ứng dụng của megaco trong chuyển mạch mềm

Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 4 -


Chơng I
Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
1.1 Giới thiệu
1.1.1 Mạng viễn thông hiện tại và giải pháp
Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng
với mỗi loại hình dịch vụ thông tin có ít nhất một loại mạng riêng biệt phục vụ dịch vụ
đó nh mạng Telex, mạng điện thoại công cộng PSTN, mạng truyền số liệu, mạng di
động GSM
Mạng PSTN nói chung đáp ứng đợc rất tốt nhu cầu dịch vụ thoại của khách hàng.
Tuy nhiên trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ thoại còn có nhiều vấn đề cha đợc giải
quyết một cách thực sự thoả đáng, cha nói đến những dịch vụ mới nh truyền số
liệu
Ngày nay do sự tác động của hai yếu tố: sự gia tăng nhu cầu của khách hàng và sự
ra đời của những công nghệ mới, hạ tầng viễn thông của mỗi nớc đang đứng trớc
những bớc ngoặt. Sự gia tăng nhu cầu của khách hàng về loại hình dịch vụ, không chỉ
là tín hiệu thoại mà bao gồm cả hình ảnh, dữ liệu và các dịch vụ đa phơng tiện. Nếu
nh lu lợng thoại đợc đáp ứng rất tốt bởi mạng PSTN thì với những loại lu lợng
còn lại mạng PSTN lại tỏ ra có rất nhiều nhợc điểm :
Sử dụng băng tần không linh hoạt
Lãng phí tài nguyên hệ thống
Không có cơ chế phát hiện và sửa lỗi
Hiệu năng sử dụng mạng không cao
Ngoài ra, trong qua trình hoạt động, chuyển mạch kênh đã bộc lộ những yếu điểm
của mình. Những yếu điểm chính của chuyển mạch kênh là:

Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt

: Việc đầu t một tổng đài nội hạt
với chi phí cao cho vùng có vài ngàn thuê bao là không kinh tế do đó các tổng
đài thờng lắp đặt cho vùng có số lợng thuê bao lớn hơn. Ngoài ra nhà cung
cấp dịch vụ còn phải xem xét đến chi phí truyền dẫn và chi phí trên một đờng
dây thuê bao và việc lắp đặt tổng đài nơi đó có kinh tế đem lại lợi nhuận hay
không.

Dịch vụ không đa dạng
: không có sự phân biệt dịch vụ cho các khách hàng
khác nhau. Đó là do các tổng đài chuyển mạch truyền thống cung cấp cùng
một tập các tính năng của dịch vụ cho các khách hàng khác nhau. Hơn thế nữa
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 5 -

việc phát triển và triển khai một dịch vụ mới phụ thuộc nhiều vào nhà sản xuất,
rất tốn kém và mất thời gian.

Hạn chế về kiến trúc mạng, do đó khó khăn trong việc triển khai mạng
: Đó là
do trong cơ cấu chuyển mạch, thông tin thoại đều tồn tại dới dạng các dòng
64 kbps, nên không thể đáp ứng cho các dịch vụ mới có dung lợng lớn hơn.
Và do trong chuyển mạch kênh đầu vào và đầu ra đợc nối cố định với nhau
nên việc định tuyến cuộc gọi và xử lý các đặc tính của cuộc gọi có mối liên hệ
chặt chẽ với phần cứng chuyển mạch. Hay nói cách khác phần mềm điều khiển
trong chuyển mạch kênh phụ thuộc rất nhiều vào phần cứng. Ngoài ra khi một
tổng đài đợc sản xuất thì dung lợng của nó là không thay đổi. Do đó khi mở
rộng dung lợng nhiều khi đòi hỏi đến việc phải tăng số cấp chuyển mạch,
điều này sẽ ảnh hởng đến việc đồng bộ, báo hiệu cùng nhiều vấn đề phức tạp
khác.

Để thoả mãn nhu cầu của khách hàng, đồng nghĩa với việc gia tăng lợi nhuận, các
nhà cung cấp dịch vụ viễn thông yêu cầu những giải pháp công nghệ mới thay thế hay
bổ sung cho mạng PSTN. Cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng, công nghệ
chuyển mạch gói cũng góp phần đa ngành công nghiệp viễn thông chuyển sang thời
kỳ mới. Công nghệ chuyển mạch gói đa ra giải pháp chuyển giao thông tin dới dạng
các gói tin theo phơng thức hớng kết nối hay không kết nối trên các kênh ảo (chỉ
thực sự chiếm dụng tài nguyên khi có lu lợng trên nó). Mạng chuyển mạch gói có
thể đợc xây dựng trên các giao thức khác nhau: X25, IP. Trong đó giao thức IP đang
là giao thức đợc quan tâm nhiều nhất. Mạng chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP
đợc coi là giải pháp công nghệ đáp ứng sự gia tăng nhu cầu của khách hàng. Với khả
năng của mình, các dạng lu lợng khác nhau đợc xử lý hoàn toàn trong suốt trong
mạng IP, điều này cho phép mạng IP có khả năng cung cấp các loại dịch vụ đa dạng,
phong phú bao gồm cả dịch vụ đa phơng tiện chứ không riêng gì dịch vụ thoại. Điều
này rất có ý nghĩa khi trong tơng lai, thông tin thoại chỉ còn tồn tại nh dịch vụ gia
tăng giá trị.
Nh vậy, để đáp ứng nhu cầu khách hàng các nhà quản trị mạng có hai sự lựa chọn
hoặc xây dựng một cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới cho mạng IP hoặc xây dựng một mạng
có khả năng cung cấp các dịch vụ IP bằng cách nâng cấp trên cơ sở mạng PSTN hiện
có. Trên quan điểm kinh tế, rõ ràng phơng án hai là sự lựa chọn đúng đắn, đó là mạng
thế hệ sau NGN.
1.1.2 Mạng thế hệ mới NGN
a. Định nghĩa
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 6 -

Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn nh:
Mạng đa dịch vụ: cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau.
Mạng hội tụ: hỗ trợ dịch vụ thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ.
Mạng phân phối: phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng.

Mạng nhiều lớp: tổ chức nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhng hỗ trợ
nhau.
Cho tới hiện nay, mạc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp thiết
bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu chiến lợc phát triển NGN.
Song vẫn cha có một định nghĩa cụ thể nào chính xác cho mạng NGN. Do đó, định
nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể nào bao hàm hết ỹ nghĩa của mạng thế hệ
mới nhng là khái niệm chung nhất khi đề cập dến NGN.
Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và
công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin
duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ một cách đa dạng,
đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động.
Nh vậy, có thể xem NGN là sự tích hợp mạng PSTN dựa trên kỹ thuật TDM và
mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch
vụ vốn có của PSTN đồng thời có thể cung cấp cho mạng IP một lợng lu lợng dữ
liệu lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN.
Tuy nhiên, NGN không phải chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà
còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và mạng
di động. Vấn đề cốt lõi ở đây là làm sao có thể tận dụng hết các lợi thế đem đến từ quá
trình hội tụ này. Một vấn đề quang trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của ngời sử
dụng cho một khối lợng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp gồm cả đa phơng tiện,
phần lớn trong đó không đợc dự tính khi xây dựng các hệ thống hiện nay.
b. Cấu trúc chức năng của mạng NGN
Hiện nay cha có một khuyến nghị chính thức nào của ITU-T về cấu trúc NGN.
Nhiều hãng viễn thông lớn đã đa ra mô hình cấu trúc NGN nh Alcatel, Siemens,
NEC, Lucent, Ericssion và kèm theo là các giải pháp mạng cùng các sản phẩm thiết
bị mới. Từ các mô hình này, cấu trúc NGN có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức
năng sau:
Lớp kết nối (truy nhập, truyền tải/lõi).
Lớp trung gian (truyền thông).
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm

Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 7 -

Lớp điều khiển.
Lớp quản lý.
Trong các lớp trên, lớp điều khiển là phức tạp nhất với nhiều giao thức, khả năng
tơng thích giữa các thiết bị của các hãng là vấn đề đang đợc các nhà khai thác quan
tâm.


Hình 1.1: Cấu trúc chức năng của NGN
Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho thoại và dữ liệu. Các khối
trong tổng đài hiện nay đợc phân chia thành các lớp mạng riêng lẻ, các lớp này liên
kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn.
Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch PSTN thực chất đã
đợc tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch . Sự thông minh đó nằm trong một
thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (Softswitch) hay bộ điều khiển cổng phơng
tiện (MGC) hay tác nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai trò phần tử điều khiển trong
kiến trúc mạng mới. Các giao diện mở hớng tới các ứng dụng mạng thông minh
(Intelligent Network) và các máy chủ ứng dụng (Application Server) mới, tạo điều
kiện dẽ dàng cho việc cung cấp dịch vụ và đảm bảo đa ra thị trờng trong thời gian
ngắn nhất.
Tại lớp trung gian (truyền thông), các cổng phơng tiện (MG) đợc đa vào sử
dụng để thích ứng thoại và các phơng tiện khác với mạng chuyển mạch gói. Các MG
này đợc sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng (RGW:
Residental Gateway), hoặc với các mạng truy nhập (AGW: Access Gateway), hoặc với
mạng PSTN (TGW: Trunk Gateway). Các máy chủ phơng tiện đặc biệt thực hiện
nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn nh cung cấp các âm mời quay số hoặc bản tin
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT

- 8 -

thông báo. Ngoài ra, chúng còn có chức năng tiên tiến hơn nh: trả lời bằng tiếng nói
tơng tác và biến đổi văn bản sang tiếng nói hoặc tiếng nói sang văn bản.
Các giao diện mở của kiến trúc cho phép các dịch vụ mới đợc triển khai nhanh
chóng. Đồng thời, tạo thuận lợi cho việc triển khai các phơng thức kinh doanh mới
bằng cách chia tách chuỗi giá trị truyền thông hiện tại thành nhiều dịch vụ có thể so
các hãng cung cấp.

Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống chuyển mạch đa dịch vụ
1.2 Khái niệm chuyển mạch mềm và kiến trúc tổng quan
1.2.1 Khái niệm
Các ý kiến khác nhau về chuyển mạch mềm cũng xuất phát từ góc độ nhìn nhận
khác nhau về kiến trúc, chức năng. Trớc khi đi tới một khái niệm chung, có thể tham
khảo một số quan điểm về chuyển mạch mềm của một số hãng khác nhau.
CommWorks: www.commworks.com Softswitch bao gồm các mô đun phần mềm
tiêu chuẩn, có chức năng điều khiển cuộc gọi, báo hiệu, có giao thức liên kết và khả
năng thích ứng với các dịch vụ mới trong mạng hội tụ. Thêm vào đó, Softswitch thực
hiện chuyển mạch cuộc gọi mà không phụ thuộc vào phơng thức truyền dẫn cũng nh
cách truy nhập mạng, các dạng lu lợng khác nhau đợc xử lý trong suốt. Thông qua


Lớp ứng dụng



Lớp media




Lớp điều
khiển
Bộ điều khiển
IP/MPLS
Bộ điều khiển
ATM/SVC
Bộ điều khiển

Voice/SS7
Các server đặc tính, server ứng dụng
Các giao thức, giao diện mở, API báo hiệu/IN tiêu chuẩn
Các giao diện logic và vật lý tiêu chuẩn
TCP/IP
FR
TDM
Voice
Video
ATM


Softswitch
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 9 -

mạng IP, chuyển mạch mềm cung cấp các dịch vụ IP với các yêu cầu ngày càng cao
của khách hàng.
MobileIN: www.mobileIN.com. Softswitch là khái niệm trong đó bao hàm việc
tách phần cứng mạng ra khỏi phần mềm mạng.Trong mạng chuyển mạch kênh truyền
thống, phần cứng và phần mềm không độc lập với nhau. Mạng chuyển mạch kênh dựa
trên những thiết bị chuyên dụng cho việc kết nối và đợc thiết kế với mục đích phục vụ
thông tin thoại. Những mạng chuyển mạch gói với hiệu năng cao hơn sẽ sử dụng giao
thức IP để định tuyến thông tin thoại và số liệu qua các tuyến khả dụng và các thiết bị
dùng chung.
Alcatel: www.alcatel.com với sản phẩm 5424Softswitch sử dụng để giảm tải
internet và chạy các ứng dụng VoIP H.323, 1000 Softswitch ứng dụng làm packet
tandem. Softswitch là trung tâm điều khiển trong cấu trúc mạng viễn thông. Nó cung
cấp khả năng chuyển tải thông tin một cách mềm dẻo, an toàn và đáp ứng các đặc tính

mong đợi khác của mạng. Đó là các sản phẩm có chức năng quản lý dịch vụ, điều
khiển cuộc gọi gatekeeper, thể hiện ở việc hội tụ các công nghệ IP, ATM, TDM trên
nền cơ sở hạ tầng sẵn có. Hơn nữa, softswitch còn có khả năng tơng thích giữa chức
năng điều khiển cuộc gọi và các chức năng mới sẽ phát triển sau.
Nh vậy, tuỳ vào thị trờng của mình, các nhà cung cấp khác nhau có quan điểm
khác nhau về chuyển mạch mềm, tuy nhiên các quan điểm đó bổ sung cho nhau để
hình thành một định nghĩa chung về Softswitch. Softswitch là hệ thống chuyển mạch
thực hiện đầy đủ chức năng của chuyển mạch truyền thống, có khả năng kết hợp nhiều
loại dịch vụ, có thể đáp ứng nhiều loại lu lợng, khả năng kết nối với nhiều loại mạng,
nhiều loại thiết bị, dễ dàng nâng cấp cũng nh tơng thích với các dịch vụ mới và các
dịch vụ trong tơng lai.
Nh vậy chuyển mạch mềm là gì?
Nói một cách ngắn gọn công nghệ chuyển mạch mềm là:
Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói (nh VoIP )
Phần mềm hệ thống chạy trên các máy chủ có kiến trúc mở (ví dụ Intel,
Sun )
Có giao diện lập trình mở
Hỗ trợ đa dịch vụ từ thoại/ fax đến thông điệp
Tổng đài chuyển mạch mềm thực ra là máy chủ, hay hệ thống máy chủ, trong
mạng IP. Trong mạng thế hệ sau toàn IP tất cả các thành phần mạng nh gateway,
softswitch hay kể cả các đầu cuối nh máy điện thoại IP, PDA đều là các nút trong
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 10 -

mạng IP. Dĩ nhiên những đầu cuối tơng tự nh máy điện thoại thông thờng vẫn có
thể sử dụng đợc thông qua các gateway.
1.2.2 Lợi ích của chuyển mạch mềm đối với các nhà khai thác và khách hàng.
Công nghệ chuyển mạch mềm trong mạng NGN giúp cho việc thực hiện, khai thác
vận hành bảo dỡng mạng một cách dễ dàng, hiệu quả. Sau đây ta xét một số lợi ích

của chuyển mạch mềm đối với các nhà khai thác và ngời sử dụng.

Những cơ hội mới về doanh thu:
Công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch
thế hệ mới cho ra đời những dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới với nhiều
ứng dụng thoại, số liệu và video. Các dịch vụ này hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu
cao hơn nhiều so với các dịch vụ thoại truyền thống. Hội thảo IP cũng nh IP-
Centrex là các dịch vụ cao cấp mới mô phỏng các tính năng của điện thoại
truyền thống bằng công nghệ IP. Các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) có
thể sử dụng chuyển mạch mềm để xây dựng nhiều dịch vụ có tính năng thoại.

Thời gian triển khai ngắn:
Không chỉ có việc triển khai nhanh chóng hơn, mà
cả việc cung cấp các dịch vụ hay nâng cấp dịch vụ trở nên nhanh chóng không
kém, do các dịch vụ đợc cung cấp thông qua phần mềm.

Khả năng thu hút khách hàng
: Công việc kinh doanh cũng nh cuộc sống của
các khách hàng sẽ đợc trợ giúp rất nhiều bởi mạng thế hệ sau, chính vì vậy
khách hàng sẽ lệ thuộc nhiều hơn vào các nhà cung cấp dịch vụ, điều đó làm
giảm bớt biến động trong kinh doanh của các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà
cung cấp có thể sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm để cho phép khách
hàng tự lựa chọn và kiểm soát các dịch vụ thông tin do mình sử dụng.

Giảm chi phí xây dựng mạng
: Các hệ thống chuyển mạch mềm sẽ thay thế cho
các tổng đài trong mạng chuyển mạch kênh truyền thống, vì giải pháp mới này
về căn bản ít tốn kém hơn nhiều nên trở ngại đối với các nhà khai thác mới
muốn tham gia không còn lớn nh trớc nữa. Chi phí cho các hệ thống chuyển
mạch mềm chủ yếu là chi phí cho phần mềm mà không phải chi phí nhiều cho

các cơ cấu chuyển mạch kênh nh trớc nữa, do đó đầu t vào chuyển mạch
mềm sẽ tăng gần nh tuyến tính theo số lợng khách hàng mà không phải bỏ
một khoản đầu t ban đầu rất lớn nh trớc đây.

Sử dụng băng thông một cách hiệu quả
: Trong mô hình hiện nay, hệ thống
điện thoại thiết lập một kênh dành riêng giữa ngời gọi và ngời đợc gọi
trong một cuộc gọi bình thờng. Đờng truyền này sẽ không đợc sử dụng cho
bất kỳ một mục đích nào khác trong suốt quá trình đàm thoại. Kỹ thuật TDM
cho phép hệ thống truyền nhiều cuộc gọi trên một đờng trung kế, tuy nhiên
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 11 -

kênh dành riêng vẫn sử dụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức thực tế yêu cầu,
đặc biệt tại những khoảng lặng trong quá trình đàm thoại của bất kỳ một cuộc
hội thoại nào trên mạng.

Quản lý mạng hiệu quả hơn
: Chuyển mạch mềm cho phép các công ty quản lý
mạng của mình một cách hiệu quả hơn. Bên cạnh việc có thể giám sát và điều
chỉnh hoạt động của mạng theo thời gian thực, khả năng truy nhập từ xa giúp
cho việc nâng cấp cũng nh thay đổi cấu hình mạng đợc thc hiện từ một
trạm trung tâm, không nhất thiết phải đến tận nơi đặt thiết bị chuyển mạch.

Cải thiện dịch vụ
: Khả năng nâng cấp dịch vụ một cách dễ dàng là một trong
những nguyên nhân làm cho chuyển mạch mềm sẽ đợc nhanh chóng chấp
nhận trong lĩnh vực viễn thông. Bằng cách thêm những dịch vụ mới thông qua
một máy chủ ứng dụng mới riêng biệt hay bằng cách triển khai thêm một

module của nhà cung cấp thứ 3. Các nhà khai thác có thể cung cấp những dịch
vụ mới một cách nhanh chóng hơn và giá thấp hơn nhiều so với trong mạng
chuyển mạch truyền thống. Chuyển mạch mềm hỗ trợ nhiều tính năng giúp
cho các công ty viễn thông có một cấu hình nền tảng mạnh cho phép họ phân
biệt dịch vụ cho từng khách hàng đơn lẻ. Chuyển mạch mềm tạo ra môi trờng
tạo lập dịch vụ linh hoạt hơn cho phép các nhà khai thác triển khai các dịch vụ
mới mà không vấp phải những trở ngại của việc nâng cấp phần cứng và các chi
phí theo khác nh về nhân công, chuyên chở

Tiết kiệm không gian lắp đặt thiết bị:
Chuyển mạch mềm cho phép các ứng
dụng đợc chạy tại bất cứ khu vực nào trong mạng. Mạng có thể có cấu trúc
sao cho các máy chủ đợc bố trí gần những nơi mà nó thật sự là tài nguyên
quan trọng. Các ứng dụng và tài nguyên có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ và
tính năng mới không nhất thiết phải đặt tại cùng một nơi trong mạng. Các nhà
khai thác có thể sử dụng diện tích của mình một cách hiệu quả hơn vì NGN
vốn bản chất là mạng phân tán, hơn nữa các thành phần cấu thành nên mạng
thế hệ sau cũng có kích thớc nhỏ hơn so với các chuyển mạch truyền thống.
Đặt các máy chủ ở nhiều nơi trong mạng, đồng nghĩa với việc sẽ không còn
những điểm nút lu lợng mạng, do đó cũng sẽ làm mạng trở nên tin cậy
hơn.


An toàn vốn đầu t:
Mạng NGN hoạt động song song với hạ tầng mạng sẵn có,
vì vậy các nhà khai thác vẫn thu hồi đợc vốn đã đầu t vào thiết bị mạng
truyền thống, cùng lúc đó vẫn triển khai đợc những dịch vụ mới hoạt động tốt
trên môi trờng mạng có kiến trúc phức tạp, không đồng nhất.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT

- 12 -

Ngoài những lợi ích kể trên, thì chuyển mạch mềm còn cho phép khách hàng có
đợc chất lợng dịch vụ của thông tin thoại, số liệu, video qua đờng dây điện thoại
vốn có của mình (cùng với một đầu cuối thông minh, một chiếc PC chẳng hạn) mà
không cần quan tâm tới kiến trúc hạ tầng mạng. Các hệ thống chuyển mạch mềm tích
hợp đợc với các thành phần mạng khác nhằm cung cấp các dịch vụ phức tạp, cao cấp
cho phép điều khiển cuộc gọi đa giao thức và hỗ trợ các ứng dụng đa phơng tiện.
Bên cạnh việc ứng dụng các chức năng của điện thoại truyền thống trên một mạng
IP chi phí thấp hơn nhiều, chuyển mạch mềm cho phép các nhà cung cấp xác lập, triển
khai và điều hành các dịch vụ mới, tính toán mức độ sử dụng các dịch vụ đó để tính
cớc khách hàng trong của hai hệ thống trả sau hay trả trớc. Bằng cách sử dụng các
giao diện lập trình mở (API) trong chuyển mạch mềm , các nhà phát triển có thể tích
hợp dịch vụ mới hay thêm các máy chủ mới dễ dàng. Các nhà khai thác cũng có thể
truy nhập tới các danh mục có sẵn để hỗ trợ cho các dịch vụ nhận dạng cuộc gọi
(Caller-ID) hay chuông có chọn lọc (Selective Ringing).
Chuyển mạch mềm nói chung có thể cung cấp một số dịch vụ cơ bản sau:
Trung tâm cuộc gọi ảo.
Nhắn tin hợp nhất.
IP Centrex
Hỗ trợ đa phơng tiện.
Tơng tác với PSTN.
Bao trùm hết tập tính năng của các chuyển mạch lớp 4 và lớp 5.
Thẻ gọi trả trớc.
Tính cớc.
Cuộc gọi khẩn cấp
Khi vẫn tận dụng mạng PSTN, chuyển mạch mềm đợc sử dụng trong mạng công
cộng để thay thế cho tổng đài cấp 4 (tandem switch) và trong mạng riêng. Khi đó, phần
mềm điều khiển chuyển mạch chỉ có nhiệm vụ đơn giản là thiết lập và giải phóng cuộc
gọi.

Trong tơng lai, khi tiến tới mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụng chuyển
mạch mềm sẽ thay thế cả các tổng đài nội hạt (cấp 5). Khi đó chuyển mạch mềm
không chỉ thiết lập và giải phóng cuộc gọi mà còn thực hiện cả các chức năng phức tạp
khác của một tổng đài cấp 5.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 13 -

1.2.3 Kiến trúc tổng quan

Hình 1.3 : Kiến trúc vật lý mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm
Mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm sẽ có cấu hình mạng lõi là các
tổng đài chuyển mạch mềm đợc liên kết bằng mạng chuyển gói IP, ATM. Phần tiếp
cận thuê bao là các node truy nhập băng rộng và thiết bị truy nhập tích hợp. Mạng lõi
giao tiếp với các mạng ngoài thông qua các MG hoạt động dới sự điều khiển của
MGC.
Nh vậy, mạng chuyển mạch mềm là mạng xử lý tập trung về mặt logic nhng tài
nguyên phân tán. Chuyển mạch cuộc gọi trên nền mạng chuyển mạch gói tạo ra nhiều
u thế vợt trội hơn hẳn những mạng trớc đây.
Để hiểu rõ hơn về chuyển mạch mềm, phần tiếp theo ta sẽ xem xét mặt bằng chức
năng và các thực thể chức năng của chuyển mạch mềm.
1.3 Mặt bằng chức năng
Các mặt bằng chức năng đợc đa ra theo nghĩa chung nhất nhằm phân biệt các
thực thể chức năng trong kiến trúc chuyển mạch mềm. ISC (International Softswitch
Consortium) đa ra 4 mặt bằng chức năng: mặt bằng truyền tải (Transport plane); mặt
bằng điều khiển và báo hiệu (Call control & Signaling plane); mặt bằng ứng dụng và
dịch vụ (Service & Application plane); mặt bằng quản lý (Management plane).

Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT

- 14 -

















Hình 1.4 : Mô hình tham chiếu chuyển mạch mềm
1.3.1 Mặt bằng truyền tải
Mặt bằng truyền tải thực hiện chức năng vận chuyển các bản tin giữa các thực thể
trong toàn mạng. Các bản tin có thể là bản tin báo hiệu cuộc gọi, bản tin thiết lập cuộc
gọi hay lu lợng cần truyền. Cơ chế truyền tải các bản tin này có thể dựa trên bất kỳ
một công nghệ truyền dẫn nào, miễn là nó đáp ứng các yêu cầu của việc truyền dẫn
loại lu lợng đó.
Mặt bằng truyền tải cũng đa ra các điểm truy nhập dành cho việc liên kết với các
mạng khác nhằm mục đích báo hiệu hay truyền tải lu lợng giữa chúng. Các thực thể
và chức năng của mặt bằng này đợc điều khiển bởi các chức năng trong mặt bằng báo
hiệu và điều khiển cuộc gọi.

Mặt bằng truyền tải cũng có thể đợc chia nhỏ thành 3 miền:
Miền truyền tải IP: Miền này cung cấp hệ thống lõi và chuyển mạch, định
tuyến cho việc truyền tải các bản tin qua mạng IP. Miền truyền tải IP bao
gồm các thiết bị: định tuyến, chuyển mạch, thiết bị cung cấp cơ chế giám sát
chất lợng dịch vụ hay các chính sách truyền tải.
SIP/SIP-T:
H.323
I
SS7:
TDM/AT
Các API mở (Parlay, Jain, CAMEL, SIP, AIN/INAP)
Báo hiệu (ISUP, MAP, RANAP, MGCP, Megaco, SIP)

Mặt bằng
quản lý
Cung cấp
thuê bao
và dịch
vụ;
hỗ trợ vận
hành và
bảo
dỡng
mạng;
hỗ trợ
tính cớc
Điện thoại IP (H.323,
SIP, MGCP), Đầu cuối
IP, IP PBX

IN/AIN
Chuyển mạch
liên mạng
PSTN/SS
7/ATM

Mạng
VoIP
Đầu cuối phi IP
Mạng di động
Mặt bằng ứng dụng và dịch vụ


Application/Feature Server
Mặt bằng điều khiển và báo hiệu


Call Agent, MGC, chuyển mạch mềm,GK
Mặt bằng truyền tải

Miền truyền tải IP:
Mạng lõi IP, định tuyến, chuyển
mạch, BG, QoS (RSVP, MPLS)

Miền liên kết
mạng:
TG (MG), SG,
tơng tác GW
Miền truy nhập phi IP:

Truy nhập không dây (AG)
Truy nhập di động (RAN AG)
Truy nhập băng rộng (IAD, MTA)



Application
Signaling








Media
Server
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 15 -

Miền liên kết mạng: Miền này đảm nhận chức năng chuyển đổi các dạng
lu lợng và báo hiệu giữa các mạng khác nhau nhằm đảm bảo sự tơng
thích giữa chúng, bao gồm các thiết bị: cổng báo hiệu (Signaling Gateway),
cổng phơng tiện (Media Gateway), cổng liên kết mạng (Interworking
Gateway).

Miền truy nhập không IP: Miền này nhằm hỗ trợ việc truyền dẫn giữa mạng
IP và các đầu cuối không IP hay mạng vô tuyến. Vùng này bao gồm các

thiết bị: cổng truy nhập (Access Gateway) hay các cổng nội hạt (Residential
Gateway), đầu cuối ISDN, thiết bị truy nhập tích hợp, các cổng phơng tiện
cho các mạng di động hay mạng truy nhập vô tuyến

1.3.2 Mặt bằng báo hiệu và điều khiển cuộc gọi
Mặt bằng này điều khiển hầu hết các thực thể của mạng, đặc biệt là các thực thể
thuộc mặt bằng truyền tải. Các thiết bị và chức năng trong mặt bằng này tiến hành điều
khiển cuộc gọi dựa trên các bản tin báo hiệu nhận đợc từ mặt bằng truyền tải, nó cũng
thực hiện việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi trên cơ sở điều khiển các thiết bị thuộc
mặt bằng truyền tải. Mặt bằng này bao gồm các thiết bị nh : bộ điều khiển cổng
phơng tiện (Media gateway Controller), Gatekeeper, LDAP servers.

1.3.3 Mặt bằng ứng dụng và dịch vụ
Mặt bằng này cung cấp các logic dịch vụ hay kịch bản của các dịch vụ và ứng
dụng trên mạng. Các thiết bị trong mặt bằng sẽ điều khiển từng bớc cuộc gọi dựa trên
các logic có sẵn thông qua việc giao tiếp với các thiết bị trong mặt bằng báo hiệu và
điều khiển cuộc gọi. Mặt bằng này bao gồm các thiết bị nh Application Servers,
Feature Servers.

1.3.4 Mặt bằng quản lý và bảo dỡng mạng
Mặt bằng này thực hiện các chức năng quản lý nh tính cớc, hỗ trợ vận hành, các
xử lý liên quan tới thuê bao hay cung cấp dịch vụ tới khách hàng. Mặt bằng quản lý có
thể tơng tác với 3 mặt bằng trên thông qua các giao diện chuẩn hay giao diện lập trình
mở.

Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 16 -

1.4 Các thực thể chức năng

Hình 1.5 : Các thực thể chức năng
Kiến trúc của mạng khi triển khai chuyển mạch mềm có thể đợc tham khảo qua
hình 1.3. Mỗi khối chức năng trên có thể thực hiện một chức năng nhng cũng có thể
kết hợp cùng thực hiện một chức năng. Theo đó các thực thể chức năng thuộc các mặt
bằng chức năng khác nhau:

1.4.1 Chức năng điều khiển cổng phơng tiện MGC-F
C
hức năng này thờng đợc thực hiện bởi thực thể vật lý MGC (Media Gateway
Controller). Đây là một trong những thiết bị quan trọng nhất và đợc biết tới với nhiều
tên nh Call Agent, Call controler hay chuyển mạch mềm. Chức năng MGC-F cung
cấp logic dịch vụ và báo hiệu điều khiển cuộc gọi cho MG. MGC-F có các đặc điểm:
Duy trì trạng thái cuộc gọi đối với mọi cuộc gọi MG
Điều khiển giao tiếp giữa các MG cũng nh giữa MG với các thiết bị đầu
cuối
Đóng vai trò là trung gian thoả thuận các tham số kết nối giữa các đầu cuối
thuộc các MG
Tiếp nhận và khởi tạo các bản tin báo hiệu đi và tới các điểm kết cuối và các
mạng bên ngoài
Tơng tác với Appication Server nhằm cung cấp các dịch vụ tới khách hàng
Quản lý một số tài nguyên mạng nh: các cổng MG, băng thông
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 17 -

Giao tiếp với các chức năng đinh tuyến và tính cớc để hỗ trợ cho việc tính
cớc, nhận thực và định tuyến
Có thể tham gia vào nhiệm vụ quản lý trong môi trờng mạng di động

Chức năng này gồm các giao thức ứng dụng H248 và MGCP
Chức năng Call Agent (CA-F) và Internetworking (IW-F) là các chức năng thành
phần của MGC-F. CA-F thể hiện khi MGC xử lý điều khiển cuộc gọi hay duy trì trạng
thái cuộc gọi. IW-F thể hiện khi MGC thực hiện chức năng báo hiệu giữa các mạng
báo hiệu khác nhau (ví dụ nh SS7 và SIP).

1.4.2 Chức năng định tuyến cuộc gọi và tính cớc R-F, A-F
R-F cung cấp các thông tin định tuyến cuộc gọi cho MGC-F, A-F thu thập các
thông tin phục vụ cho việc tính cớc. R-F và A-F có đặc điểm:
Cung cấp chức năng định tuyến cho việc định tuyến cuộc gọi liên mạng
Cung cấp khả năng quản lý phiên và di động
Cập nhật các thông tin định tuyến từ các nguồn bên ngoài
Tơng tác với AS-F nhằm cung cấp các dịch vụ hay ứng dụng tới khách
hàng

R-F và A-F thờng đợc tích hợp trong chức năng MGC

1.4.3 Chức năng cổng báo hiệu và chức năng báo hiệu cổng truy nhập
SG-F cung cấp cổng phơng tiện cho việc báo hiệu giữa mạng IP và PLMN, PSTN
(thờng là báo hiệu số 7). Vai trò chính của SG-F là đóng gói và truyền các bản tin báo
hiệu số 7 của PSTN (ISUP hoặc INAP) hay PLMN (MAP hoặc CAP) qua mạng IP.
AGS-F cung cấp cổng phơng tiện cho việc báo hiệu giữa mạng IP và mạng truy
cập dựa trên chuyển mạch kênh.Vai trò chính của AGS-F là đóng gói và truyền các bản
tin báo hiệu V5 hay ISDN, BSSAP, RANAP qua mạng IP.
Các đặc điểm của SG-F:
Đóng gói và truyền các bản tin báo hiệu của mạng PSTN (SS7) (sử dụng
giao thức SIGTRAN ) tới các MGC-F hay một SG-F khác
Một SG-F có thể phục vụ nhiều MGC-F
Khi SG-F và MGC-F không đợc cài đặt chung, SG-F sẽ thực hiện chức
năng giao diện giao thức (ví dụ nh SIGTRAN )

Các giao thức ứng dụng của chức năng này bao gồm: SIGTRAN, TUA, SUA
hay M3UA trên SCTP
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 18 -

Các đặc điểm của AGS-F:
Đóng gói và truyền các bản tin báo hiệu V5 hoặc ISDN (ví dụ nh SS7) tới
MGC-F
Một MGC-F có thể phục vụ nhiều AGS-F
Khi AGS-F và MGC-F không đợc cài đặt chung, AGS-F sẽ thực hiện chức
năng giao thức giao diện (ví dụ nh SIGTRAN )

Các giao thức ứng dụng của chức năng này bao gồm: SIGTRAN, IUA,
V5UA hay M3UA trên SCTP

1.4.4 Chức năng Server ứng dụng
Chức năng chính của AS là cung cấp các logic dịch vụ ứng dụng. Các đặc điểm
của AS-F bao gồm:
Có thể thay đổi các mô tả lu lợng thông qua giao thức SDP
Có thể điều khiển MS-F nhằm chức năng xử lý lu lợng
Có thể kết nối tới các ứng dụng Web và có các giao diện Web
Có giao diện lập trình ứng dụng cho việc tạo các dịch vụ mới
Giao tiếp với MGC-F hay MS-F
Có thể sử dụng các dịch vụ của MGC-F để điều khiển các nguồn tài nguyên
bên ngoài
Các giao thức ứng dụng bao gồm: SIP, MGCP, H.248, LDAP, HTTP, CLP,
XML

Các giao diện lập trình ứng dụng mở bao gồm: JAIN và Parlay

Thông thờng, sự kết hợp giữa AS-F và MGC-F sẽ tạo ra các năng lực điều khiển
các dịch vụ tăng cờng nh: điện thoại hội nghị, chờ cuộc gọi.Các nhà khai thác sẽ
không sử dụng một giao diện giữa AS và MGC, thay vào đó là một giao diện lập trình
ứng dụng API giữa MGC và AS. Khi này AS còn có tên gọi khác là Feature Server.
Chức năng điều khiển dịch vụ (Service Control Function) SC-F xuất hiện khi AS-F
điều khiển logic dịch vụ.

1.4.5 Chức năng cổng phơng tiện MG-F
MG giao tiếp với mạng IP bằng các đờng điểm truy nhập hay trung kế mạng. Nói
khác đi, MG-F hoạt động nh một cổng giao tiếp giữa mạng IP và các mạng bên ngoài,
đó có thể là mạng PSTN hay PLMN MG-F có thể cung cấp các cổng giao tiếp giữa
mạng IP và mạng chuyển mạch kênh hay giữa các mạng chuyển mạch gói với nhau (IP
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 19 -

và 3G hay ATM).Vai trò cơ bản của MG-F là: chuyển lu lợng từ một khung dạng
truyền dẫn này sang một khung dạng truyền dẫn khác, thờng là giữa chuyển mạch
kênh và chuyển mạch gói, giữa gói ATM và gói IP, mạch ISDN tơng tự và gói giống
nh trong cổng phơng tiện nội hạt.
Các đặc điểm của MG-F:

Luôn luôn có mối quan hệ chủ tớ với MGC-F thông qua giao thức MGCP
hay MEGACO
Có thể thực hiện các chức năng xử lý lu lợng nh chuyển mã, đóng gói,
loại bỏ tiếng dội, giám sát hiện tợng Jitter, đa ra các xử lý khi bị mất gói
tin
Có thể thực hiện các chức năng chèn lu lợng nh tạo âm báo tiến trình
cuộc gọi, tạo DTMF

Thực hiện giám sát và phát hiện sự thay đổi trạng thái của các đầu cuối
Tự phân bổ tài nguyên cho các chức năng trên
Phân tích các con số nhận đợc từ đầu cuối dựa trên kế hoạch đánh số và
quay số do MGC gửi tới
Cung cấp cơ chế thay đổi trạng thái và năng lực của các điểm kết cuối

Các giao thức ứng dụng bao gồm RTP/RTCP, TDM, H248, MGCP

1.4.6 Chức năng Server Media
Chức năng này đáp ứng các yêu cầu của AS-F và MGC-F về việc xử lý lu lợng
trên các dòng lu lợng đóng gói.
1.5 Báo hiệu trong mạng chuyển mạch mềm
Hệ thống chuyển mạch mềm có kiến trúc phân tán, các chức năng báo hiệu và xử
lý báo hiệu, chuyển mạch, điều khiển cuộc gọi đợc thực hiện bởi các thiết bị nằm
phân tán trong cấu hình mạng. Để có thể tạo ra các kết nối giữa các đầu cuối nhằm
cung cấp dịch vụ, các thiết bị này phải trao đổi các thông tin báo hiệu. Cách thức trao
đổi các thông tin báo hiệu đợc quy định bởi các giao thức báo hiệu. Các giao thức báo
hiệu cơ bản bao gồm :
H323
SIP
SIGTRAN
MGCP, H.248\MEGACO
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 20 -

Các giao thức này có thể phân thành hai loại: giao thức ngang cấp (H323, SIP) và
giao thức chủ tớ (MGCP, H.248\MEGACO) (minh hoạ trong hình vẽ 1.6). Mỗi loại
giao thức có u điểm và nhợc điểm riêng của mình với các chức năng khác nhau, tồn
tại trong mạng ở các cấp khác nhau.

Hình 1.6: Phân loại giao thức báo hiệu trong chuyển mạch mềm
Giao thức ngang cấp H323, SIP đợc sử dụng để trao đổi thông tin báo hiệu
giữa các MGC, giữa MGC và các Server.
Giao thức chủ tớ MGCP, H.248\MEGACO là giao thức báo hiệu điều khiển
giữa MGC và các Gateway (trong đó MGC điều khiển Gateway).
Giao thức Sigtran là giao thức báo hiệu giữa MGC và Signaling Gateway.
Các giao thức ngang cấp thực hiện chức năng mạng ở cấp cao hơn, quy định cách
thức giao tiếp giữa các thực thể cùng cấp để cùng phối hợp thực hiện cuộc gọi hay các
ứng dụng khác. Trong khi đó các giao thức chủ tớ là sản phẩm của việc phân bố không
đồng đều trí tuệ mạng, phần lớn trí tuệ mạng đợc tập trung trong các thực thể chức
năng điều khiển (đóng vai trò là master), thực thể này sẽ giao tiếp (điều khiển) với
nhiều thực thể khác qua các giao thức chủ tớ nhằm cung cấp dịch vụ.
1.5.1 Giao thức H323
Giao thức H323 là tiêu chuẩn dành cho truyền thông đa phơng tiện multimedia
trên cơ sở mạng chuyển mạch gói, do ITU ban hành. Phiên bản đầu tiên đợc đa ra

PSTN,
ATM,

Call Agent

Media gateway Controller
Peer Soft Client
Lines
Media
Gateway
Trunking
Media
Gateway
H.248\Megaco
Trunks
SIP or
H.323
Smart Phones
Analog and digital
legacy terminals
Ultra-thin Client
IP phones
GW
GK

Thick(er) Client
IP phone
SIP or
H.323

Peer-peer
Call control layer
Master/slave
Device control layer
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 21 -

vào năm 1996 và phiên bản gần đây nhất (version 4) đợc ban hành vào 7/2001. Phiên
bản 1 và 2 hỗ trợ H245 trên nền TCP, Q931 trên nền TCP và RAS trên nền UDP. Các
phiên bản 3 và 4 có hỗ trợ thêm H245 và Q931 trên nền TCP và UDP. Ban đầu H323
dự định dành cho X25 và ATM nhng trong thực tế nó lại đợc biết đến nhiều hơn với
ứng dụng VoIP.
Ngăn xếp giao thức H.323 theo mô hình OSI:




Hình 1.7: Ngăn xếp giao thức H323.

Từ ngăn xếp giao thức ta thấy:
H323 hỗ trợ cho lu lợng thoại qua các chuẩn mã hoá G711, G722, G728,
G729, G723.1 trên nền giao thức RTP và RTC thông qua phơng thức chuyển
tải không tin cậy (UDP).
H323 hỗ trợ lu lợng video qua các chuẩn mã hoá H261, H263 trên nền các
giao thức RTP và RTCP cũng qua phơng thức truyền tải không tin cậy (UDP).
H323 hỗ trợ lu lợng dữ liệu các giao thức T122, T124, T125, T127, T126 qua
phơng thức truyền tải tin cậy (TCP).
H245 là giao thức điều khiển kênh (trao đổi các thuộc tính cuộc gọi giữa 2 đầu
cuối). H225 là giao thức báo hiệu giữa đầu cuối và gatekeeper.

Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 22 -











Hình 1.8: Cấu hình mạng H323 đơn giản
.
Cấu hình mạng bao gồm các thành phần sau:

Đầu cuối: đầu cuối H.323 bắt buộc phải hỗ trợ
- Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225
- Báo hiệu điều khiển kênh H.245
- Giao thức RTP/RTCP cho dữ liệu
- Các codec thoại
Việc hỗ trợ các codec video là không bắt buộc đối với các đầu cuối H.323.
Gateway đảm nhiệm chức năng chuyển đổi giữa hai mạng, thí dụ giữa mạng
chuyển mạch gói và mạng PSTN.
Gatekeeper có chức năng chính là chuyển đổi địa chỉ và điều khiển băng thông.

Trong mạng H.323 không nhất thiết phải có Gatekeeper, tuy nhiên nếu có
Gatekeeper thì tất cả các đầu cuối phải đăng ký trớc khi thực hiện cuộc gọi.
H.323 MCU hỗ trợ hội nghị của 3 hay nhiều hơn đầu cuối. Trong MCU có hai
module : MC (Multipoint Controller) có chức năng điều khiển và MP
(Multipoint Processor) nhận và xử lý các luồng dữ liệu thoại, video hoặc dữ liệu
khác.
1.5.2 Giao thức SIP
SIP do nhóm làm việc MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control) của
IETF phát triển từ tiêu chuẩn RFC2543. Đây là giao thức báo hiệu lớp ứng dụng mô tả
việc khởi tạo thay đổi và huỷ phiên truyền thông đa phơng tiện giữa các đầu cuối. SIP
đợc đa ra trên cơ sở nguyên lý giao thức trao đổi thông tin của mạng internet
(HTTP). SIP là giao thức ngang cấp, hoạt động theo nguyên tắc hỏi đáp (server/client).
Vị trí giao thức SIP trong mô hình phân lớp hệ thống đợc mô tả nh sau:


Mạng gói

PSTN

H.323
Terminal
H.323
Gateway
H.323
MCU
H.323
Gatekeeper
H.323
Gateway

ISDN
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 23 -














Hình 1.9: Vị trí giao thức SIP trong mô hình phân lớp hệ thống

Từ hình trên ta thấy: SIP có thể chạy trên cả UDP hay TCP với IPv4 hoặc IPv6. SIP
đợc thiết kế độc lập với các giao thức truyền dẫn mức thấp và có thể bổ sung các tính
năng mới thông qua việc thay đổi các tham số hay mào đầu của các bản tin.
Các thực thể mạng của giao thức SIP bao gồm:


Đầu cuối SIP
: Có thể là máy điện thoại SIP hay máy tính chạy phần mềm SIP.
Mỗi đầu cuối sẽ đợc gán một địa chỉ SIP URL để định danh và nhận thực.

Proxy Server
: là đại diện cho một nhóm các đầu cuối SIP, có nhiệm vụ đáp ứng
các yêu cầu SIP của nhóm đó hay từ các proxy khác. Trong trờng hợp nó
không đáp ứng đợc thì yêu cầu sẽ đợc chuyển cho một proxy khác

Redirect Server
: Nhận địa chỉ SIP và gửi lại cho nơi hỏi dới dạng địa chỉ khác
của proxy kế tiếp để liên lạc.

Registrar Server
: Có chức năng nhận thực, bảo mật. Ghi lại địa chỉ SIP và địa
chỉ IP của đầu cuối SIP đăng ký.

Location Server
là phần mềm định vị thuê bao, cung cấp thông tin về những vị
trí có thể của phía bị gọi cho các phần mềm Proxy Server và Redirect Server.
SIP sử dụng phơng pháp mã hoá kiểu văn bản với cấu trúc bản tin theo kiểu hỏi
/đáp, bao gồm các bản tin sau:
INVITE: Bắt đầu thiết lập cuộc gọi bằng cách gửi bản tin mời đầu cuối khác
tham gia
ACK: Bản tin này khẳng định client đã nhận đợc bản tin trả lời bản tin INVITE
BYE: Bắt đầu kết thúc cuộc gọi
CANCEL: Hủy yêu cầu đang nằm trong hàng đợi
SIP Protocol Model



S
Y
S

L
I
B





S
M
E
Host Application
Pull SIP
API
Application
Specific API
Simple
API
Dellvery Agent
SIP Protocol + Extensions
Transport Layer API
Transport Layer (UDP/TCP)
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 24 -

REGISTER: Đầu cuối SIP sử dụng bản tin này để đăng ký với Registrar Server
OPTIONS: Sử dụng để xác định năng lực của server
INFO: Sử dụng để tải các thông tin nh tone DTMF

Hình 1.10: Cấu trúc hệ thống SIP

Trong hội thoại SIP, mỗi bên tham gia đợc gán một địa chỉ SIP hay ccòn đợc gọi
là SIP URL, ngời sử dụng phải đăng ký vị trí của họ với SIP server. Để tạo một cuộc
gọi SIP, phía gọi định vị tới máy phụ vụ thích ứng và sau đó gửi đi một yêu cầu SIP.
Hoạt động thờng xuyên nhất là mời các thành viên tham gia hội thoại. Thành phần
Registran đóng vai trò tiếp nhận các yêu cầu đăng ký từ UA (User Agent) và lu trữ
các thông tin này tại một dịch vụ bên ngoài SIP.

1.5.3 Giao thức Sigtran
Mạng NGN là sự hội tụ của công nghệ thông tin, mạng IP, internet vào mạng viễn
thông. Sự hội tụ này đặt ra yêu cầu chuyển tiếp giữa mạng PSTN truyền thống và mạng
IP. Điều này đợc tiến hành nhờ giao thức truyền tải báo hiệu Signaling Transport-
Sigtran. Sigtran là một giao thức VoIP, cho phép truyền tải các bản tin báo hiệu số 7
qua mạng IP nhờ đó lu lợng của mạng PSTN và ISDN dựa trên báo hiệu số 7 có thể
truyền qua mạng IP. Để làm đợc điều này, Sigtran sử dụng một loạt các giao thức
thành phần và các module tơng thích bao gồm: giao thức truyền tải điều khiển dòng-
SCTP (Stream Control Transport Protocol), module tơng thích với MTP lớp 3
(M3UA), MTP lớp 2 (M2UA), lớp tơng thích với ngời dùng ISDN (IUA). Ngăn xếp

giao thức Sigtran đợc minh hoạ trên hình 1.11 nh sau :
PSTN
Location Redirect Registrar
Server Server Server
Proxy Proxy
Server Server
Gateway
User Agent
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 25 -


Hình 1.11: Ngăn xếp giao thức Sigtran

SCTP: Có chức năng
Truyền tải các bản tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP
Là giao thức truyền tải tin cậy trên nền mạng gói theo chế độ
connectionless.
Xác nhận không có lỗi và không truyền lại dữ liệu.
Phân mảnh dữ liệu (cắt một bản tin khách hàng của SCTP và đa vào
nhiều gói)
Đóng gói dữ liệu (gộp nhiều bản tin là khách hàng vào một gói)
M3UA: Có chức năng
Hỗ trợ chuyển giao các bản tin MTP lớp 3 (ISUP, SCCP, TUP)
Hỗ trợ cho hoạt động của các giao thức lớp MTP3
Hỗ trợ quản lý kết hợp truyền tải SCTP và lu lợng giữa một SG và một
hay nhiều MGC
Hỗ trợ cho MGC hay các cơ sở dữ liệu lu trữ chia sẻ lu lợng
SUA: Có chức năng

Hỗ trợ chuyển giao các bản tin phần ngời dùng SCCP (ví dụ nh TCAP,
RANAP)
Hỗ trợ các dịch vụ không hớng kết nối (connectionless) SCCP
Hỗ trợ các dịch vụ hớng kết nối (connection oriented) SCCP
Hỗ trợ quản lý kết hợp truyền tải SCTP và lu lợng giữa một SG và một
hay nhiều node báo hiệu IP

Hỗ trợ cho việc thông báo một cách đồng bộ sự thay đổi trạng thái cho
công tác quản lý.

Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 26 -

1.5.4 Giao thức MGCP-H.248
Một trong những giao thức quan trọng nhất, là nền tảng của chuyển mạch mềm là
giao thức điều khiển cổng phơng tiện-MGCP (Media Gateway Control Protocol).
Giao thức này quy định cách thức mà MGC điều khiển các MG trong việc thiết lập kết
nối khi mà các phần mềm điều khiển, xử lý cuộc gọi đợc tách khỏi các MG. MGCP
đợc phát triển từ hai giao thức kiến nghị ban đầu là: giao thức điều khiển Gateway
đơn giản SGCP (Simple Gateway Control Protocol) và giao thức điều khiển thiết bị
Internet IPDC (Internet Protocol Device Control). MGCP là giao thức đợc thiết kế
dành chủ yếu để xử lý IP, giao thức này ít có năng lực xử lý cho việc truyền tải các gói
thoại nói chung, ví dụ nh VoATM. Việc ứng dụng MGCP trong thực tế cũng chỉ ra
một số nhợc điểm của giao thức này nh thiếu một phơng thức hữu hiệu để MGC có
thể thu thập thông tin về khả năng xử lý của một MG nào đó. Những nhợc điểm này
đợc khắc phục bởi một giao thức khác với các điểm kế thừa từ MGCP và các tính
năng tăng cờng, giao thức H.248.
MGCP là sự bổ sung của cả hai giao thức SIP và H.323, đợc thiết kế đặc biệt nh
một giao thức bên trong giữa các MG và các MGC cho việc tách hoá kiến trúc GW.

Trong đó, MGC xử lý cuộc gọi bằng việc giao tiếp với mạng IP qua truyền thông với
một thiết bị báo hiệu địa chỉ giống nh H.323 GK hoặc SIP Server và với mạng chuyển
mạch kênh qua một GW báo hiệu tuỳ chọn. MGC thực hiện đầy đủ chức năng của lớp
báo hiệu trong H.323 và nh một H.323 GK. MG có nhiệm vụ chuyển đổi giữa dạng
tín hiệu analog từ các mạch điện thoại, với các gói tin trong mạng chuyển mạch gói.
MGCP hoàn toàn tơng thích với VoIP GW. Nó cung cấp một giải pháp mở cho truyền
thông qua mạng và sẽ cùng tồn tại với H.323 và SIP.
Kiến trúc và các thành phần của MGCP
MGCP dựa trên mô hình Client / Server. Giống nh các giao thức khác, MGCP sử
dụng giao thức SDP để mô tả phơng thức truyền thông và sử dụng RTP / RCTP cho
việc vận chuyển và giám sát truyền tin. MGCP định nghĩa các thực thể điểm cuối
(Endpoint-E) và các kết nối (Connection-C). E là các nguồn dữ liệu có thể là vật lý
hoặc logic. Việc tạo nguồn vật lý đòi hỏi phải thiết lập phần cứng, chẳng hạn nh giao
tiếp qua một GW và kết thúc một kết nối tới mạng chuyển mạch kênh PSTN, còn
nguồn logic tạo ra từ phần mềm nh nguồn tiếng nói.
Kết nối có thể là kết nối điểm-điểm hoặc đa điểm, có thể đợc thiết lập qua rất
nhiều thành phần mang trên mạng, nh gói tin thoại dung RTP trên mạng TCP/UDP,
dùng AAL2 cho mạng ATM.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 27 -

Các hoạt động của MGCP là các báo hiệu (Signal-S) gửi từ MGC tới MG và các
kết quả (Event-E) do MG gửi tới MGC.Quan hệ giữa MG và MGC (hay CA) đợc thể
hiện trên hình 1.12.


Quá trình thiết lập giữa hai đầu cuối tại các Gateway cùng đợc quản lý bởi MGC
diễn ra nh sau:
MGC gửi CreatConnection tới GW đầu tiên. GW sẽ định vị các tài nguyên cần

thiết và gửi trả các thông tin cần thiết cho kết nối nh địa chỉ IP, cổng UDP,
các tham số cho quá trình đóng gói. Các thông tin này đợc chuyển tiếp qua
MGC.
MGC gửi CreatConnection tới GW thứ hai chứa các thông tin chuyển tiếp ở
trên. GW này trả về các thông tin mô tả phiên của nó.
MGC gửi lệnh ModifyConnection tới đầu cuối thứ nhất. Quá trình kết nối thành
công sau khi hoàn tất các bớc trên.
Hình 1.12: Quan hệ giữa MG và MGC
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng II: Giới thiệu giao thức H.248
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 28 -

Chơng II
Giới thiệu giao thức MEGACO/H.248
2.1 Sự ra đời của MEGACO/H.248
Đầu năm 1998 nhiều nhà nghiên cứu cũng nh các nhà điều hành mạng đã đa ra
một số giao thức điều khiển cổng phơng tiện khác nhau (MGCP của IETF, MDCP của
ITU-T). Mặc dù nhu cầu về một giao thức điều khiển cổng phơng tiện là rất rõ ràng
nhng không có giao thức nào nhận đợc sự ủng hộ hoàn toàn. Tới cuối năm 1998,
IETF thành lập nhóm nghiên cứu về giao thức điều khiển cổng phơng tiện MEGACO
(MEgaco GAteway Control working group) với nhiệm vụ xây dựng một tiêu chuẩn mở
trên cơ sở IP dựa trên nguyên lý chủ/tớ để điều khiển các cổng phơng tiện, Nortel
Network là tổ chức đứng đầu nhóm này.
Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn các u điểm của hai giao thức tiền thân MGCP và
MDCP, đồng thời bổ sung các tính năng tăng cờng, tới tháng 3 năm 1999, Nortel
Network chính thức công bố về một giao thức điều khiển cổng phơng tiện mới
MEGACO.
Song song với các nỗ lực của IETF trong việc xây dựng giao thức MEGACO, vào
tháng 5 năm 1999 nhóm nghiên cứu 16 (study group 16-SG16) cũng khởi xớng một
dự án mang tên: giao thức điều khiển cổng phơng tiện, sau này là H.248. Cũng vào

mùa hè năm đó, hiệp định về việc xây dựng một chuẩn quốc tế MEGACO/H.248 cũng
đợc ký kết giữa hai tổ chức này. Tới tháng 6 năm 2000, MEGACO/H.248 chính thức
đợc phê chuẩn bởi hai tổ chức này.
Trong quá trình xây dựng MEGACO/H.248, những ngời ủng hộ MGCP vẫn yêu
cầu IETF đa ra một RFC về giao thức MGCP. Vào tháng 10 năm 1999, văn bản này
đợc ban hành nhng đây không phải là tiêu chuẩn chính thức của IETF, RFC này
cũng không đợc SG16 của ITU thừa nhận mặc dù hiện nay ISC ủng hộ MGCP.
Vào thời điểm hiện nay H.248 là giao thức chuẩn quốc tế duy nhất dành cho điều
khiển mọi loại cổng phơng tiện theo cơ chế chủ/tớ. H.248 sẽ tiếp tục đợc cải tiến và
phát triển hơn nữa nhờ nỗ lực không ngừng của IETF, ITU-SG16 và các tổ chức tiêu
chuẩn hoá khác.
2.2 Tổng quan về H.248
2.2.1 Tổng quan
H.248 là giao thức điều khiển cổng phơng tiện nói chung, bao gồm cổng nội hạt,
trung kế trong mạng PSTN, giao diện ATM, giao diện thoại và dây analog, điện thoại
IP, các loại server. Với tính năng hỗ trợ rộng rãi các ứng dụng một cách mềm dẻo, đơn