Đồ án Tốt nghiệp CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG NGN

MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MUC BẢNG BIỂU LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGN 1.1.Giới thiệu chung 1.2. Cấu trúc mạng 1.2.1. Cấu trúc chức năng của mạng NGN 1.2.1.1. Lớp truy nhập và Lớp truyền tải 1.2.1.2. Phần truyền thông 1.2.1.3. Lớp điều khiển 1.2.1.4. Lớp ứng dụng 1.2.1.5. Lớp quản lý 1.2.2. Cấu trúc vật lý 1.2.2.1. Cấu trúc vật lý NGN 1.2.2.2. Các thành phần mạng và chức năng 1.3 Kết luận chương CHƯƠNG II. CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG NGN 2.1. Bộ Giao thức H.323 2.1.1. Bộ Giao thức H.323 2.1.1.1. Thiết bị đầu cuối 2.1.1.2. Gatekeeper 2.1.1.3. Khối điều khiển đa điểm MCU 2.1.2. Tập giao thức H323 2.1.2.1 Báo hiệu RAS 2.1.2.2. Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225 2.1.2.3. Giao thức H.245 2.1.3. Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi 2.1.3.1. Thiết lập cuộc gọi 2.1.3.2. Khởi tạo liên kết và trao đổi khả năng 2.1.3.3. Thiết lập kênh truyền ảo 2.1.3.4. Cung cấp dịch vụ 2.1.3.5. Giải phóng cuộc gọi 2.2 .Giao thức khởi tạo phiên SIP 2.2.1. Khái quát về SIP 2.2.2. Các bản tin của SIP 2.2.3. Khả năng tìm gọi song song của SIP 2.2.4. Các quá trình thiết lập cuộc gọi của SIP 2.2.5. So sánh giữa H.323 và SIP 2.2.6. SIP-T 2.3. Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang BICC 2.3.1. Tổng quan về BICC 2.3.2. Kiến trúc của BICC 2.3.2.1. Mô hình mạng 2.3.2.2. Mô hình giao thức 2.4. Giao thức điều khiển truyền thông MGCP và MEGACO 2.4.1. MGCP 2.4.1.1. Kiến trúc của MGCP 2.4.1.2. Sử dụng giao thức SDP 2.4.1.3. Các lệnh và các đáp ứng của MGCP 2.4.1.4. Các sơ đồ cuộc gọi 2.4.2. MEGACO 2.5 Kết luận chương CHƯƠNG III: TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI NGN TẠI VIỆTNAM 3.1. Giới thiệu giải pháp SURPASS của SIEMEN 3.2. Tình hình triển khai dịch vụ NGN ở VIỆT NAM 3.2.1. Nguyên tắc tổ chức mạng NGN 3.2.2 . NGN thực tế đã và đang triển khai của VNPT 3.2.3. Hoạt động NGN của VNPT 3.2.4. NGN của VNPT hiện tại và triển khai trong thời gian tới 3.3 Kết luận chương KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO

CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG NGN

2/ Giáo viên hướng dẫn: DƯƠNG THANH TÚ

3/ Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứu:

Chương I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN

Chương II : CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG NGN

Chương III : TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI NGN TẠI VIỆT NAM

Kết luận

4/ Tài liệu, dữ liệu tham khảo (dự kiến)

- TS Nguyễn Tiến Ban, ThS Nguyễn Thị Thu Hằng, “Tổng quan về viễn

thông”, tài liệu giảng dạy, Học viện CNBCVT, năm 2009

- Mạng viễn thông thế hệ sau – NGUYỄN QUÝ MINH HIỀN nhà xuất bản

Bưu Điện 2002

- Website các vấn đề trong m 56ạng NGN

6/ Ngày giao đề tài: …… /…./20…

7/ Ngày nộp quyển: …… /…./20…

Hà Nội, ngày…… tháng…… năm 2011

TRƯỞNG KHOA

(Ký, ghi rõ họ tên)

Điểm: (Bằng chữ: )

Hà Nội, ngày…… tháng…… năm 2011 Giáo viên hướng dẫn

Điểm: (Bằng chữ: )

Hà Nội, ngày…… tháng…… năm 2011 Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

CÁC TỪ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC HÌNH VẼ viii

DANH MUC BẢNG BIỂU ix

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGN 2

1.1.Giới thiệu chung 2

1.2 Cấu trúc mạng 2

1.2.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN: 2

1.2.1.1 Lớp truy nhập và Lớp truyền tải 4

1.2.1.2 Phần truyền thông: 5

1.2.1.3 Lớp điều khiển: 6

1.2.1.4 Lớp ứng dụng: 7

1.2.1.5 Lớp quản lý: 7

1.2.2 Cấu trúc vật lý 8

1.2.2.1 Cấu trúc vật lý NGN 8

1.2.2.2 Các thành phần mạng và chức năng 9

1.3 Kết luận chương: 15

CHƯƠNG II CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU 16

VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG NGN 16

2.1 Bộ Giao thức H.323 16

2.1.1 Bộ Giao thức H.323 17

2.1.1.1 Thiết bị đầu cuối : 17

2.1.1.2 Gatekeeper 19

2.1.1.3 Khối điều khiển đa điểm MCU 20

2.1.2 Tập giao thức H323 21

2.1.2.1 Báo hiệu RAS 21

2.1.2.2 Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225 22

2.1.2.3 Giao thức H.245 22

2.1.3 Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi 24

2.1.3.1 Thiết lập cuộc gọi 25

2.1.3.2 Khởi tạo liên kết và trao đổi khả năng 34

2.1.3.3 Thiết lập kênh truyền ảo 35

2.1.3.4 Cung cấp dịch vụ 35

2.1.3.5 Giải phóng cuộc gọi 36

2.2 Giao thức khởi tạo phiên SIP 37

2.2.1 Khái quát về SIP 37

2.2.2 Các bản tin của SIP 40

2.2.3 Khả năng tìm gọi song song của SIP 43

2.2.4 Các quá trình thiết lập cuộc gọi của SIP 44

2.2.5 So sánh giữa H.323 và SIP 45

2.2.6 SIP-T 47

2.3 Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang BICC 49

2.3.1 Tổng quan về BICC 49

2.3.2 Kiến trúc của BICC 50

2.3.2.1 Mô hình mạng: 50

2.3.2.2 Mô hình giao thức : 53

2.4 Giao thức điều khiển truyền thông MGCP và MEGACO 54

2.4.1 MGCP : 54

2.4.1.1 Kiến trúc của MGCP: 54

2.4.1.2 Sử dụng giao thức SDP 55

2.4.1.3 Các lệnh và các đáp ứng của MGCP 55

2.4.1.4 Các sơ đồ cuộc gọi 57

2.4.2 MEGACO 59

2.5 Kết luận chương: 61

CHƯƠNG III:TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI NGN TẠI VIỆTNAM 62

3.1 Giới thiệu giải pháp SURPASS của SIEMEN 62

3.2 Tình hình triển khai dịch vụ NGN ở VIỆT NAM 64

3.2.1 Nguyên tắc tổ chức mạng NGN 64

3.2.2 NGN thực tế đã và đang triển khai của VNPT 66

3.2.3 Hoạt động NGN của VNPT 71

3.2.4 NGN của VNPT hiện tại và triển khai trong thời gian tới 72

3.3 Kết luận chương: 73

KẾT LUẬN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

CÁC TỪ VIẾT TẮT

DRQ Disengage Request Yêu cầu thoát khỏi

Multiplexer

Bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số

Institute

Viện tiêu chuẩn Châu âu

Communcation

Hệ thống toàn cầu về di động

Union

Hiệp hội viễn thông quốc tế

Union

Union-T

Hiệp hội viễn thông quốc tế

nhãn

Base

Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn

dịch vụ

OSA Open Service Access Truy nhập dịch vụ mở

ngắn nhất đầu tiên

cộng

User Service

Dịch vụ xác thực user quay số từ xa

(hỗ trợ QoS)

Mạng quản lý viễn thông

sóng

sóng

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 : Topo mạng thế hệ sau 2

Hình 1.2: Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN 3

Hình 1.3: Cấu trúc mạng NGN góc độ dịch vụ 3

Hình 1.4: Cấu trúc tổng quan mạng NGN 4

Hình 1.5: Các thành phần của Softswitch 6

Hình 1.6: Các thực thể chức năng trong mạng NGN 8

Hình 1.7: Cấu trúc vật lý của NGN 8

Hình 1.8: Các thành phần chính của mạng NGN 9

Hình 1.9: Cấu trúc Media Gateway 10

Hình 1.10: Cấu trúc của Softswitch 11

Hình 1.11: Cấu trúc của Server ứng dụng 14

Hình 2.1 : Quan hệ giữa các giao thức trong mạng 16

Hình 2.2 : Kiến trúc mạng H.323 và các phần tử 17

Hình 2.3 : Cấu trúc thiết bị đầu cuối H.323 18

Hình 2.4: Chồng giao thức tại H.323 21

Hinh 2.5 : Cuộc gọi cơ bản không có Gatekeeper 25

Hình 2.6 : Hai thuê bao cùng đăng kí một Gatekeeper- Báo hiệu qua Gatekeeper 26

Hinh 2.7: Chỉ có thuê bao chủ gọi đăng kí với Gatekeeper - Báo hiệu trực tiếp 27

Hình 2.8 : Chỉ có thuê bao chủ gọi đang kí với Gatekeeper – Báo hiệu qua gatekeeper 27

Hình 2.9: Chỉ có thuê bao bị gọi đăng kí với Gatekeeper – Báo hiệu trực tiếp 28

Hình 2.10 : Chỉ có thuê bao bị gọi với Gatekeeper – Báo hiệu trực tiếp 29

Hình 2.11 : Hai thuê bao đăng kí với hai Gatekeeper – Hai Gatekeeper đều truyền báo hiệu trực tiếp giữa hai thuê bao 29

Hình 2.12: Hai thuê bao với hai Gatekeeper – Hai Gatekeeper đều truyền báo hiệu trực tiếp giữa hai thuê bao 30

Hình 2.13: Hai thuê bao đăng kí với hai Gatekeeper- Hai Gatekeeper đều truyền báo hiệu trực tiếp giữa hai thuê bao 32

Hình 2.14: Hai thuê bao đăng kí với hai Gatekeeper – Gatekeeper 1 định tuyến báo hiệu còn Gatekeeper 2 truyền trực tiếp 33

Hình 2.15 : Hai thuê bao đăng kí với hai Gatekeeper – Hai Gatekeeper đều truyền báo hiệu trực tiếp giữa hai thuê bao 34

Hình 2.16: Hai đầu cuối đăng ký cùng GK - Báo hiệu cuộc gọi trực tiếp 36

Hình 2.17 : Các thành phần trong báo hiệu SIP 38

Hình 2.18 : Quá trình thiết lập cuộc gọi qua Proxy Server 44

Hình 2.19 : Quá trình thiết lập cuộc gọi ở chế độ Redirect Server 45

Hình 2.20 : Đầu cuối PSTN gọi cho đầu cuối SIP 48

Hình 2.21 : SIP là cầu nối báo hiệu giữa hai Softswitch 49

Hình 2.22 : Mô hình chức năng của BICC CS1 51

Hình 2.23 : Mô hình chức năng một điểm dịch vụ của BICC CS2 52

Hình 2.24 : Mô hình giao thức của BICC 53

Hình 2.26 :Cuộc gọi cơ bản từ RW tới TW 58

Hình 2.27: Cuộc gọi cơ bản từ TW tới RW 58

Hình 2.28: Quá trình chuẩn hoá MEGACO 60

Hình 3.1 Giải pháp Surpass của Siemens 62

Hình 3.2: Xu hướng phát triển mạng và dịch vụ 65

Hình 3.3: Xu hướng phát triển mạng và dich vụ 66

Hình 3.4: Sơ đồ triển khai NGN của VNPT 68

Hình 3.5: Softswitch HiE 9200 tại Hà Nội 69

Hinh 3.6: Softswitch HiE 9200 tại TP Hồ Chí Minh 70

Hình 3.7: Cấu hình lớp truy nhập tại mỗi tỉnh thành 67

Hình 3.8: Hệ thống quản lý và giám sát 71

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 : Các mào đầu bản tin SIP 40

Bảng 2.2 : Giải thích một số trường mào đầu quan trọng 41

Bảng 2.3 : Các đáp ứng SIP 42

Bảng 2.4 : So sánh H.323 và SIP 46

Bảng 2.5 : Các yêu cầu liên mạng giữa SS7- SIP 48

Bảng 2.6 : Một số mã trả về 57

Bảng 3.1: Các thiết bị của SURPASS 63

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của các ngành điện tử – tin học, công nghệ viễn thông trong những năm vừa qua phát triển rất mạnh mẽ cung cấp ngày càng nhiều các loại hình dịch vụ mới đa dạng, an toàn và chất lượng cao đáp ứng ngày càng tốt hơn yêu cầu của khách hàng

Trong xu hướng phát triển và hội tụ của viễn thông và tin học, cùng với sự phát triển nhanh chóng về nhu cầu của người dùng đối với những dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao đã làm cho cơ sở hạ tầng thông tin và viễn thông đã có những thay đổi lớn về cơ bản Những tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống đã không còn có thể đáp ứng được những đòi hỏi của người dùng về những dịch vụ tốc độ cao, chính vì thế đòi hỏi cần phải có một giải pháp đáp ứng được yêu cầu đó Xu hướng viễn thông dựa trên nền tảng chuyển mạch gói tốc độ cao, dung lượng lớn và hội tụ được các loại dịch vụ trên cùng một hạ tầng mạng là điều tất yếu

Mạng thế hệ sau ra đời đã đáp ứng được các yêu cầu này Sự ra đời của NGN ngoài mặt có ý nghĩa về công nghệ và dịch vụ, nó còn đem lại cơ hội cho những công tuy nhỏ ít tên tuổi hoặc những công ty mới tham gia vào thị trường viễn thông

có thể đứng vững trên thị trường mà trước đây nằm trong sự kiểm soát của một số ít nhà sản xuất lớn

Đứng trước xu hướng tự do hoá thị trường, cạnh tranh và hội nhập, việc phát triển mạng viễn thông theo cấu trúc thế hệ sau (NGN) với các công nghệ phù hợp là bước đi tất yếu của viễn thông thế giới và mạng viễn thông Việt Nam Vì vậy em

chọn đề tài về NGN để làm đồ án tốt nghiệp”các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN”, nội dung của đồ án này gồm có 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về NGN

Chương 2: Các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN

Chương 3: Tình hình triển khai mạng NGN tại VIỆT NAM

Do thời gian và trình độ có hạn, nội dung của đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý khiến của các thầy cô và các bạn để bản đồ án này ngày càng hoàn thiện hơn Và em xin chân thành cảm ơn cô giáo

DƯƠNG THANH TÚ đã giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 20 tháng 2 năm 2011

Sinh viên thực hiện

MAI THỊ DUNG

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGN 1.1.Giới thiệu chung

“ NGN là mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu, giữa cố định và di động

NGN có 4 đặc điểm chính:

 Nền tảng là hệ thống mở

 NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy nhưng các dịch vụ trên NGN phải độc lập với mạng lưới

 NGN là mạng chuyển mạch gói dựa trên một giao thức thống nhất

 Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng ngày càng tăng và

có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu

Hình 1.1 : Topo mạng thế hệ sau

1.2 Cấu trúc mạng

1.2.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN:

Cấu trúc mạng thế hệ mới có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng sau Lớp truy nhập (Access )

Lớp truyền tải (Transport / Core )

Lớp điều khiển (Control)

Lớp quản lý (Management)

Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay rất phức tạp với nhiều loại giao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của các hãng khác nhau là vấn đề mà nhà khai thác quan tâm Để thấy rõ hơn ta xét cấu trúc mạng NGN dưới các góc độ khác nhau (hình 1.2)

Hình 1.2: Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN

Nếu xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc mạng

Giao diện mở API

Giao diện mở API

Hình 1.3: Cấu trúc mạng NGN góc độ dịch vụ

Kiến trúc mạng NGN sử dụng mạng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu

Nó phân chia các khối của tổng đài hiện nay thành các lớp mạng riêng rẽ, các lớp nay liên hệ với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn

Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch của PSTN thực chất là đã được tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch Bây giờ sự thông minh ấy nằm trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạc mềm cũng được gọi là một bộ điều khiển cổng truyền thông (MGC) hoặc một tác nhân cuộc gọi Call Agent, đóng vai trò phần tử điều khiển trong cấu trúc mạng mới

Tại lớp truyền thông, các cổng được đưa vào sử dụng để làm thích ứng thoại

và các phương tiện khác với chuyển mạch gói Các Media Gateway này sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng, với các mạng truy nhập hoặc với mạng PSTN Các Server phương tiện đặc biệt rất nhiều chức năng khác nhau,

chẳng hạn như cung cấp các âm quay số hoặc thông báo Ngoài ra, chúng còn có các chức năng tiên tiến hơn như: Trả lời bằng tiếng nói tương tác và biến đổi văn bản sang tiếng nói hoặc tiếng nói sang văn bản

Lớp truy nhập Lớp truyền tải Lớp điều khiển Lớp ứng dụng

tại nhà

Media Gateway

Media Gateway controller

Hình 1.4: Cấu trúc tổng quan mạng NGN

Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành 4 lớp (hình 1.4) riêng biệt thay vì tích hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay Các giao diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ được triển khai nhanh chóng, dễ dàng Các nhà khai thác có thể chọn các thiết bị của những nhà cung cấp khác nhau cho từng lớp trong mô hình cấu trúc mạng NGN

1.2.1.1 Lớp truy nhập và Lớp truyền tải

* Lớp truy nhập:

- Lớp vật lý:

truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ dần chiếm ưu thế và thị trường xDSL, Modem cáp dần dần thu hẹp lại

tuyến cố định hay thông qua vệ tinh

- Lớp 2 và 3: Công nghệ IP sẽ làm nền tảng cho mạng truy nhập

- Thành phần:

kết nối các thiết bị đầu cuối vào mạng thông qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hay vô tuyến

truy nhập như: Tương tự, Số, TDM, ATM, IP…để truy nhập vào mạng dịch vụ NGN)

- Chức năng:

mạng đường trục (thuộc lớp truyền dẫn ) thông qua cổng giao tiếp MGW thích hợp

như các thiết bị truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội bộ PBX, điện thoại POTS, điện thoại số ISDN, vô tuyến, vệ tinh, VoDSL, VoIP…

* Lớp truyền tải:

- Lớp vật lý: Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng DWDM được sử dụng

- Lớp 2 và lớp 3:

các dịch với chất luợng dịch vụ tùy theo yêu cầu của từng loại hình dịch vụ

đảm bảo QoS

lượng thấp Switch-Router có thể đảm nhiệm thay chức năng của các Router này

- Thành phần:

kênh của mạng PSTN các khối chuyển mạch PLM nhưng ở mạng đường trục, kỹ thuật truyền tải chính là IP hay IP/ATM

truy nhập, RG(Residental Gateway) kết nối mạng lõi với mạng thuê bao tại nhà

PSTN /ISDN, WG (Wireless GateWay) kết nối mạng lõi với mạng di động

- Chức năng:

thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở đường trục Hay nói cách khác, lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (Chẳng hạn như PSTN, FlamRelay, LAN,

Vô tuyến,…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại

 Nhờ đó, các Node chuyển mạch (ATM+IP) và các hệ thống truyền dẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển

1.2.1.3 Lớp điều khiển:

- Thành phần:

Softswitch còn gọi là Media Gateway Controller hay Call Agent được kết nối với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP như: SGW (Signaling Gateway), MS (Media Server), FS (Feature server), AS(Application Server)

Hình 1.5: Các thành phần của Softswitch

chức theo kiểu Module và có thể bao gồm một số bộ điều khiển độc lập.Ví dụ các bộ điều khiển riêng cho các dịch vụ: Thoại/Báo hiệu số 7, ATM/SVC, IP/MPLS…

- Chức năng: Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ

thông suốt từ đầu cuối tới đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào.Cụ thể lớp điều khiển thực hiện các chức năng sau :

 Thiết lập yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, điều khiển sắp xếp nhãn (Lable Mapping) giữa các giao diện cổng

hiện giám sát điều khiển để đảm bảo QoS

Media.Thống kê và ghi lại những thông số về chi tiết cuộc gọi và đồng thời thực hiện các cảnh báo

các thành phần thích hợp trong lớp điều khiển

khiển.Thiết lập và quản lý hoạt động của các luồng yêu cầu đối với chức năng dịch

vụ trong mạng Báo hiệu với các thành phần ngang cấp

1.2.1.4 Lớp ứng dụng:

- Thành phần: Lớp ứng dụng bao gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service

Excution Node), thực chất là các Server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải

- Chức năng: Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau

và ở nhiều mức độ Một số loại dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc thực hiện điều khiển Logic của chúng và truy cập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ được điều khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống Lớp ứng dụng liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API Nhờ đó các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các mạng dịch vụ Một số ví dụ về các loại ứng dụng dịch vụ được đưa ra sau đây:

1.2.1.5 Lớp quản lý:

Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ lớp kết nối tới lớp ứng dụng Nhiệm vụ của các thực thể như sau :

- AS-F (Application Server Function): Đây là thực thể thi hành các ứng dụng

nên nhiệm vụ chính là cung cấp các Logic dịch vụ và thi hành một hay nhiều các ứng dụng/dich vụ

- MS-F (Media Server Function): Cung cấp các dịch vụ tăng cường cho xử lý

cuộc gọi Nó hoạt động như một Server để xử lý các yêu cầu từ AS-F hoặc MGC-F

Sơ đồ các thực thể chức năng của mạng NGN:

Hình 1.6: Các thực thể chức năng trong mạng NGN

- MGC-F (Media Gateway Controller Function): Cung cấp Logic cuộc gọi

và tín hiệu báo hiệu xử lý cuộc gọi cho một hay nhiều Media Gateway

- CA-F (Call Agent Function): Là một phần chức năng của MGS-F, thực thể

này được kích hoạt khi MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi

- IW-F (Interworking Function): Cũng là một phần chức năng của MGC-F nó

được kích hoạt khi MGC-F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau

- R-F (Routing Function): Cung cấp thông tin định tuyến cho MGC-F

- A-F (Accounting Function): Cung cấp thông tin tính cước

- SG-F (Signaling Gateway Function): Dùng để chuyển thông tin báo qua

mạng hiệu của mạng PSTN IP

- MG-F (Media Gateway Function): Dùng để chuyển thông tin từ dạng

truyền dẫn này sang dạng truyền dẫn khác

1.2.2 Cấu trúc vật lý

1.2.2.1 Cấu trúc vật lý NGN

Hình 1.7: Cấu trúc vật lý của NGN

Cấu trúc cơ bản được xác định bao gồm các phần tử mạng cần thiết cho việc cung cấp các dịch vụ thoại truyền thông Cấu trúc này được chỉ rõ trên (hình 1.7) Các mạng được kết nối với mạng IP thông qua các cổng: MG, SG, TG, AG, WG, RG Việc ghép nối NGN với mạng chuyển mạch truyền thống được thực hiện thông qua

MG, Gateway báo hiệu với các giao diện chương trình ứng dụng và các giao diện được xác định ở trên Trong trường hợp này GW báo hiệu tồn tại như một thực thể

vật lý tuy nhiên điều này không bắt buộc trong mọi trường hợp

1.2.2.2 Các thành phần mạng và chức năng

Hình 1.8: Các thành phần chính của mạng NGN

Trong cấu trúc mạng NGN có rất nhiều thành phần cần quan tâm nhưng ở đây

ta chỉ nghiên cứu những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến của mạng NGN

so với mạng viễn thông truyền thống Cụ thể là:

xứ lý tín hiệu số (DSP: Digital Signal Processors) thực hiện các chức năng: Chuyển đổi A.D (Analog to Digital) nén mã thoại, audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tín hiệu thoại, truyền các tín hiệu đa tần DTMF,…

Hình 1.9: Cấu trúc Media Gateway

* Các chức năng của một Media Gateway:

- Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP(Real Time Protocol)

- Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP) dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC) Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này

- Hỗ trợ các giao thức đã có như Loop-Start, Ground-Start, E&M, CAS, QSIG và ISDN qua T1

- Quản lý tài nguyên và kết nối T1

- Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP

- Có phần mềm Media Gateway dự phòng

- Cho phép Media Gateway mở rộng về: Cổng(Port), card mà không thay đổi các thành phần khác

* Đặc tính hệ thống:

Một Media Gateway có các đặc tính sau:

- Là một thiết bị vào, ra (I.O) đặc hiệu

- Dung lượng bộ nhớ phải luôn bảo đảm lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin cấu hình, các bản tin MGCP, thư viện DSP…

- Dung lượng đĩa chủ yếu dùng cho quá trình đăng nhập(Loggin)

- Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (Đối với mạng IP), mở rộng một vài giao diện T1, E1 với mạng TDM

- Mật độ khoảng 120 cổng(DSO’s)

- Sử dụng bus H.110 để đảm bảo tính linh động cho hệ thống nội bộ

1.2.2.2.2 Media Gateway Controller (MGC):

MGC là đơn vị chức năng chính của Softswitch Nó đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi Còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó Nó điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi Ngoài ra nó còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS

- MGC là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau như: Mạng PSTN, SS7, mạng IP Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau Nó còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin

Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành một cấu hình tối thiểu cho một Softswitch

Hình 1.10: Cấu trúc của Softswitch

* Các chức năng của Media Gateway Controller:

- Quản lý cuộc gọi

- Các giao thức thiết lập cuộc gọi thoại: H.323,SIP

- Giao thức điều khiển truyền thông: MGCP, Megaco, H.248

- Quản lý lớp dịch vụ và chất lượng dịch vụ

- Giao thức quản lý SS7: SIGTRAN (SS7 over IP)

- Xử lý báo hiệu SS7

- Quản lý các bản tin liên quan QoS như RTCP

- Thực hiện định tuyến cuộc gọi

- Ghi lại thông tin chi tiết cuộc gọi để tính cước (CDR: Call Detail Record)

- Điều khiển quản lý băng thông

- Đối với Media Gateway:

- Đối với Signaling Gateway MGC cung cấp:

- Chủ yếu làm việc với lưu lượng IP, do đó yêu cầu các kết nối tốc độ cao

- Hỗ trợ nhiều loại giao thức

- Thời gian đáp ứng nhanh

1.2.2.2.3 Signaling Gateway (SG):

Signaling Gateway tạo ra một cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 với

mạng IP dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC)

SG làm cho Softswitch như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7 Nhiệm vụ vủa SG là xử lý thông tin báo hiệu

* Chức năng của SG:

- Cung cấp một kết nối vậy lý tới mạng báo hiệu

- Truyền thông tin báo hiệu giữa Media Gateway Controller và Signaling Gateway thông qua mạng IP

- Cung cấp đường truyền dẫn cho truyền dẫn thoại, dữ liệu gói và các dạng

dữ liệu khác (Thực hiện truyền dữ liệu là chức năng của Media Gateway)

- Cung cấp các hoạt động báo hiệu SS7 có sự đáp ứng nhanh cho các dịch

vụ viễn thông

* Đặc tính hệ thống:

- Là một thiết bị vào ra (I.O)

- Dung lượng bộ nhớ luôn phải đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin cấu hình, các lộ trình…

- Dung lượng đĩa chủ yếu dùng cho các quá trình đăng nhập do đó không yêu cầu dung lượng lớn

- Dự phòng đầy đủ dung lượng Ethernet đối với mạng IP

- Giao diện với mạng SS7 bằng cách sử dụng một luồng E1.T1, tối thiểu 2 kênh D và tối đa là 16 kênh D

- Để tăng hiệu suất và tính linh động người ta sử dung bus H.110 hoặc H.100

1.2.2.2.4 Media Server :

Media Server là thành phần lựa chọn của Softswitch, được sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng với hiệu suất cao nhất

* Các chức năng của một Media Server:

- Chức năng voice-mail cơ bản

- Hộp thư fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hay các bản tin ghi âm trước (Pre-recorded Message)

- Khả năng nhận tiếng nói nếu có

- Khả năng hội nghị truyền hình (Video conference)

- Khả năng chuyển thoại qua văn bản (Speech -to- text)

* Đặc tính hệ thống:

- Là một CPU, có khả năng quản lý lưu lượng bản tin MGCP

- Lưu trữ các phương pháp thực hiện liên kết với DSP nội bộ hay lân cận

- Cần bộ nhớ dữ liệu lớn để lưu trữ các cơ sở dữ liệu, bộ nhớ đệm hay thư viện…

- Dung lượng đĩa tương đối nhỏ

- Quản lý hầu hết lưu lượng IP nếu tất cả tài nguyên IP được sử dụng để xử lý thoại

- Sử dụng Bus H.110 để tương thích card DSP và MG

- Độ đáp ứng nhanh

1.2.2.2.5 Application Server/Feature Server:

Server đặc tính là một Server ở mức ứng dụng chứa một loại các dịch vụ của doanh nghiệp Chính vì vậy mà nó còn được gọi là Server ứng dụng thương mại Vì hầu hết các Server này tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng không rằng buộc nhiều với Softswitch về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng

Các dịch vụ cộng thêm có thể trực thuộc Call Agent, hoặc cũng có thể thực hiện một các độc lập Những ứng dụng này giao tiếp với Call Agent thông qua các giao thức như SIP, H323…Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng

* Chức năng của Feature Server:

Chức năng cơ bản của Feature Server là xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa chuyển mạch

Để thấy rõ hơn ta xét một vài ví dụ về dịch vụ đặc tính:

- Hệ thống tính cước – Call Agents sử dụng các bộ CDR (Call Detail Record) Chương trình CDR có rất nhiều đặc tính, chẳng hạn khả năng ứng dụng tốc độ dựa trên loại đường truyền, thời điểm trong ngày… Dịch vụ này cho phép khách hàng truy cập vào bản tin tính cước của họ thông qua cuộc gọi thoại hay truy cập Web yêu cầu

Hình 1.11: Cấu trúc của Server ứng dụng

- H.323 Gatekeeper-dịch vụ này hỗ trợ định tuyến thông qua các miền khác nhau (Các mạng khác nhau) Mỗi miền có thể đăng ký số điện thoại và số đăng nhập trung kế với Gatekeeper thông qua giao thức H.323 Gatewaykeeper sẽ cung cấp dịch vụ định tuyến cuộc gọi (Và chuyển dịch sang dạng số) cho mỗi đầu cuối H.323 Gatekeeper có thể cung cấp điều khiển tính cước và quản lý băng thông cho Softswitch

- VPN-Dịch vụ này sẽ thiết lập mạng riêng ảo cho khách hàng với các đặc tính sau:

- CPU có khả năng mở rộng để đáp ứng cho việc nâng cấp dịch vụ và tốc độ

- Đặt một vài cơ sở dữ liệu trong Server

- Dung lượng đĩa lớn, phụ thuộc vào đặc tính của ứng dụng Ví dụ: Dung lượng 100Gb-2Tb cho ngân hàng voice mail

- Giao diện Ethernet (Với mạng IP) được thực hiện với đầy đủ khả năng dự phòng

1.3 Kết luận chương:

Chương một đã khái quát chung về khái niệm, đặc điểm, cấu trúc của NGN Qua đó ta cũng thấy được rõ hơn về thành phần và chức năng của NGN Ta thấy xu hướng phát triển mạng viễn thông theo cấu trúc mạng thế hệ mới là xu hướng chung trên thế giới

CHƯƠNG II CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU

VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG NGN

Có thể nói chức năng điều khiển và báo hiệu cuộc gọi là phần cốt lõi của Softswitch Các chức năng này được thực hiện thông qua một loại các giao thức báo hiệu Các giao thức báo hiệu chính sử dụng trong các hệ thống chuyển mạch mềm là

• SIP (Session Initiation Protocol)

• BICC (Bearer Indenpdent Call Control)

• MGCP (Media Gateway Control Protocol) - phiên bản mới là H248/MEGACO

Công nghệ VoIP - truyền thoại trên mạng IP - phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây Các chuẩn và mô hình báo hiệu khác nhau trong mạng VoIP lần lượt được sử dụng bắt đầu từ H323 đến SIP và MGCP Mạng NGN kế thừa, tiếp tục

sử dụng các chuẩn này Trong mạng NGN các cuộc gọi thoại đều là các cuộc gọi VoIP Các ứng dụng liên quan tới Video cũng có thể sử dụng các chuẩn này Nhìn trên hình 2.1 ta thấy các giao thức này được phân làm 2 loại

Hình 2.1 : Quan hệ giữa các giao thức trong mạng

Giao thức ngang hàng H.323, SIP, BICC và giao thức chủ tớ MGCP, MEGACO/H248 Sự khác nhau cơ bản giữa hai cách tiếp cận này là ở chỗ “khả năng thông minh” được phân bổ như thế nào giữa các thiết bị biên mạng và các Server Sự lựa chọn phương thức nào là phụ thuộc vào chi phí hệ thống, triển khai dịch vụ, độ khả thi Một giải pháp tổng thể sử dụng ưu điểm của cả hai cách tiếp cận nên được xem xét

2.1 Bộ Giao thức H.323

Khi đề cập đến thoại IP, tiêu chuẩn quốc tế thường được đề cập đến là H.323 Giao thức H.323 là chuẩn do ITU-T SG 16 phát triển cho phép truyền thông đa

phương tiện qua các hệ thống dựa trên mạng chuyển mạch gói, ví dụ như Internet

Nó được ITU_T ban hành lần đầu tiên vào năm 1996 và gần đây nhất là năm 1998 H.323 là chuẩn riêng cho các thành phần mạng, các giao thức và các thủ tục cung cấp các dịch vụ thông tin Multimedia như: Audio thời gian thực, video và thông tin

dữ liệu qua các mạng chuyển mạch gói, bao gồm các mạng dựa trên giao thức IP Tập giao thức H.323 được thiết kế để hoạt động trên tầng truyền vận của các mạng

cơ sở Tuy nhiên khuyến nghị H.323 rất chung chung nên ít được coi là tiêu chuẩn

cụ thể Trong thực tế, hoàn toàn có thể thiết kế một hệ thống hoàn toàn thoại tuân thủ H.323 mà không cần đến IP Khuyến nghị này chỉ đưa ra yêu cầu về "giao diện mạng gói" tại thiết bị kết cuối Ban đầu H.323 dự định giành cho X.25, Frame Relay sau đó là ATM, nhưng giờ đây lại là TCP/IP, trong khi đó có rất ít H.323 được vận hành trên mạng X.25 và ATM

2.1.1 Bộ Giao thức H.323

Như trên hình ta thấy cấu trúc của H323 gồm các phần tử như sau:

Hình 2.2 : Kiến trúc mạng H.323 và các phần tử

2.1.1.1 Thiết bị đầu cuối :

• Các thiết bị nằm ngoài phạm vi khuyến nghị H.323:

-Thiết bị vào ra Video

-Thiết bị vào ra Audio

-Thiết bị vào ra số liệu

-Giao diện mạng LAN

-Giao diện người sử dụng

Hình 2.3 : Cấu trúc thiết bị đầu cuối H.323

• Các phần tử nằm trong phạm vi khuyến nghị H.323:

-Bộ mã hoá và giải mã Video

-Bộ mã hoá và giải mã Audio

-Bộ đệm nhận dữ liệu

-Khối điều khiển hệ thống

• Khối điều khiển theo chuẩn H.245 :

Sử dụng kênh điều khiển H.245 để mang các bản tin điều khiển điểm - điểm điều khiển hoạt động của thực thể H.323 đó bao gồm : Khả năng trao đổi, mở và đóng các kênh Logic, các yêu cầu chế độ hoạt động thích hợp, điều khiển luồng bản tin, phát các lệnh và các chỉ thị

• Điều khiển báo hiệu cuộc gọi :

Sử dụng báo hiệu cuộc gọi theo khuyến nghị H.225 để thiết lập một kết nối giữa hai đầu cuối H.323 Kênh báo hiệu cuộc gọi độc lập với kênh RAS và kênh điều khiển H.245 Trong hệ thống không có Gatekeeper thì kênh báo hiệu cuộc gọi được thiết lập giữa hai đầu cuối H.323 tham gia cuộc gọi Còn trong hệ thống có Gatekeeper thì kênh báo hiệu cuộc gọi được thiết lập giữa các đầu cuối và Gatekeeper hoặc giữa hai đầu cuối với nhau, việc lựa chọn phương án thiết lập kênh báo hiệu cuộc gọi như thế nào là do Gatekeeper quyết định

• Chức năng báo hiệu RAS:

Sử dụng các bản tin H.225 để thực hiện: Đăng ký, cho phép dịch vụ, thay đổi băng thông, trạng thái, các thủ tục tách rời giữa các đầu cuối và Gatekeeper

2.1.1.2 Gatekeeper

Một miền H.323 trên cơ sở mạng IP là tập hợp tất cả các đầu cuối được gán với một bí danh Mỗi miền được quản trị bởi một Gatekeeper duy nhất, là trung tâm đầu não, đóng vai trò giám sát mọi hoạt động trong miền đó Đây là thành phần tuỳ chọn trong hệ thống VoIP theo chuẩn H.323 Tuy nhiên nếu có mặt Gatekeeper trong mạng thì các đầu cuối H.323 và các Gateway phải hoạt động theo các dịch vụ của Gatekeeper đó Mọi thông tin trao đổi của Gatekeeper đều được định nghĩa trong RAS Mỗi người dùng tại đầu cuối được Gatekeeper gán cho một mức ưu tiên duy nhất Mức ưu tiên này rất cần thiết cho cơ chế báo hiệu cuộc gọi mà cùng một lúc nhiều người sử dụng H.323 định nghĩa cả những tính chất bắt buộc tối thiểu phải có cho Gatekeeper và những đặc tính tuỳ chọn

- Các chức năng bắt buộc tối thiểu của một Gatekeeper gồm: Phiên dịch địa chỉ, điều khiển cho phép truy nhập, điều khiển dải thông, quản lý vùng

- Các chức năng tuỳ chọn của Gatekeeper gồm có: Báo hiệu điều khiển cuộc gọi, cấp phép cho cuộc gọi, quản lý cuộc gọi

Gatekeeper hoạt động ở hai chế độ :

* Chế độ trực tiếp: Gatekeeper chỉ có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ đích mà không tham gia vào các hoạt động kết nối khác

* Chế độ chọn đường: Gatekeeper là thành phần trung gian, chuyển tiếp mọi thông tin trao đổi giữa các bên

Gatekeeper phải thực hiện các chức năng sau:

• Chức năng dịch địa chỉ :

Gatekeeper sẽ thực hiện chuyển đổi địa chỉ hình thức (dạng tên gọi hay địa chỉ hộp thư ) của một đầu cuối hay Gateway sang địa chỉ truyền dẫn (địa chỉ IP) Việc chuyển đổi được thực hiện bằng cách sử dụng bản đối chiếu địa chỉ được cập nhật thường xuyên bởi các bản tin đăng ký

• Điều khiển truy cập :

Gatekeeper cho phép một truy cập mạng LAN bằng cách sử dụng các bản tin H.225 là ARQ/ACF/ARJ Việc điều khiển này dựa trên sự cho phép cuộc gọi, băng thông, hoặc một vài thông số khác do nhà sản xuất quy định Nó có thể là chức năng rỗng có nghĩa là chấp nhận mọi yêu cầu truy nhập của đầu cuối

• Điều khiển độ rộng băng thông :

Gatekeeper hỗ trợ các bản tin BRQ/BRJ/BCF cho việc quản lý băng thông

Nó có thể là chức năng rỗng nghĩa là chấp nhận mọi yêu cầu thay đổi băng thông

• Quản lý vùng :

Ở đây chữ vùng là tập hợp tất cả các phần tử H.323 gồm thiết bị đầu cuối, Gateway, MCU có đăng ký hoạt động với Gatekeeper để thực hiện liên lạc giữa các phần tử trong vùng hay từ vùng này sang vùng khác Các chức năng không bắt buộc của Gatekeeper:

• Điều khiển báo hiệu cuộc gọi :

Gatekeeper có thể lựa chọn hai phương thức điều khiển báo hiệu cuộc gọi là: Hoàn thành báo hiệu cuộc gọi với các đầu cuối và xử lý báo hiệu cuộc gọi chính bản thân nó, hoặc Gatekeeper có thể ra lệnh cho các đầu cuối kết nối một kênh báo hiệu cuộc gọi hướng tới nhau Theo phương thức này thì Gatekeeper không phải giám sát báo hiệu trên kênh H.225

• Cho phép cuộc gọi :

Thông qua việc sử dụng báo hiệu H.225, Gatekeeper có thể loại bỏ các cuộc gọi không được phép Những nguyên nhân từ chối bao gồm hạn chế tới hoặc từ một đầu cuối cụ thể, hay các Gateway, và hạn chế truy nhập trong các khoảng thời gian nhất định

• Quản lý băng thông:

Gatekeeper có thể hạn chế một số các đầu cuối H.323 cùng một lúc sử dụng mạng Thông qua việc sử dụng kênh báo hiệu H.225, Gatekeeper có thể loại bỏ các các cuộc gọi từ một đầu cuối do sự hạn chế băng thông Điều đó có thể xảy ra nếu Gatekeeper thấy rằng không đủ băng thông sẵn có trên mạng để trợ giúp cho cuộc gọi Việc từ chối cũng có thể xảy ra khi một đầu đang tham gia một cuộc gọi yêu cầu thêm băng thông Nó có thể là một chức năng rỗng nghĩa là mọi yêu cầu truy nhập đều được đồng ý

• Quản lý cuộc gọi :

Một ví dụ cụ thể về chức năng này là Gatekeeper có thể lập một danh sách tất

cả các cuộc gọi H.323 hướng đi đang thực hiện để chỉ thị rằng một đầu cuối bị gọi đang bận và cung cấp thông tin cho chức năng quản lý băng thông

2.1.1.3 Khối điều khiển đa điểm MCU

Khối điều khiển đa điểm (MCU) được sử dụng khi một cuộc gọi hay hội nghị cần giữ nhiều kết nối hoạt động Do có một số hữu hạn các kết nối đồng thời, nên các MCU giám sát sự thoả thuận giữa các đầu cuối và sự kiểm tra mọi đầu cuối về các khả năng mà chúng có thể cung cấp cho hội nghị hoặc cuộc gọi Các MCU gồm hai phần: Bộ điều khiển đa điểm (MC) và Bộ xử lý đa điểm (MP)

Bộ điều khiển đa điểm có trách nhiệm trong việc thoả thuận và quyết định khả năng của các đầu cuối Trong khi đó bộ xử lý đa điểm được sử dụng để xử lý đa phương tiện (Multimedia), các luồng trong suốt quá trình của một hội nghị hoặc một cuộc gọi đa điểm MP có thể không có hoặc có rất nhiều vì chúng có trách nhiệm trộn và chuyển mạch các luồng phương tiện truyền đạt và việc xử lý các bít dữ liệu

âm thanh và hình ảnh MC không phải tương tác trực tiếp với các luồng phương tiện truyền đạt, đó là công việc của MP Các MC và MP có thể cài đặt như một thiết bị độc lập hoặc là một phần của các phần tử khác của H.323

2.1.2 Tập giao thức H323

Hình 2.4: Chồng giao thức tại H.323

2.1.2.1 Báo hiệu RAS

Cung cấp các thủ tục điều khiển tiền cuộc gọi trong mạng H.323 có GK Kênh báo hiệu RAS được thiết lập giữa các đầu cuối và các GK trước các kênh khác Nó độc lập với kênh báo hiệu cuộc gọi và kênh điều khiển H.245 Các bản tin RAS được truyền qua mạng thông qua kết nối UDP, thực hiện việc đăng ký, cho phép, thay đổi băng thông, trạng thái và các thủ tục huỷ bỏ cuộc gọi Báo hiệu RAS gồm những quá trình sau:

• Quá trình định vị đầu cuối :

Khi các đầu cuối và GK chỉ có địa chỉ bí danh của một đầu cuối thì chúng có thể thực hiện định vị đầu cuối để thu được địa chỉ truyền vận của đầu cuối Các bản tin định vị gửi tới địa chỉ kênh RAS của GK hoặc địa chỉ quảng bá tìm kiếm GK

• Cho phép, thay đổi băng thông, trạng thái và huỷ quan hệ :

Kênh báo hiệu cuộc gọi cũng được sử dụng để truyền những bản tin cho phép, thay đổi băng thông, trạng thái, huỷ quan hệ Các bản tin này được trao đổi giữa một

đầu cuối và GK để điều khiển cho phép và các chức năng quản lý băng thông

2.1.2.2 Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225

Trong mạng H.323, thủ tục báo hiệu cuộc gọi được dựa trên khuyến nghị H.225 của ITU Khuyến nghị này chỉ rõ cách sử dụng và trợ giúp của các bản tin báo hiệu Q.931 Một kênh điều khiển cuộc gọi tin cậy được thiết lập qua mạng IP trên TCP cổng 1720 Cổng này khởi tạo các bản tin điều khiển cuộc gọi Q.931 giữa 2 đầu cuối cho mục đích kết nối, giám sát và ngắt kết nối cuộc gọi Sau khi khởi tạo thiết lập cuộc gọi Các bản tin điều khiển cuộc gọi và các bản tin giữ cho kênh báo hiệu cuộc gọi tồn tại (keepalive) được chuyển tới các cổng Nhưng cổng 1720 được định trước cho các cuộc gọi H.323 H.225 cũng chỉ rõ việc sử dụng các bản tin Q.932 cho các dịch vụ bổ sung Các bản tin Q.931 và Q.932 thường được sử dụng trong mạng H.323:

• Setup: Được gửi từ thực thể H.323 chủ gọi để cố gắng thiết lập kết nối tới thực thể H.323 bị gọi qua cổng 1720 TCP

• Call Proceeding: Thực thể bị gọi gửi bản tin này tới thực thể chủ gọi để chỉ thị rằng thủ tục thiết lập cuộc gọi đã được khởi tạo

• Alerting: Được gửi từ thực thể bị gọi tới thực thể chủ gọi để chỉ thị rằng chuông bên đích bắt đầu rung

• Connect: Được gửi từ thực thể bị gọi để thông báo rằng bên bị gọi đã trả lời cuộc gọi Bản tin Connnect có thể mang địa chỉ truyền vận UDP/IP

• Release Complete: Được gửi bởi một đầu cuối khởi tạo ngắt kết nối, nó chỉ thị rằng cuộc gọi đang bị giải phóng Bản tin này chỉ có thể được gửi đi nếu kênh báo hiệu cuộc gọi được mở hoặc đang hoạt động

• Facility: Đây là một bản tin Q.932 dùng để yêu cầu hoặc phúc đáp các dịch

vụ bổ sung Nó cũng được dùng để cảnh báo rằng một cuộc gọi sẽ được định tuyến trực tiếp hay thông qua GK

Định tuyến kênh báo hiệu cuộc gọi :

Các bản tin báo hiệu cuộc gọi có thể được truyền đi theo 2 cách Phương pháp thứ nhất là GK định tuyến báo hiệu cuộc gọi tức là các bản tin báo hiệu cuộc gọi sẽ được định tuyến thông qua GK giữa các đầu cuối Phương pháp thứ hai là các bản tin báo hiệu cuộc gọi được truyền trực tiếp giữa các đầu cuối Trong mạng H.323 không

có GK, các bản tin báo hiệu được truyền trực tiếp giữa đầu cuối chủ gọi và bị gọi bằng cách sử dụng địa chỉ truyền vận báo hiệu cuộc gọi của đầu cuối bị gọi do đó có thế truyền thông trực tiếp với nhau

2.1.2.3 Giao thức H.245

H245 xử lý các bản tin điều khiển từ đầu cuối đến đầu cuối giữa các thực thể H.323 Các thủ tục H.245 thiết lập các kênh Logic cho việc truyền tín hiệu âm thanh, hình ảnh, dữ liệu và thông tin kênh điều khiển Báo hiệu H.245 được thiết lập giữa 2

đầu cuối, một đầu cuối với một MC hoặc một đầu cuối với GK Đầu cuối chỉ thiết lập duy nhất một kênh điều khiển H.245 cho mỗi cuộc gọi mà nó tham gia Một đầu cuối, MCU, GK có thể hỗ trợ nhiều cuộc gọi cùng một lúc do vậy có nhiều kênh điều khiển H.245 tương ứng Kênh điều khiển tin cậy tạo ra qua mạng IP sử dụng cổng TCP gán động, thông tin về cổng TCP này có trong bản tin báo hiệu cuộc gọi cuối cùng (Connect)

Kênh H.245 được sử dụng để mang các bản tin điều khiển từ đầu cuối đến đầu cuối bao gồm khả năng trao đổi, đóng mở kênh Logic, yêu cầu các chế độ chuẩn, các bản tin điều khiển luồng, các lệnh và cảnh báo Điều khiển H.245 cho phép phân tách khả năng phát và thu như các chức năng có thể đàm phán ví dụ như quyết định bộ mã hoá nào được sử dụng

Khi GK định tuyến báo hiệu cuộc gọi thì có hai phương pháp để định tuyến kênh điều khiển H.245 là kênh điều khiển H.245 được thiết lập trực tiếp giữa các đầu cuối và GK định tuyến kênh điều khiển H.245 Khuyến nghị H.245 định nghĩa một

số thực thể giao thức độc lập trợ giúp cho báo hiệu từ đầu cuối đến đầu cuối như sau:

• Trao đổi khả năng :

Bao gồm những bản tin cho phép xác định khả năng trao đổi dữ liệu và âm thanh của từng đầu cuối tham gia cuộc gọi Nó đảm bảo cho bên thu đủ khả năng nhận và xử lý thông tin đầu vào mà không bị xung đột gì

Khi biết được khả năng thu của đầu cuối nhận, thì đầu cuối phát sẽ giới hạn nội dung thông tin mà nó truyền đi trong khuôn khổ khả năng thu trên Ngược lại, khả năng truyền cho phép đầu cuối nhận lựa chọn chế độ thu thích hợp

Với tín hiệu âm thanh, khả năng trao đổi bao gồm các bộ giải mã tín hiệu thoại như họ tiêu chuẩn G: G.729 8kbps, G.711 64kbps, G.723 5,3 hoặc 6,3 kbps, G.722 48kbps

• Quyết định master-slave:

Là các thủ tục quyết định đầu cuối nào là chủ đầu cuối nào là tớ trong một cuộc gọi xác định Mối quan hệ nay được duy trì trong suốt thời gian cuộc gọi Chúng dùng để giải quyết sự xung đột giữa các đầu cuối có thể xảy ra khi các đầu cuối cùng yêu cầu các hoạt động giống nhau trong cùng một thời điểm Ví dụ như hai đầu cuối cùng trở thành MC trong một hội nghị hoặc cả hai đầu cuối đang cố mở một kênh hai chiều

• Trễ vòng (Round Trip delay) :

Là các thủ tục dùng để xác định trễ giữa đầu cuối nguồn và đầu cuối đích Bản tin Round Trip Delay Request đo trễ và kiểm tra thực thể giao thức H.245 ở đầu cuối bên kia có còn hoạt động hay không

• Báo hiệu kênh Logic (Logical Channel Signaling) :

Kênh Logic dùng để mang thông tin từ bên phát tới một hoặc nhiều bên thu

Nó được định danh bởi số hiệu kênh Logic, số hiệu này là duy nhất với mỗi hướng truyền dẫn Báo hiệu kênh Logic sử dụng các bản tin Open Logical Channel và Close Logical Channel và các thủ tục của H.245 để đóng mở các kênh Logic Khi một kênh Logic được mở, một bản tin Open Logical sẽ miêu tả đầy đủ nội dung của kênh Logic đó bao gồm kiểu truyền thông (Media Type), thuật toán sử dụng, các chức năng và mọi thông tin khác để bên thu có thể dịch được nội dung của kênh Logic Sau khi báo hiệu kênh Logic được thiết lập thành công thì cổng UDP cho kênh truyền thông RTP được truyền từ đầu cuối đích về đầu cuối nguồn Mặt khác khi sử dụng GK định tuyến cuộc gọi thì GK có thể làm lệch luồng RTP bằng cách cung cấp địa chỉ UDP/IP thực của đầu cuối đích Kênh Logic được thiết lập trước khi truyền dẫn thực để đảm bảo thiết bị đầu cuối đã sẵn sàng và có thể nhận và giải

mã thông tin Các bản tin thiết lập kênh Logic một chiều và hai chiều là như nhau

• Các thủ tục kết nối nhanh :

Có hai thủ tục để thiết lập kênh truyền thông là H.245 và kết nối nhanh Kết nối nhanh cho phép sự thiết lập kết nối truyền thông cho các cuộc gọi cơ bản điểm tới điểm với chỉ một lần trao đổi bản tin vòng (bản tin đi từ đầu cuối nguồn tới đầu cuối đích rồi lại trở về đầu cuối nguồn) Theo cách thiết lập này thì bản tin thiết lập ban đầu do đầu cuối chủ gọi gửi đi phải có trường faststart (khởi động nhanh) Trong trường faststart có số hiệu kênh Logic, dung lượng kênh truyền thông và các tham số cần thiết để bắt đầu và kết thúc truyền dẫn Đầu cuối bị gọi sẽ trả lời bằng một bản tin H.225 (call proceeding, progress, alerting, hoặc connect) bao gồm trường faststart, nó mang thông tin về các khả năng được chấp nhận của thiết bị đầu cuối Lúc này cả đầu cuối chủ gọi và bị gọi có thể bắt đầu truyền Media nếu trình tự thiết lập cuộc gọi H.225 đã chuyển sang trạng thái kết nối (khi bản tin Connect đã được truyền từ đầu cuối bị gọi về đầu cuối chủ gọi)

• H245 ngầm (Tuneling H.245):

Các bản tin H.245 có thể được đóng gói ở trong kênh báo hiệu cuộc gọi H.225 thay vì tạo ra một kênh điều khiển H.245 riêng biệt Phương pháp này cải thiện được thời gian thiết lập cuộc gọi và thời gian định vị tài nguyên Đồng thời nó cho phép sự đồng bộ giữa báo hiệu cuộc gọi và điều khiển Có thể đóng gói nhiều bản tin H.245 vào bất kỳ bản tin H.225 nào Vào một thời điểm bất kỳ, mỗi đầu cuối có thể chuyển sang một kết nối H.245 riêng biệt

2.1.3 Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi

Một cuộc gọi trải qua các bước như sau:

• Thiết lập cuộc gọi

• Khởi tạo truyền thông và trao đổi khả năng

• Thiết lập kênh truyền thông nghe nhìn

• Dịch vụ cuộc gọi

• Kết thúc cuộc gọi

2.1.3.1 Thiết lập cuộc gọi

Trong quá trình thiết lập cuộc gọi, các điểm cuối trao đổi các bản tin để đồng

ý tiến hành các thủ tục điều khiển cuộc gọi tiếp theo Điểm cuối A có thể gửi bản tin Setup đến điểm cuối B Sau khi gửi bản tin Setup điểm cuối sẽ phải chờ nhận được bản tin Alerting trả lời từ phía thuê bao bị gọi trong thời gian chỉ thị với người sử dụng có cuộc gọi tới Trong trường hợp thoại liên mạng sử dụng Gateway thì Gateway sẽ gửi bản tin Alerting khi nó nhận được tín hiệu chuông từ phía mạng chuyển mạch kênh SCN Quá trình kết thúc khi điểm cuối A nhận được bản tin Connect từ đầu cuối B Có thể có những trường hợp sau:

2.1.3.1.1 Cuộc gọi cơ bản

- Cả hai thiết bị đầu cuối đều không đăng kí:

Cuộc gọi cơ bản không có Gatekeeper

Hinh 2.5 : Cuộc gọi cơ bản không có Gatekeeper

Khi cả hai thiết bị đầu cuối đều không đăng kí với Gatekeeper, thì chúng sẽ trao đổi trực tiếp các bản tin với nhau như hình Khi đó chủ gọi sẽ gửi bản tin thiết lập cuộc gọi Setup trên kênh báo hiệu đã biết trước địa chỉ của thuê bao bị gọi

2.1.3.1.2 Cả hai thuê bao đều đăng ký tới một Gatekeeper

Hình 2.6 : Hai thuê bao cùng đăng kí một Gatekeeper- Báo hiệu qua Gatekeeper

Tình huống này sẽ có hai trường hợp xảy ra:

• Cả hai thuê bao đầu cuối đều đăng ký tới một Gatekeeper và Gatekeeper chọn phương thức truyền báo hiệu trực tiếp giữa hai thuê bao Đầu tiên thuê bao chủ gọi trao đổi với Gatekeeper cặp bản tin ARQ(1)/ACF(2) để thiết lập báo hiệu Trong bản tin ACF(2) do Gatekeeper trả lời cho thuê bao chủ gọi có chứa địa chỉ kênh báo hiệu của thuê bao bị gọi Sau đó thuê bao chủ gọi sẽ căn cứ vào địa chỉ này để gửi

bản tin Setup(3) tới thuê bao bị gọi Nếu thuê bao bị gọi chấp nhận yêu cầu, nó sẽ trao đổi cặp bản tin ARQ(5)/ACF(6) với Gatekeeper Nếu thuê bao bị gọi nhận được ARJ thì nó sẽ gửi bản tin Release Complete tới thuê bao chủ gọi

• Cả hai thuê bao đầu cuối đều đăng kí tới một Gatekeeper và báo hiệu cuộc gọi được định tuyến qua Gatekeeper Khi nhận được ACF(2) có chứa địa chỉ kênh báo hiệu của Gatekeeper, thuê bao chủ gọi sẽ căn cứ vào địa chỉ này gửi bản tin Setup(3) tới Gatekeeper Sau đó Gatekeeper sẽ gửi bản tin Setup(4) tới thuê bao bị gọi Nếu thuê bao bị gọi chấp nhận cuộc gọi, nó sẽ trao đổi ARQ(6)/ACF(7) với Gatekeeper Nếu nhận được ARJ(7) thì thuê bao bị gọi sẽ gửi bản tin Release Complete tới Gatekeeper

2.1.3.1.3 Chỉ có thuê bao chủ gọi đăng kí với Gatekeeper

Hinh 2.7: Chỉ có thuê bao chủ gọi đăng kí với Gatekeeper - Báo hiệu trực tiếp

Hình 2.7 là: Trường hợp báo hiệu cuộc gọi được truyền trực tiếp giữa hai thuê bao

• Trường hợp báo hiệu cuộc gọi do Gatekeeper định tuyến :

Hình 2.8 : Chỉ có thuê bao chủ gọi đang kí với Gatekeeper – Báo hiệu qua gatekeeper

2.1.3.1.4 Chỉ có thuê bao bị gọi có đăng kí với Gatekeeper

Có hai trường hợp :

• Trường hợp các bản tin báo hiệu truyền trực tiếp giữa hai thuê bao :

Đầu tiên thuê bao chủ gọi gửi bản tin Setup(1) trên kênh báo hiệu đã biết địa chỉ tới thuê bao bị gọi Nếu thuê bao bị gọi chấp nhận nó sẽ trao đổi cặp bản tin ARQ(3)/ACF(4) với Gatekeeper Thuê bao bị gọi cũng có thể nhận được ARJ(4), khi

đó nó sẽ gửi bản tin Release Complete tới thuê bao chủ gọi Trong trường hợp chấp nhận thuê bao bị gọi sẽ trả lời bằng bản tin Connect(6) có chứa địa chỉ kênh điều khiển H.245 cho thuê bao chủ gọi

• Trường hợp báo hiệu cuộc gọi do Gatekeeper định tuyến :

Đầu tiên thuê bao chủ gọi gửi bản tin Setup(1) trên kênh báo hiệu đã biết địa chỉ tới thuê bao bị gọi Nếu thuê bao bị gọi chấp nhận nó sẽ trao đổi bản tin ARQ(3)/ARJ(4) với Gatekeeper Trong bản tin ARJ mà Gatekeeper trả lời cho thuê bao bị gọi chứa mã yêu cầu định tuyến cuộc gọi qua Gatekeeper (Route Call To Gatekeeper) Khi đó thuê bao bị gọi sẽ gửi bản

Hình 2.9: Chỉ có thuê bao bị gọi đăng kí với Gatekeeper – Báo hiệu trực tiếp