách nhanh chóng Nó sẽ làm tăng khả năng giới thiệu các dịch

vụ mới bằng cách đưa đến nhà cung cấp dịch vụ nhiều khả năng điều khiển hơn trên xử lý hướng dẫn dịch vụ và cho phép sử dụng lại các thành phần ứng dụng đang tồn tại Nó cũng sẽ mở ra các cơ hội tạo

và phân phối dịch vụ đến các khách hàng rộng lớn

2.2 Quá trình chuẩn hóa API của các tổ chức quốc tế 2.2.1 Parlay Group và các tô chức tham gia cộng đồng Parlay Parlay Group là một tổ chức đa đối tác trong lĩnh vực truyền thông được thành lập để phát triển các API chuẩn, độc lập với công nghệ

và có tính mở cho phép các nhà phát triển ứng dụng có thể hoạt động trên đa nền tảng mạng Các tô chức chuẩn cộng tác với Parlay trong việc xây dựng kiến trúc Parlay/OSA gồm có:

e The European Telecom Standards Insfitute (ETSI): với

912 thành viên từ 54 quốc gia trên thế giới được tập hợp cho

việc chuẩn hóa toàn cầu trong lĩnh vực viễn thông và IT

e The Third-Generation Partnership Project (3GPP) la mét

tổ chức trung tâm bao gồm cả ETSI, 3GGP được thành lập nhằm tập trung vào lĩnh vực mạng không dây thế hệ thứ 3 (3G) dựa trên GSM và các công nghệ radio liên quan Hiện

nay đã được mở rộng tới GPRS và EDGE

Ngoài ra, còn rất nhiều các hãng từ nhà cung cấp thiết bị và giải pháp mạng viễn thông cũng như các nhà cung cấp dịch vụ, các doanh

nghiệp hiện nay như Ericsson, Siemens, IBM, Surpass, Lucent, AePona tham gia vào việc hiện thực hóa kiến trúc Parlay/OSA

2.2.2 Lịch sử ra đời và phát triển của kiến trúc Parlay/OSA

Tổ chức Parlay được thành lập vào tháng 3, 1998 và với tên gọi ban

đầu DGM&S từ sự hợp tác của 5 công ty bao gồm: BT, Microsoft,

Nortel, Siemens va Ulticom Va Parlay Group dua ra dac ta phién

bản đầu tiên với tập các SCF hạn chế cả về mặt số lượng và tính

năng Cùng với sự phát triển của các công nghệ mạng lõi, năng lực

của các mạng cũng được ra tăng và sự tham ra rộng rãi của các tổ chức chuẩn viễn thông quốc tế như 3GPP, ETSI cùng các hãng cung cấp hạ tầng và giải pháp viễn thông lớn trên thế giới như Siemens,

Ericsson, Lucent, IBM, Cho tới nay Parlay lên tới phiên bản 6.0

với tập các SCF rất đa dạng và khá đầy đủ với hệ thống các tài liệu

đặc tả và ánh xạ chỉ tiết được phổ biến rộng rãi cho các nhà phát triên

Hình 2.2 Các phiên bản phát triển của Parlay

Bên cạnh đó, Parlay Group đã cho ra đời một tập webservice mới có

tên gọi Parlay X vào năm 2003 với phiên bản Parlay X 1.0 Day 1a một tập API rút gọn hơn và hướng tới cộng đồng đông đảo các nhà

phát triển Dịch vụ thương mại đầu tiên trên nền tảng Parlay X được triển khai vào tháng 9, 2004 bới British Telecom và Spint Từ đó đến

nay, Parlay X cũng được tô chức Parlay Group tiến hành chuẩn hóa

11

song song Va hién tai, Parlay X đang được hoàn thiện với Version

4.0

2.3 Các giao diện lập trình ứng dụng mở việc phát triển ứng

dụng viễn thông thế hệ mới

Mục đích của các API trong mạng viễn thông là cung cấp cho các

nhà phát triển thứ 3 khả năng phát triển các dịch vụ mới một cách linh hoạt Các APIs chuẩn tạo điều kiện cho việc thiết lập các dịch vụ

có thể sử dụng tới khả năng của nhiều mạng khác nhau, thay cho

những dịch vụ mạng tính độc quyền của nhà cung cấp trước đây Do vậy một trong những nguyên tắc cơ bản trong mạng NGN là thiết kế những giao diện lập trình ứng dụng mang tính mở và chuẩn, cho

phép mọi nhà phát triển dịch vụ có thé dé dang str dung để truy nhập

vào cơ sở hạ tâng mạng

Trong phần này sẽ đưa ra một số Open APIs chuẩn và các ngôn ngữ kịch bản thông dụng hiện nay đang được phát triển rộng rãi cho mạng NGN trên thế giới Có thể điểm qua như Parlay/OSA APIs, Parlay X, CPL-Call Processing Language, SIP Servelet, JAIN, JAIN

SIP Little, Web Services

2.4 Một số kiến trúc hội tụ dịch vụ mở trước Parlay/OSA

Khi khái niệm mạng NGN ra đời, đi cùng đó là khái niệm về kiến trúc hội tụ dịch vụ mở Trước đó, đã có một số kiến trúc hội tụ dịch

vụ tiêu biêu sẽ được đê cập đên bao gôm:

e PINT (PSTN and Internet Internetworking) 14 m6t m6 hinh

được định nghĩa bởi tổ chức IETF - Internet Engineering Task Force Tiếp cận PINT sử dụng một cách có hệ thống mạng thông

minh đó là việc thống nhất giữa PSTN và Internet.

12

Ý tưởng của PINT là việc người sử dụng có thể kiểm soát các

chức năng của PSTN từ điểm cuối truy nhập Internet của họ

e SPIRITS — Service in the PSTNIN Requesting Internet

$ervice xác định cách mà các dịch vụ được hỗ trợ bởi các thực

thé mạng IP được thực hiện từ mạng PSTN/IN SPIRITS được

định nghĩa bởi IETF - SPIRITS Working Group

Ý tưởng của SPIRITS là một sự kiện chắc chắn Xảy ra trong

mạng PSTN sẽ dẫn tới một sự kiện xảy ra trong mang IN Su

kiện này khởi động có thứ tự để sử dụng các dịch vụ của mạng Internet từ PSTN SPIRITS mô tả các kiến trúc và giao thức cho việc truyền tải an toàn théng tin tir PSTN/IN vao mang IP Dap ứng có tính tùy chọn từ mang IP vao mang PSTN/IN

2.5 Kết luận chương

Chương 2 đã giới thiệu về môi trường phát triển dịch vụ dựa trên

API cũng các giao diện lập trình ứng dụng mở cho việc phát triển ứng dụng/dịch vụ trên NGN Cũng như giới thiệu qua về Parlay/OSA

và quá trình chuẩn hóa nó của tổ chức Parlay Chương tới chúng ta sẽ

cùng tiếp cận môi trường phát triển dịch vụ Parlay/OSA và thực hiện

xây dựng dịch vụ trên NGN với Parlay/OSA

15

Chương 3

PHÁT TRIÊN DỊCH VỤ TRÊN NGN DỰA TRÊN

PARLAY/OSA APIs Chương này sẽ tiếp cận kiến trúc hội tụ dịch vụ mở Parlay/OSA, việc

phát triển dịch vụ trên NGN dựa trên Parlay/OSA APIs và mô tả việc phat trién dich vu theo kiến trúc kiến trúc Parlay/OSA thông qua việc

xây dựng thử nghiệm hệ thống Parlay Gateway

3.1 Kiến trúc hội tụ dịch vụ mở Parlay/OSA

“Sự ra đời của kiến trúc chuẩn Parlay/OSA là câu nối giữa lĩnh vực công nghệ thông tin và công nghệ viễn thông ”

IT Domain

Application 1 Application 2 | | Application n

Application Servers XS? Open API's (CORBA)

CV Parlay/OSA Gateway J

Networks

ong

5 eer es

Telecom Domain

Hình 3.1 Vai trò/vị trí của Parlay/OSA trong công nghệ truyền

thông hiện nay Trong hệ thống NGN, để cung cấp được các Parlay API, cần có một phần tử nữa là Parlay Gateway đóng vai trò như trung gian giữa tầng điều khiển và tầng ứng dụng Hình 3.2 cho thấy vị trí và chức năng

của Parlay Gateway trong mạng truyền thông thế hệ mới.

14

Với các giao diện cùng các giao thức chuẩn được ánh xạ lên từ các

giao thức mạng như SIP, INAP, CAMEL,CAP tầng ứng dụng có

thể giao tiếp với Parlay Gateway thông qua các Parlay APIs và sử

dụng các năng lực mạng đã được ánh xạ cho việc phát triển dịch vu

3rd Party Applications

| url Parlay Client

š$019/009000NSW0W99/0090900/0 9020908

Ñ ram E3 Tang cúc:

Hinh 3.2 Vi tri cia Parlay/OSA trong NGN

Parlay Group hướng tới việc xây dựng các APIs có tính mở, qua đó

các ứng dụng có thê yêu cầu các Service hay $SCF được cung cấp

hoặc tương tác với một mạng viễn thông nào đó Mục đích của

Parlay/OSA APIs như đã đề cập cho phép các nhà phát triển dịch vụ

xây dựng các ứng dụng độc lập với các nền tảng mạng và cho phép

các doanh nghiệp tự tạo ra các dịch vụ giá trị gia tăng sử dụng trong

các hạ tầng mạng viễn thông

Parlay/OSA đóng vai trò trung gian giữa mãng lõi và các ứng dụng

IT cho viễn thông Kiến trúc này định nghĩa 3 kiểu thành phần : Ứng

dụng, máy chủ cung cấp dịch vụ và Framework

15

3Ÿ pany AS

] [ Parlay/OSA API

ceeeoeakbdeeeeeesecgbEreeescesEEc>e-crerreesecezEo -e

| Framework SCF; SCFi Bọ: SCFa '

' Parlay/OSA Gateway

Giao thức điều

khiển cuộc gọi

Hạ tầng viễn thông

Hình 3.4 Kiến trúc logic của Parlay/OSA Parlay/OSA là một kiến trúc mở, Parlay Gateway là một hệ thống động và tập các API đang ngày càng được mở rộng cũng như các SCF Đến nay, Parlay/OSA đã cho ra đời phiên bản thứ 6 Các đặc tả Parlay/OSA APIs của Parlay bao gồm 2 tập:

e Dic ta API (3GPP TS 29.198): Gém các tài liệu giới thiệu và

tài liệu đặc tả các giao diện, tham số cùng các mô hình trạng thái cho các API bằng ngôn ngữ UML Các lớp giao diện UML cùng

các phương thức, tham số, các dạng dữ liệu liên quan Giao diện được đặc tả bằng ngôn ngữ IDL và Java

e Anh xa cdc đặc tả tới các giao thức mạng (3GPP TR 29.998):

Bao gồm các tài liệu mô tả các ánh xạ có thể từ các API vào các

giao thức viễn thông hiện nay như SIP, INAP, CAP, MAP.,

16

3.2 Xây dựng và phát triển dịch vụ trên NGN dựa trên Parlay/OSA APIs

3.2.1 Nguyên tắc phát triển dịch vụ/ứng dụng Parlay

Việc phát triển dịch vụ/ứng dụng Parlay có thể được minh họa thông

qua hình 3.10

Application Server

CORBA, WSDL

NGN Domain

Hình 3.10 Nguyên tắc phát triển ứng dụng Parlay Trong đó Parlay Gateway cung cấp các giao diện năng lực mạng dưới dạng các API thông qua các ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu như

CORBA IDL, WSDL Sau đó thông qua trình biên dịch IDL, các

giao diện trong mã IDL sẽ được ánh xạ sang các mã của các ngôn ngữ lập trình thông dụng như C, C++, Java, Ứng dụng Parlay hay còn được gọi là Parlay client nằm trên máy chủ ứng dụng sẽ sử dụng các IDE và cung cấp cho nhà lập trình/phát triển dịch vụ môi trường

17

lập trình đồ họa qua đó tương tác với các Parlay APIs thông qua ngôn ngữ lập trình đã lựa chọn

3.2.2 Truyền thông giữa Parlay/OSA Gateway với mạng NGN Với vai trò là trung gian trong giữa giao tiếp giữa tầng ứng dụng với các mạng bên dưới, Parlay thực hiện việc chuyên các yêu cầu và

phản hồi từ phía ứng dụng xuống mạng và ngược lại chuyển các yêu

cầu và phản hồi từ mạng lên ứng dụng Các quy tắc giao tiếp giữa Parlay Gateway và mạng thông qua các giao thức mạng như SIP với mạng IP phục vụ truyền thông đa phương tiện, INAP/CAP với mạng

PSTN, MAP/CAMEL cho các mạng di động Có thê hình dung điều

trên qua hình 3.11 Trong đó, để có thê giao tiếp với các mạng bên dưới và ánh xạ năng lực các mạng vào các SCF thì trong việc thực thi Parlay Gateway phải thực hiện 2 tầng đó là Native Protocol Stack

va Protocol Adaptation

Hình 3.11 Giao tiếp giữa Parlay Gateway và các mạng bên dưới