Luận Văn Nghiên Cứu , Thiết Kế Và Chế Tạo Tổng Đài Thế Hệ Sau Đa Dịch Vụ Chuyển Mạch Mềm (Softswitch) Và Ứng Dụng Vào Việt Nam.pdf

Microsoft Word 2 Bao cao tong ket de tai doc B K H C N TTC N TT B K V C N TT C N TT Bé Khoa häc Và C«ng nghÖ Trung Tâm Công Nghệ Thông Tin Số 9, Đào Duy Anh, Hà Nội Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thu[.]

Trung Tâm Công Nghệ Thông Tin

Số 9, Đào Duy Anh, Hà Nội

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TỔNG ĐÀI THẾ HỆ SAU ĐA DỊCH VỤ CHUYỂN MẠCH MỀM (SOFTSWITCH)

VÀ ỨNG DỤNG VÀO VIỆT NAM

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

Nghiên cứu cấu trúc hệ thống Softswitch

A Chủ trì: Hoàng Minh CDIT

B Cán bộ tham gia nghiên cứu

1 Nguyễn Kim Quang

2 Nguyễn Trung Kiên

3 Nguyễn Thắng

Phát triển các modul thành phần hệ thống

Module 1:Module phần mềm khung của hệ thống softswitch

A Chủ trì: Nguyễn Kim Quang

B Các cán bộ tham gia nghiên cứu

1 Nguyễn Trung Kiên

3 Nguyễn Văn Đào

Module 2:Modul phần mềm xử lý cuộc gọi

A Chủ trì: Nguyễn Trung Kiên

B Các cán bộ tham gia nghiên cứu

1 Nguyễn văn Đào

2 Nguyễn Hải Đăng

Module 3:Modul phần mềm Giao tiếp với các gateway

A Chủ trì: Ngô Thanh Thủy

B Các cán bộ tham gia nghiên cứu

B Các cán bộ tham gia nghiên cứu

1 Nguyễn Trung Kiên

2 Nguyễn Hải Đăng

3 Nguyễn Huy Thành

Module 5:Modul phần mềm giao tiếp với các softswitch khác

A Chủ trì: Nguyễn Trung Kiên

B Các cán bộ tham gia nghiên cứu

Module 6:Modul phần mềm Phân hệ hỗ trợ vận hành OSS

A Chủ trì: Nguyễn Hải Hà

B Các cán bộ tham gia nghiên cứu

1 Hà Đình Dũng

2 Nguyễn Trung Kiên

3 Nguyễn Quốc Nguyên

Module 7:Modul phần mềm OAM

A Chủ trì: Đinh Kim Cường

B Các cán bộ tham gia nghiên cứu

1 Nguyễn Hải Hà

2 Trần Phi Thường

3 Phan Văn Thái

Module 8:Modul phần mềm quản lý cước

A Chủ trì: Nguyễn văn Đào

B Các cán bộ tham gia nghiên cứu

3 Phan Văn Thái

Module 10:Modul phần mềm giao tiếp phát triển ứng dụng

A Chủ trì: Đỗ Thị Hồng Lê

B Các cán bộ tham gia nghiên cứu

1 Nguyễn Hải Đăng

3 Nguyễn Kim Quang

Module 11:Modul phần mềm giao tiếp nhận thực thuê bao

A Chủ trì: Phan Văn Đức

B Các cán bộ tham gia nghiên cứu

1 Nguyễn Trung Kiên

3 Phan Văn Thái

Module 12:Hệ quản trị cơ sở dữ liệu về thuê bao

A Chủ trì: Nguyễn Hải Đăng

B Các cán bộ tham gia nghiên cứu

1 Trần Thanh Huyền

2 Trương Thị Thu Hạnh

3 Nguyễn Việt Thắng

Tích hợp và thử nghiệm hệ thống

A Chủ trì: Nguyễn Trung Kiên

DANH SÁCH CỘNG TÁC VIÊN CỦA ĐỀ TÀI

7 Hoàng Văn Võ Tiến sỹ-Phó viện trưởng-Viện KHKT Bưu điện

8 Phan Cao Minh Tiến Sĩ,Trưởng Ban Khoa học Công nghệ, Tổng công ty

Bưu chính-Viễn thông VN

9 Vũ Văn San Tiến sĩ, chuyên viên -Vụ Khoa học công nghệ, bộ BC-VT

10 Nguyễn Châu Sơn Thạc sĩ, Phó Ban Viễn thông - Tổng công ty Bưu chính

Viễn thông Việt nam

11 Hoàng Đăng Hải Tiến sĩ khoa học, Công ty cổ phần Viễn thông-Tin học

Bưu điện – CT-IN

12 Nguyễn Hữu Tuấn Kĩ sư, Phó giám đốc Công ty Liên doanh thiết bị tổng đài

VKX

BÀI TÓM TẮT

Để đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hội hiện nay, mạng Viễn Thông tiên tiến của các nước phải thoả mãn những yêu cầu hết sức khắt khe về: khả năng cung cấp dịch vụ, về tổ chức khai thác và quản lý Một thực tế là mạng viễn thông hiện nay (PSTN) không thể thoả mãn các yêu cầu nói trên

Mạng thế hệ mới (NGN) ra đời giải quyết được các vấn đề này, NGN có cấu trúc mở, phân lớp theo chức năng trong đó lớp điều khiển là bộ não của hệ thống có nhiệm vụ điều hành các giao dịch để thực hiện các dịch vụ trên mạng Chuyển mạch mềm (Softswitch) là hệ thống phần mềm phức tạp nhất của mạng Viễn thông thực hiện chức năng của lớp điều khiển và vì vậy Softswitch chính là bộ não của mạng NGN

Một số nhà sản xuất thiết bị Viễn Thông lớn như: Alcatel, Simems, Nortel, NEC,…, đã cho ra đời các sản phẩm Softswitch đầu tiên Tuy nhiên chưa một hãng nào công bố thiết kế của mình vì Softswitch là bí mật độc quyền của từng hãng về hệ thống phức tạp này

Theo xu hướng chung, mạng viễn thông Việt Nam cũng đang dần chuyển sang mạng NGN Bởi vậy, việc khởi động nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống chuyển mạch mềm Softswitch lúc này có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn cao

Mục tiêu của đề tài này là thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh một hệ thống Softswitch: dung lượng 20.000 thuê bao, hỗ trợ đầy đủ các chức năng, có thể giao tiếp với các Softswitch khác trên mạng và lúc cần có thể thay thế lẫn nhau Mục tiêu dài hạn là tiếp tục hoàn thiện công nghệ, nâng cao dung lượng

để sản xuất loạt nhỏ, tiến tới thương phẩm thay thế nhập ngoại

Cho đến nay, sản phẩm của đề tài đã hoàn thành Kết quả kiểm tra đo thử trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm trên mạng lưới đã cho kết quả tốt Một điểm lưu ý là: Softswitch có thể thực hiện mọi chức năng tương đương với các tổng đài truyền thống hiện nay, nó kết hợp với một số thành phần khác có thể thay thế các tổng đài TDM hiện tại Bởi vậy, kết quả này của đề tài hoàn toàn có thể sử dụng cho mạng PSTN trong quá trình quá độ chuyến sang mạng NGN

Softswitch là một hệ thống có cấu trúc phần mềm phức tạp nhất trong viễn thông, hiện nay chỉ mới xuất hiện sản phẩm thương mại mà rất thiếu tư liệu tham khảo, vì vậy đề tài đã phải triển khai theo các bước sau đây:

− Nghiên cứu tổng quan về NGN và SoftSwitch

− Xác định các tiêu chí kĩ thuật hệ thống của SoftSwitch –KC.01-22

− Đề xuất cấu trúc hệ thống của SoftSwitch – KC.01-22

− Thực hiện hệ thống theo cấu trúc đã đề xuất

− Thử nghiệm và đánh giá hệ thống (trong phòng thí nghiệm TESLAB và trên mạng lưới)

Để thực hiện, đề tài đã chia thành 2 nhánh:

− Nhánh 1: Nghiên cứu cấu trúc hệ thống Softswitch Sản phẩm của nhánh này là “Báo cáo tổng hợp” được trình bày ở quyển 1 – Báo cáo này đã trình bày chi tiết cơ sở lí luận và kết quả chính sản phẩm đề tài

− Nhánh 2: Thực hiện 12 nhánh phần mềm theo quy định của hợp đồng

12 sản phẩm này được trình bày ở quyển 2

Đối với sản phẩm Softswitch, kết quả đo thử và thử nghiệm có ý nghĩa rất quan trọng Tài liệu đo thử trong TESLAB và thử nghiệm trên mạng được trình bày trong Quyển số 3

MỤC LỤC

I MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 11

II SẢN PHẨM 1-BÁO CÁO TỔNG HỢP 12

II.1 Sản phẩm 12

II.2 Tóm tắt báo cáo 12

III SẢN PHẨM 2: KHUNG HỆ THỐNG SOFTSWITCH 17

III.1 Sản phẩm 17

III.2 Tóm tắt báo cáo 17

III.3 Kết luận: 19

IV SẢN PHẨM 3: PHẦN MỀM XỬ LÝ CUỘC GỌI CƠ BẢN 20

IV.1 Sản phẩm 20

IV.2 Tóm tắt báo cáo 20

IV.3 Kết luận: 21

V SẢN PHẨM 4: PHẦN MỀM GIAO TIẾP VỚI CÁC GATEWAY 22

V.1 Sản phẩm 22

V.2 Tóm tắt báo cáo 22

V.3 Kết luận: 23

VI SẢN PHẨM 5: PHẦN MỀM GIAO TIẾP TRUNG KẾ 24

VI.1 Sản phẩm 24

VI.2 Tóm tắt báo cáo 24

VI.3 Kết luận: 24

VII SẢN PHẨM 6: PHẦN MỀM GIAO TIẾP VỚI SOFTSWITCH KHÁC 25

VII.1 Sản phẩm 25

VII.2 Tóm tắt báo cáo 25

VII.3 Kết luận: 26

VIII SẢN PHẨM 7: PHẦN MỀM HỖ TRỢ VẬN HÀNH OS 27

VIII.1 Sản phẩm 27

VIII.2 Tóm tắt báo cáo 27

VIII.3 Kết luận: 28

IX SẢN PHẨM 8: PHẦN MỀM HỖ TRỢ GIÁM SÁT (OAM) 30

IX.1 Sản phẩm 30

IX.2 Tóm tắt báo cáo 30

IX.3 Kết luận 32

X SẢN PHẨM 9: PHẦN MỀM HỖ TRỢ QUẢN LÝ CƯỚC 33

X.1 Sản phẩm 33

X.2 Tóm tắt báo cáo 33

X.3 Kết luận: 34

XI SẢN PHẨM 10: PHẦN MỀM GIAO TIẾP VỚI MẠNG VOIP 35

XI.1 Sản phẩm 35

XI.2 Tóm tắt báo cáo 35

XI.3 Kết luận: 36

XII SẢN PHẨM 11: PHẦN MỀM GIAO TIẾP PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG 37

XII.1 Sản phẩm 37

XII.2 Tóm tắt báo cáo 37

XII.3 Kết luận: 38

XIII SẢN PHẨM 12: CSDL THUÊ BAO 39

XIII.1 Sản phẩm 39

XIII.2 Tóm tắt báo cáo 39

XIII.3 Kết luận: 40

XIV SẢN PHẨM 13: PHẦN MỀM NHẬN THỰC 41

XIV.1 Sản phẩm 41

XIV.2 Tóm tắt báo cáo 41

XIV.3 Kết luận: 42

XV SẢN PHẨM 14: TÀI LIỆU THỬ NGHIỆM 43

XV.1 Sản phẩm 43

XV.2 Tóm tắt báo cáo 43

XV.3 kết luận 46

XVI KẾT LUẬN CHUNG 47

BẢNG CHÚ GIẢI CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU, ĐƠN VỊ ĐO, TỪ NGẮN, THUẬT NGỮ

Từ

viết tắt

Từ gốc Nghĩa tiếng Việt

AQM Active Queue Management Thuật toán quản lý hàng đợi tích cực

BSCM basic Call State Model Chức năng xử lý cuộc gọi cơ bản (trong CSx) BHCA Busy Hour Call Attempt Số cuộc thử trong giờ bận, là một tham số

đánh giá năng lực hệ thống BICC Bearer Independent Call Control Báo hiệu cuộc gọi độc lập kênh mang, là một

giao thức báo hiệu liên đài cho chuyển mạch softswitch do ITU đề xuất

CDIT Center for Development of Information

IBUS Internal BUS Tên giao thức trung chuyển báo hiệu tự định

nghĩa bởi nhóm thực hiện đề tài

MG Media Gateway Cổng phương tiện

MGC Media gateway Controler Bộ điều khiển cổng phương tiện

Các giao thức điều khiển cổng phương tiện

MNGT Management Chức năng quản lý mạng

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới

OAM Operation Administration &

Mainternance

Điều hành, quản lý và bảo dưỡng

PSTN Public switched telephone network Mạng chuyển mạch công nghệ TDM

SCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ trong mạng IN SIP Session Initial protocol Giao thức khởi tạo phiên

SS7 Signalling system No7 Hệ thống báo hiệu Số 7

UDP/TC

P/SCTP

User Datagram Protocol/Transmission

Control Protocol/Stream Control

Transmission Protocol

Các giao thức chuyển tải trên mạng IP

XML,

VXML

Extensible Markup Language, Voice

Extensible Markup Language

Các ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản

− Thiết kế, chế tạo hệ thống chuyển mạch mềm

− Thử nghiệm, đánh giá kết quả

− Nâng cao trình độ công nghệ của đội ngũ làm công nghệ thông tin trong nước

− Tiếp tục hoàn thiện công nghệ, nâng cao dung lượng, tiến tới sản xuất loạt nhỏ thay thế nhập ngoại

Mục tiêu cụ thể

− Nghiên cứu và phát triển phần mềm hệ thống Softswitch và ứng dụng thử nghiệm vào mạng viễn thông Việt Nam

− Tăng cường khả năng bảo mật thông tin

− Chủ động phát triển các dịch vụ gia tăng trên mạng Viễn thông

− Thiết kế chế tạo một Softswitch có dung lượng 20,000 thuê bao (Softswitch KC.01-22 hay Softswitch CDIT)

− Hệ thống là các sản phẩm hoàn chỉnh sẽ có khả năng giao tiếp với các thành phần khác của các hãng khác nhau trên mạng NGN và có thể ứng dụng trong các mạng doanh nghiệp nhỏ, các mạng nội bộ chuyên dùng hay chia xẻ một phần lưu lượng mạng Public hiện tại

II SẢN PHẨM 1-BÁO CÁO TỔNG HỢP

II.1 Sản phẩm

Đây là báo cáo tổng hợp toàn bộ đề tài: những nghiên cứu tổng quan, nghiên cứu về các tiêu chí kỹ thuật của hệ thống Softswitch, về phương pháp luận nghiên cứu từ đó đề xuất ra cấu trúc hệ thống Softswitch với các tiêu chí và chức năng phù hợp với điều kiện Việt Nam, tổng hợp lại quá trình xây dựng và thử nghiệm hệ thống Softswitch, đánh giá kết quả của đề tài cũng như đề xuất các phương hướng nghiên cứu tiếp theo

II.2 Tóm tắt báo cáo

Mạng Viễn thông phát triển đến một giai đoạn bước ngoặt mới có tính cách mạng đó là mạng Viễn thông thế hệ mới (NGN-Next Generation Network) Mạng NGN là vấn đề đang thu hút sự quan tâm của nhiều tổ chức Viễn thông lớn nhằm cho ra đời một mô hình cấu trúc mạng mới dựa trên nền tảng công nghệ hiện đại, đầu tư hiệu quả và đáp ứng nhu cầu phong phú về dịch vụ Mạng NGN được tổ chức dựa trên một số nguyên tắc cơ bản: Đáp ứng các nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ Viễn thông phong phú đa dạng, mạng có cấu trúc đơn giản, hiệu quả sử dụng và chất lượng mạng lưới cao, giảm thiểu chi phí khai thác bảo dưỡng, độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao

Tuy cho đến nay vẫn chưa có một mô hình nào được chính thức xem là mô hình chuẩn cho mạng NGN nhưng về nguyên tắc - mạng NGN được xây

Lớp điều khiển, Lớp ứng dụng/dịch vụ (Application/service) và Lớp quản lý mạng

Hình 1: Cấu trúc phân lớp mạng thế hệ sau

MSF và ISC đã cụ thể hoá các chức năng tổng quát của NGN, quan hệ giữa các thành phần chức năng và định nghĩa các điểm tham chiếu trong mô hình tham khảo chung (Hình 2)

Hình 2 : Các chức năng mặt cắt được quy định trong MSF

Softswitch trở thành một tên gọi chung cho thực thể có chức năng điều

khiển các phiên giao dịch trong mạng Viễn thông thế hệ mới (NGN) và còn

có các tên khác như: Media Gateway Controller (MGC) hay CallAgent Mạng Viễn thông Việt nam cũng đang trong thời kỳ quá độ chuyển dần sang thế hệ mạng NGN VNPT và một số doanh nghiệp khác cũng đã bước đầu đưa các tổng đài NGN vào thử nghiệm và khai thác trên mạng như: Siemens, Alcatel, Huawei,

Softswitch là sản phẩm của đề tài này cũng hướng tới mục tiêu tham gia trong lớp điều khiển này bằng việc gánh một phần lưu lượng của mạng NGN tổng thể

Softswicth như bộ não của các nút trong mạng NGN, với ý nghĩa đó Softswitch là một hệ thống phần mềm phức tạp nhất xét trên phương diện logic xử lý Trên quan điểm lý thuyết hệ thống, softswitch được nhìn nhận như một hệ thống nhiều đầu vào, nhiều đầu ra và mô hình động học có thể quy về các dạng tổng đài truyền thống Một số yếu tố có ảnh hưởng đến thiết kế một hệ thống Softswitch như là: rất nhiều giao thức Viễn thông phức tạp, hỗ trợ nhiều dịch vụ có lưu lượng thay đổi trong dải rộng, cơ sở

dữ liệu lớn và động

Đề tài này thực hiện với ý tưởng: Chủ động phát triển toàn bộ phần mềm

hệ thống Softswitch, sử dụng các phần cứng liên quan là các sản phẩm

và bán sản phẩm công nghiệp tiêu chuẩn có sẵn của các Media Gateway

để tích hợp thành các nút mạng NGN hoàn chỉnh

Về mặt lý thuyết và thiết kế hệ thống: Nhóm thực hiện đề tài cập nhật các

nghiên cứu của các đề tài có liên quan đã và đang thực hiện trong nước, xem xét phân tích các giải pháp của các hãng lớn trên thế giới để học hỏi cách tổ chức các hệ thống này và áp dụng linh hoạt có chọn lọc cho quá trình thiết kế sản phẩm của đề tài

Về thực nghiệm: các nghiên cứu thực nghiệm hướng đến một hệ thống

Softswitch điển hình với cách tổ chức linh hoạt có tính mở rộng cao và sử dụng các platform thông dụng thay các phần cứng chuyên dụng để tránh phụ thuộc vào các nhà cung cấp các platform

Về đo kiểm: Hệ thống Softswitch được thiết kế cũng hướng đến các sản

phẩm có tính thương mại vì vậy việc đo kiểm nhằm kiểm tra tính tương thích mạng cũng như độ tin cậy và ổn định cũng được tiến hành một cách nghiêm túc Việc đo kiểm được thực hiện theo 2 giai đoạn, giai đoạn 1: Kiểm tra trong Phòng thí nghiệm của CDIT và Phòng thử nghiệm chuyên

đề NGN (TestLab của Hãng cung cấp thiết bị Viễn thông nổi tiếng - Alcatel); giai đoạn 2: Thử nghiệm vận hành hệ thống trên mạng Viễn thông Quốc gia

Đề tài có sự phối hợp với một số nhà khai thác Viễn thông, các Viện nghiên cứu và các nhà cung cấp thiết bị để kiểm tra toàn diện hệ thống Các bài đo

sử dụng các bài đo đã được chuẩn hoá Quốc tế và chuẩn hoá Việt Nam

Lý thuyết về mô hình hóa hệ thống Softswitch được sử dụng, các chức năng của Softswitch được làm rõ như trong Hình 3

§¨ng ký/huû

bá DV

NhËn yªu cÇu

Media Gateway

CSDL kh¸ch hµng

Trung t©m

Server

Ph¸t sinh yªu cÇu

CËp nhËt

Softswitch

OAM

C¸c m¹ng kh¸c

Ph©n tÝch sè

Gi¸m s¸t cuéc gäi

Gi¸m s¸t c¸c

®Çu cuèi

øng dông cña nhµ ph¸t triÓn thø 3 (3rd apps)

Yªu cÇu dÞch vô

CÊu h×nh dÞch vô

Signalling gateway

Hình 3: Quan hệ và tương tác của các thực thể trong một nút mạng NGN

Bằng cách phân tích các chức năng của Softswitch cộng với các kinh nghiệm nghiên cứu về tổng đài và các thiết bị Viễn thông khác nhóm thực

hiện đề tài đã đề xuất một mô hình hệ thống phân tán (Hình 4) có khả năng đảm báo các tiêu chí về tính mở, năng lực, tính tương thích và độ ổn định

Basic call manager (IBUS- BCM)

Protocol -4 Protocol -3

IBUS

Protocol stack

Transaction ctrl Protocol stack

Transaction ctrl Protocol stack

Transaction ctrl Protocol stack Leg

Hình 4: Mô hình phân tán trong thiết kế Softswitch

Từ việc phân tích và đề xuất cấu trúc hệ thống Softswitch, việc thực hiện kiến trúc này đã được tiến hành Tổ chức phần mềm hệ thống Softswitch được phân thành 12 modul phần mềm hoạt động với nhau trên cơ sở quan

hệ về mặt chức năng Các phần sau trong báo cáo tóm tắt này sẽ mô tả về các modul phần mềm đó

Phần cứng của hệ thống Softsiwtch được lựa trọn trên nguyên tắc sử dụng các dạng phần cứng phổ dụng, độ tin cậy cao Một kiến trúc tham khảo là dạng blade server (các máy được liên kết trong một mạng LAN tốc độ cao) Sau khi phát triển các modul phần mềm thành phần, bước tích hợp hệ thống

đã được tiến hành Ba môi trường được sử dụng để kiểm nghiệm và đánh giá sản phẩm đó là trong Phòng thí nghiệm, tại phòng thử nghiệm NGN của

VNPT và trên mạng lưới Kết quả của các thử nghiệm này cho thấy Hệ thống Softswitch - KC.01-22 hoàn toàn có thể đảm nhận chức năng Nút điều khiển (ControlNode) của nút mạng NGN hoàn chỉnh và có năng lực lớn hơn nhiều so với đăng ký ban đầu

III SẢN PHẨM 2: KHUNG HỆ THỐNG SOFTSWITCH

III.1 Sản phẩm

Bao gồm:

− Các vấn đề và giải pháp đề xuất trong thiết kế khung hệ thống Softswitch

− Tài liệu thiết kế khung hệ thống, các hệ BUS trao đổi thông tin nội bộ

− Phần mềm khung hệ thống Softswitch được kiểm tra về hiệu năng

III.2 Tóm tắt báo cáo

Yêu cầu của thiết kế khung hệ thống Softswitch phải đảm bảo về mặt chức năng (xử lý cuộc gọi) và các mặt khác (độ tin cậy, hiệu năng ) Thiết kế tổng thể cần đạt được các yêu cầu sau: tổ chức khung của hệ thống Softswitch hợp lý nhất, đáp ứng được về mặt chức năng, có tính ổn định và khả năng nâng cấp mở rộng linh hoạt Hình 5 là thiết kế khung của hệ thống

DUAL control

Controlled devices (MGs)

IP Endpoints

Local

DB

OAM and Mngt support functions

Protocol Adaptation

Application server

Overload control

Media Resource Other

softswitch

IBUS INAP.Cs2+

Specified prrotocol

CallController

LegController

Hình 5:Mô hình tổ chức phần mềm hệ thống Softswitch

Đây là frame-work cho hệ thống phân tán, framework này được thiết kế để liên kết các thực thể của hệ thống phân tán tạo ra một môi trường có tính trong suốt đối với các xử lý phía trên mà không phải quan tâm đến vấn đến đồng bộ giữa các thực thể này, mỗi modul phần mềm có dạng một node trên một mạng hình BUS (Hình 6)

Node j Node i

Ethernet/

IP/UDP IPC

Hình 7: Các bus truyền thông nội bộ

Các BUS chia làm 2 loại: Bus chuyển tải và Bus ứng dụng (Hình 7) Bus chuyển tải dùng để chuyên chở các thông tin thuộc Bus ứng dụng một cách tin cậy giữa các node và có tên gọi là IPC Các Bus ứng dụng (IBUS, INFOBUS ) được dùng cho việc liên lạc giữa các phân chức năng cụ thể (Hình 8)

Application Server

IV SẢN PHẨM 3: PHẦN MỀM XỬ LÝ CUỘC GỌI CƠ BẢN

IV.1 Sản phẩm

Bao gồm:

− Tài liệu thiết kế phân chức năng cuộc gọi cơ bản

− Phần mềm xử lý cuộc gọi cơ bản được kiểm nghiệm về chức năng

IV.2 Tóm tắt báo cáo

Modul này xử lý các phiên giao dịch cơ bản của hệ thống ứng với phần chính sách (Policy) của cuộc gọi, nó độc lập với các giao thức báo hiệu/điều khiển

Hình 9: Xử lý cuộc gọi cơ bản

Các cuộc gọi có thể là các cuộc gọi có dịch vụ hoặc không có dịch vụ, số lượng các dịch vụ liên tục được bổ sung mới Các dịch vụ mới này có thể

do nhà phát triển hệ thống hay third-party đưa ra, để đảm bảo được yêu cầu này một cách linh hoạt nhất thì thiết kế của Softswitch phải có khả năng hỗ trợ tối đa bằng cách đưa ra một nguyên tắc có tính thống nhất và tổng quát

về hỗ trợ phát triển dịch vụ mới

Nguyên tắc chung này được xây dựng dựa trên nguyên tắc tổ chức dịch vụ của mạng thông minh đã đề xuất bởi ITU Theo đó, Softswitch chỉ thực hiện các cuộc gọi cơ bản nhất (ứng với chức năng SSF của mạng thông minh) còn các cuộc gọi có tham gia dịch vụ sẽ do thực thể điều khiển dịch vụ-application server (ứng với chức năng SCF của mạng thông minh) thực hiện

Một cuộc gọi cơ bản (basic call) được tạo thành từ 2 nửa cuộc gọi call) 2 halff-call này được liên kết với nhau bởi chức năng xử lý cuộc gọi

(half-cơ bản (Hình 10)

Hình 10: Cuộc gọi cơ bản

Mỗi half-call liên quan đến cả phần cơ chế (machenic) và chính sách (policy) như trong Hình 11 Phần cơ chế có thể khác nhau đối với 1 half-call (ví dụ cuộc gọi giữa thuê bao MGCP và SIP)

Phần xử lý chính sách cuộc gọi giống nhau nên được thiết kế cách ly với lớp các cơ chế còn gọi là chức năng xử lý logic các cuộc gọi cơ bản, là phần chức năng liên quan đến xử lý các cuộc gọi ở mức logic có tính trừu tượng cao Phần này được tích hợp trong modul có tên là CallController Các half-call có giao diện đối tượng cho phép thao tác trên đối tượng này, giao diện này cần thiết cho việc điều khiển các dịch vụ

Hình 11: Half-call

Phần cơ chế thuộc các LegController có chức năng thích nghi các giao thức báo hiệu/điều khiển khác nhau và chuyển đổi sang Bus báo hiệu cuộc gọi đồng nhất (IBUS) để chuyển đến phần chính sách Phần cơ chế này còn được gọi là Protocol processing và được tích hợp trong các node gọi là LegController (LC)

IV.3 Kết luận:

Chức năng xử lý cuộc gọi cơ bản đã được thực hiện trong modul phần mềm CallController, chức xử lý logic cuộc gọi cơ bản dựa trên giao thức nội bộ IBUS Các kết quả thử nghiệm cho thấy chức năng này đã được thực hiện đứng yêu cầu đề ra, cuộc gọi cơ bản giữa các loại đầu cuối khác nhau (POTS, VoIP) được thực hiện trôi chảy

V SẢN PHẨM 4: PHẦN MỀM GIAO TIẾP VỚI CÁC GATEWAY

V.1 Sản phẩm

Bao gồm:

− Tài liệu thiết kế

− Phần mềm giao tiếp với các MediaGateway

V.2 Tóm tắt báo cáo

Đây là modul giao tiếp, điều khiển các thuê bao POTS thông qua các cổng phương tiện (media gateway-MG) và các Softphone trực tiếp bằng các giao thức điều khiển cổng phương tiện: MGCP, Megaco

Nguyên tắc tổ chức của các phần mềm giao tiếp gateway được tổ chức như Hình 12 Modul này có tên là Local LegController (Local LC)

MGCP stack

MGCP Transaction control

LEGOBJ control funcs

Node MNGT OAM

LEG contrller architecture

Hình 12: Nguyên tắc tổ chức phần mềm của các LegController

Hoạt động của các modul phần mềm giao tiếp gateway như Hình 13

Call Controller Local

LegController

Policy server

Resident Gateway (RG) Phone

Đăng ký

Operator

Cập nhật thông tin

Cuộc gọi

Softswitch

Định tuyến/

nhận thực

Hình 13: Hoạt động liên quan đến các LegController

Các hoạt động cơ bản có liên quan đến modul Local LC là: Đăng ký hoạt động của các cổng phương tiện, thay đổi cấu hình của các cổng phương tiện

từ phía người sử dụng và hoạt động liên quan đến cuộc gọi Có thể mô tả khái quát các hoạt động này như sau:

− Tại Softswitch (modul quản lý thuê bao) có khai báo các cổng phương tiện ứng với các số thuê bao cho trước Khi RG khởi tạo, nó sẽ gửi bản tin đăng ký lên modul Local LegController, Local LegController sẽ đăng ký kích hoạt tới PolicyServer đồng thời lưu thông tin của các endpoint liên quan đến RG này

− Nhà khai thác có thể thay đổi các thông số của port ứng với các endpoint: số IE64, mặt nạ quay số, loại codec được dùng bằng cách thay đổi trong bảng tham số thuê bao của PolicyServer, PolicyServer

sẽ tự động cập nhật tới LocalLegController

− Khi một thuê bao POTS thuộc RG nhấc máy, các tín hiệu nhấc máy,

số quay DTMF sẽ được Local LegController thu và gửi lên CallController xử lý, tại đây các phase nhận thực, phân tích số và định tuyến được dùng để hoàn thành cuộc gọi

V.3 Kết luận:

Modul phần mềm này đã được hoàn thành theo đúng yêu cầu đặt ra, nó có thể hỗ trợ quản lý các endpoint độc lập hay các Resident Gateway tới vài ngàn cổng Các hoạt động của các đầu cuối đã được kiểm chứng và mỗi Local LegController có thể đáp ứng tới 400 yêu cầu cuộc gọi trong 1 giây

VI SẢN PHẨM 5: PHẦN MỀM GIAO TIẾP TRUNG KẾ

VI.1 Sản phẩm

Bao gồm:

− Tài liệu thiết kế

− Phần mềm giao tiếp trung kế

VI.2 Tóm tắt báo cáo

Modul này giao tiếp liên mạng giữa Softswitch của nút mạng NGN với mạng PSTN thông qua các giao thức báo hiệu liên đài truyền thống (R2, SS7)

Về tổ chức phần mềm thì các modul này tương tự modul giao tiếp các gateway nhưng không có phase nhận thực và không cần quản lý các thuê bao cụ thể Các LegController thuộc dạng này: ISUP, R2

Hoạt độngliên quan đến Modul giao tiếp trung kế này như Hình 14, chi tiết xem thêm trong tài liệu thiết kế modul xử lý cuộc gọi cơ bản Ở đây, trên Softswitch không cần khai báo chi tiết các endpoit như các thuê bao nội hạt

Call Controller

Trunk LegController

Policy server

TGs

Tổng đài TDM

VII SẢN PHẨM 6: PHẦN MỀM GIAO TIẾP VỚI

VII.2 Tóm tắt báo cáo

Chức năng của phần mềm này là: Thực hiện giao tiếp giữa 2 nút mạng

NGN chuẩn thông qua các giao thức mới: SIP-T, BICC (Hình 15)

SoftSwitch

SoftSwitch

Mdia Gateway

SS7 ISUP BICC

SIP-T

IP -phone IP-phone

MGCP

A

B

IP Network(s)

MGCP

Mdia Gateway

PSTN PSTN

Hình 15: Vai trò của SIPT và BICC

Về tổ chức phần mềm, modul này có dạng một LegController giao tiếp

trung kế và có dạng như Hình 16

LEGOBJ control funcs Node

MNGT OAM

BICC LEG controller architecture

SCTP BICC/SIPT Agent

Hình 16: Tổ chức của các LegController giao tiếp liên Softswitch

VII.3 Kết luận:

Hai modul phần mềm liên quan là: SIPT LegControler và BICC LegController đã được xây dựng và kiểm tra trong phòng thí nghiệm, tại TestLab và trên mạng lưới Các tài liệu đo kiểm đánh giá kềm theo cho thấy các modul này hoạt động tuân theo các chuẩn về giao tiếp liên Softswitch

VIII.2 Tóm tắt báo cáo

Nhìn từ phía quản lý thì Softswitch được coi như chức năng chuyển mạch của một tổng đài tiêu biểu, vì vậy Softswitch phải hỗ trợ việc quản lý mạng bằng cách cung cấp các thông tin quản lý cho phép người quản trị hệ thống tương tự các tổng đài truyền thống

Hình 17: Mô hình quản trị mạng SNMP

Softswitch được thiết kế theo mô hình phân tán, vì vậy các thông tin cần quản lý cũng phân tán trên các modul này tuỳ theo chức năng của từng modul.Các thông tin này rất khác nhau đối với từng modul và là các thông

số có ý nghĩa đặc trưng cho modul đó Giao thức được lựa chọn trong thiết

kế này là giao thức quản lý mạng đơn giản SNMP (Hình 17)

Việc tổ chức thiết kế chức năng hỗ trợ quản lý mạng trong Softswitch KC.01-22 phải đảm bảo tính đơn giản, linh hoạt và đầy đủ Phần mềm modul hỗ trợ quản lý mạng OSS được thực hiện trong modul có tên là SNMP gateway (Hình 18)

Modul này làm gateway cho phộp cỏc trung tõm quản lý mạng Viễn thụng

hỗ trợ SNMP cú thể giao tiếp và quản trị hệ thống Softswitch như một thiết

bị Viễn thụng chuẩn bao gồm cỏc việc xem, sửa, xúa cỏc tham số cấu hỡnh, cỏc mặt nạ trace

Giao diện quản lý

SNMP gateway

SNMP

Các module khác của hệ thống Softswitch

Hệ thống cần quản lý

Trao đổi nội bộ Module giao

tiếp quản lý

Hỡnh 18: Phỏt triển giao diện SNMP cho Softswitch

Modul phần mềm SNMP gateway đó được thực hiện, cỏc MIB quản lý thụng tin cho Softswitch qua giao diện SNMP cũng đó được viết (Hỡnh 19)

Hỡnh 19: Cỏc MIB quản lý thụng tin của Softswitch KC.01-22

VIII.3 Kết luận:

Modul phần mềm SNMP gateway đó được xõy dựng xong, kết quả cho thấy nguời sử dụng cỏc giao diện SNMP client cú thể xem/sửa/xúa cỏc thụng tin

về cấu hình, trạng thái của hệ thống Softswitch Các thông tin cảnh báo cũng được ghi nhận đầy đủ

IX SẢN PHẨM 8: PHẦN MỀM HỖ TRỢ GIÁM SÁT (OAM)

IX.1 Sản phẩm

Bao gồm:

− Tài liệu thiết kế

− Phần mềm

IX.2 Tóm tắt báo cáo

Modul hỗ trợ nhà khai thác thiết lập cấu hình, giám sát và quản lý hệ thống qua các lệnh MML (Man-Machine Language)

Giao diện MMI cho phép lấy bất kỳ thông tin gì từ bất kỳ modul nào thuộc

hệ thống thông qua các lệnh MMI

Có thể có nhiều MMI cùng chạy đồng thời, các MMI được cấp quyền truy nhập vào hệ thống ở các mức khác nhau Các thông tin vào/ra từ MMI cần được ghi lại để theo dõi sau này

Vì hệ thống gồm rất nhiều node khác nhau và các node có vai trò tương đối ngang hàng nên việc truy xuất thông tin từ MMI phải lấy từ các node trực tiếp Điều này dẫn đến sự khó khăn cho người thao tác phải nhớ node nào

có chức năng gì và đồng thời cũng khó khăn trong việc bảo mật truy xuất

Để giải quyết các khó khăn này, đề tài đã đề xuất một modul trung chuyển lệnh/thông tin trạng thái được đưa vào giữa các MMI và hệ thống Softswitch như Hình 20

GUI1

GUI1

Remote GUI

IPC

HÖ thèng SS

Hình 20: Mô hình hỗ trợ OAM cho hệ thống Softswitch

Các node sẽ định nghĩa các thông tin thông qua tập lệnh của riêng mình Các tập lệnh cần phải khác nhau đối với từng modul ACS sẽ có chức năng định tuyến lệnh từ MMI và kết quả từ các node đến đích thích hợp Giao diện người sử dụng của modul OAM như Hình 21

Hình 21: Giao diện quản trị MMI

IX.3 Kết luận

Giao diện quản trị hệ thống Softswitch đã được xây dựng xong, đây là giao diện Người-Máy trên cơ sở các lệnh MML Từ giao diện này, người quản trị hệ thống có thể theo dõi, giám sát mọi trạng thái của hệ thống, các kết quả thử nghiệm cho thấy modul này hoàn toàn đáp ứng yêu cầu đề ra ban đầu

Hình 22: Quan hệ của Policy server trong Softswitch

Sơ đồ khối phần mềm của modul quản lý cước như Hình 23

DBMS

SQL interface

DB access control

IPC

DB provisioning SQL cmd

Ethernet

Node mngt (client)

OAM func

Timer

CDR receiver Offline transport Online transport

Hình 23 : Kiến trúc của Billing server

Hoạt động của modul được tóm tắt như sau :

− Billing server nhận các bản ghi chi tiết về cuộc gọi CDR từ Callcontrol

− Truyền bản tin cước đến các server cước nếu có yêu cầu tính cước realtime

− CDR sẽ được lưu vào Cơ sở dữ liệu và ghi thành các file cước theo cấu trúc đã quy định sẵn

− Các file cước được định kỳ gửi đến đơn vị tính cước theo cơ chế truyền file FTP (truyền cước off-line)

− Những file cước được gửi thành công sẽ được sao lưu lại

X.3 Kết luận:

Chức năng ghi, lưu trữ và truyền cước rất quan trọng trong hệ thống Softswitch Modul thực hiện chức năng này đã được thực hiện xong và đã được kiểm tra tích hợp với các modul khác trong hệ thống Softswitch Kết quả cho thấy modul đã đảm bảo được các yêu cầu đề ra về lưu trữ và truyền cước một cách tin cậy

XI SẢN PHẨM 10: PHẦN MỀM GIAO TIẾP VỚI MẠNG VOIP

XI.1 Sản phẩm

Bao gồm:

− Tài liệu thiết kế

− Phần mềm

XI.2 Tóm tắt báo cáo

Đây là modul giao tiếp liên mạng với các mạng VoIP dựa trên SIP và H323 Nhìn từ phía các mạng VoIP, Softswitch giống như một H323/SIP Nhìn từ phía CallController, H323/SIP LegController giống như một hướng trung

kế sang một mạng khác Hình 24 minh họa các giao diện với mạng SIP và H323 của Softswitch

NGN

Softswitch

IP domain

SIP server

Media Gateway

SIP SIP

Megaco, MGCP

Signaling Media

NGN SIP clients

Softswitch domain

SIP Domain

Media Gateway Gateway Media

SIP Leg Controller

Hình 24: Modul giao tiếp với mạng VoIP-SIP

H323 network2

GK2

NGN private network Softswitch

H323 network1

GK1

CallControl ler

H323 Leg

Control Beerer Media

gateway

H323 endpoint

H323 endpoint

Hình 25: Modul giao tiếp với mạng VoIP-H323

Giữa các mạng VoIP (SIP, H323) và PSTN có rất nhiều điểm khác biệt trong thủ tục khởi tạo, duy trì, giải phóng cuộc gọi Modul phần mềm này phải giải quyết hoạt động liên quan đến xử lý cuộc gọi liên giao thức giữa các mạng này

XII SẢN PHẨM 11: PHẦN MỀM GIAO TIẾP PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG

XII.1 Sản phẩm

Bao gồm:

− Tài liệu thiết kế

− Phần mềm

XII.2 Tóm tắt báo cáo

Modul này kết hợp với modul xử lý cuộc gọi cơ bản tạo ra một giao diện linh hoạt có khả năng hỗ trợ các dịch vụ phong phú của mạng NGN

Nguyên tắc hỗ trợ phát triển dịch vụ trên hệ thống Softswitch như Hình 26

Softswitch

Cuộc gọi cơ bản

Logic dịch vụ (trong app server)

PICs PICs

PICs PICs PICs

Hình 26: Nguyên tắc xử lý cuộc gọi có dịch vụ

Hình 26 là minh họa nguyên tắc thực hiện các dịch vụ dựa trên giao diện phát triển ứng dụng do Softswitch cung cấp

Media Gateways

LDAP I/F

Collect Digits

&Validate PIN

Play Tone Collect DTMF

Send E-mail

Log call attempt

Application Server

Media Server Server ENUM Server MAIL

Hình 27: Minh họa hoạt động của một số dịch vụ dựa trên giao tiếp phát triển ứng

dụng của Softswitch

XII.3 Kết luận:

Modul này đã được phát triển xong, tuy chưa có Application server nối vào

để thử nghiệm các dịch vụ nhưng việc hiển thị các thông tin ra/vào modul cho phép đánh giá hoạt động modul này đảm bảo hỗ trợ thống nhất các dịch

vụ trên nền hệ thống

XIII SẢN PHẨM 12: CSDL THUÊ BAO

XIII.1 Sản phẩm

Bao gồm:

− Tài liệu thiết kế

− Phần mềm

XIII.2 Tóm tắt báo cáo

Hai modul phần mềm này thực hiện quản lý các thông số của các thuê bao thuộc hệ thống, các quy định về định tuyến cung cấp dữ liệu cho việc nhận thực thuê bao trong các phase khác nhau của cuộc gọi

CallController

SQL

DB/Authen server

Info BUS Info BUS

IBUS

Hình 28: Quan hệ của Policy server trong Softswitch

Quan hệ của Policy server với các modul khác của hệ thống Softswitch như

Error! Reference source not found Tổ chức phần mềm của Policy server như Error! Reference source not found