BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HÀ HUY HÙNG ĐỀ TÀI: ỔNG ĐÀI IP VÀ ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: NGUYỄN VŨ SƠN HÀ NỘI – 2010 LỜI MỞ ĐẦU Trong nhiều thập niên qua, chứng kiến lớn mạnh mạng liệu phát triển công nghệ viễn thông, đồng thời nhu cầu người sử dụng đa dạng dịch vụ tốc độ liều tăng cao Tổng đài IP đời đánh dấu bước ngoặt quan trọng lĩnh vực viễn thông giới, mở công nghệ chuyển mạch mềm khắc phục hạn chế tổng đài truyền thống mặt giá thành gọi, cung cấp dịch vụ, khả mở rộng, bảo mật thông tin kế thừa, tận dụng sở hạ tầng mạng IP sẵn có, giúp hội tụ mạng thoại mạng liệu thành mạng chung Đây bước đầu cho xu hướng hội tụ phạm vi rộng rãi hơn, không đơn hội tụ thoại liệu mà hội tụ truyền dẫn quang công nghệ gói, mạng cố định mạng di động tạo thành mạng hợp đa dịch vụ hay gọi mạng hệ (Next Generation Network) Trong bối cảnh Việt Nam hội nhập khu vực quốc tế, nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông Việt Nam kịp thời trước, đón đầu triển khai xây dựng mạng hệ NGN Là người cán công tác lĩnh vực viễn thông, tin học Bộ Công an, mong muốn nghiên cứu để tìm hướng phát triển phù hợp cho mạng máy tính Bộ Công an điều kiện thực tiễn Vì vậy, sau xin ý kiến đồng ý Thầy giáo hướng dẫn, chọn đề tài "Tổng đài IP ứng dụng" làm Luận văn tốt nghiệp với mong muốn đem lại ứng dụng thực tế cho kiến thức mà nghiên cứu trình thực Luận văn tốt nghiệp Nội dung luận văn gồm chương: Chương 1: Tổng đài IP Chương 2: Mạng NGN vai trò Softswitch Chương 3: Triển khai mạng BCA Trong thời gian nghiên cứu cố gắng tìm tòi, học hỏi để có kết tốt nhất, thời gian trình độ thân nhiều hạn chế, luận văn khó tránh khỏi sai sót Rất mong thông cảm, đóng góp ý kiến thầy, cô bạn đọc để luận văn hoàn thiện Tôi xin trân trọng gửi lời cảm tới thầy TS Nguyễn Vũ Sơn thời gian vừa qua tận tình giúp đỡ hoàn thành luận văn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU c MỤC LỤC i DANH SÁCH HÌNH VẼ iv DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU v DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vi TÓM TẮT LUẬN VĂN ABSTRACT .2 Chương TỔNG ĐÀI IP 1.1 KHÁI QUÁT VỀ PBX VÀ MẠNG IP 1.1.1 Đặc điểm tổng đài PBX 1.1.2 Mạng IP .6 1.2 TỔNG ĐÀI IP 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Cấu trúc IP-PBX 12 1.2.3 Hệ thống tổng đài IP 15 1.2.4 Ưu nhược điểm tổng đài IP 17 1.2.5 Các dịch vụ IP-PBX 20 1.2.5.1 Dịch vụ 20 1.2.5.2 Dịch vụ mở rộng 21 1.2.6 Giao tiếp với mạng 22 1.2.6.1 Giao tiếp với mạng PSTN 22 1.2.6.2 Giao tiếp với mạng internet 23 Chương MẠNG NGN VÀ VAI TRÒ CỦA SOFTSWITCH 24 2.1 XU THẾ HỘI TỤ MẠNG 24 2.1.1 Đặc điểm mạng viễn thông 24 2.1.2 Hạn chế mạng viễn thông 26 2.1.3 Động thúc đẩy hội tụ mạng 27 2.2 TỔNG QUAN VỀ NGN 30 2.2.1 Khái niệm 30 2.2.1.1 Khái niệm NGN 30 2.2.1.2 Đặc điểm NGN 31 2.2.2 Cấu trúc mạng NGN 32 2.2.2.1 Mô hình phân lớp chức mạng NGN .33 2.2.2.1.1 Lớp truy nhập truyền dẫn 34 i 2.2.2.1.2 Lớp truyền thông 36 2.2.2.1.3 Lớp điều khiển 36 2.2.2.1.4 Lớp ứng dụng 37 2.2.2.1.5 Lớp quản lý 37 2.2.2.2 Cấu trúc vật lý NGN 39 2.2.2.2.1 Cấu trúc vật lý NGN 39 2.2.2.2.2 Các thành phần chức NGN 39 2.3 SOFTSWITCH 44 2.3.1 Công nghệ chuyển mạch mềm theo quan điểm số nhà phát triển 44 2.3.2 Khái niệm 46 2.3.3 Thành phần Softswitch 47 2.3.4 Khái quát hoạt động chuyển mạch mềm Softswitch 50 2.3.5 Những lợi ích Softswitch nhà khai thác sử dụng 52 2.4 VAI TRÒ SOFTSWITCH TRONG NGN 55 2.4.1 Softswitch 55 2.4.2 Vị trí Softswitch 56 Chương TRIỂN KHAI CHO MẠNG BCA 58 3.1 THỰC TRẠNG VỀ CÁC HỆ THỐNG VIỄN THÔNG BỘ CÔNG AN 58 3.1.1 Hạ tầng mạng truyền dẫn BCA 58 3.1.2 Mạng thoại BCA 59 3.1.3 Mạng liệu BCA 60 3.2 YÊU CẦU PHÁT TRIỂN MẠNG TÍCH HỢP ĐA DỊCH VỤ NGÀNH CÔNG AN.61 3.3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI PHÁP CHO MẠNG BCA 65 3.3.1 Lựa chọn công nghệ 65 3.3.2 Lựa chọn giải pháp phát triển mạng NGN 68 3.4 TRIỂN KHAI CHO MẠNG NGÀNH CÔNG AN 69 3.4.1 Giai đoạn đầu 71 3.4.2 Giai đoạn 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 78 A.1 GIAO THỨC INTERNET IP 78 A.2 GIAO THỨC TCP 82 A.3 GIAO THỨC THIẾT LẬP PHIÊN (SIP) 84 A.4 MGCP 91 ii A.5 Giao thức MEGACO/H.248 94 A.6 Giao thức BICC 96 A.7 Giao thức H.323 98 A.8 Giao thức liên kết báo hiệu SIGTRAN 103 iii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô hình PBX Hình 1.2: Mô hình tổng đài IP 10 Hình 1.3: Cấu trúc phần cứng IP-PBX 12 Hình 1.4: Sơ đồ khối chức IP-PBX 14 Hình 1.5: Mô hình sử dụng điện thoại thường chi nhánh 18 Hình 1.6: Mô hình sử dụng điện thoại thông qua tổng đài IP 18 Hình 2.1: Mạng hợp 30 Hình 2.2: Cấu trúc luận lý mạng NGN 34 Hình 2.3: Các thực thể chức mạng NGN 38 Hình 2.4: Cấu trúc vật lý mạng NGN 39 Hình 2.5: Các thành phần mạng NGN 40 Hình 2.6: Cấu trúc Softswitch 41 Hình 2.7: So sánh cấu trúc chuyển mạch kênh chuyển mạch mềm 46 Hình 2.8: Kết nối MGC với thành phần khác mạng NGN 48 Hình 2.9: Chức Media Gateway Controller 49 Hình 2.10: Các giao thức sử dụng thành phần NGN .50 Hình 2.11: Cấu trúc NGN 55 Hình 2.12: Kiến trúc tổng quát mạng NGN .56 Hình 2.13: Vị trí Softswitch mô hình phân lớp NGN 57 Hình 3.1: Mạng truyền dẫn BCA 58 Hình 3.2: Sơ đồ kết nối WAN Backbone BCA 60 Hình 3.3: Sơ đồ kết nối trung tâm vùng mạng BCA 61 Hình 3.4: Mô hình giải pháp SURPASS .70 Hình 3.5: Mô hình triển khai mạng BCA lên NGN giai đoạn 72 Hình 3.6: Mô hình mạng BCA giai đoạn hoàn thành 74 iv DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: So sánh chuyển mạch mềm tổng đài PSTN 54 Bảng 3.1: So sánh công nghệ Softswitch IMS 67 v DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ADSL A-F ARP AS-F ATA CA-F DID DSL ENUM FE FO FXO FXS GE GSM GW IDS IETF IP ISDN ISP ITU IVN IVR IW-F LAN MCU MGC-F MGCP MG-F MPLS MS-F NGN PABX Asymmetric Digital Subscriber Line Accounting Function Address Resolution Protocol Application Server Function Analog Telephone Adaptor Call Agent Function Direct Inward Dialing Digital Subcrible Line E.164 Number (IETF) Fast Ethernet Fibre Optic Foreign eXchange Office Foreign eXchange Subcriber Giga Ethernet Global System Mobile Gateway Intrusion Detection System Internet Engineering Task Force Internet Protocol Integrated Subcriber Digital Network Internet Service Provider International Telecommunication Union Intervening Network Interactive Voice Response Interworking Function Local Area Network Main Control Unit Media Gateway Control Function Media Gateway Control Protocol Media Gateway Function Multi Protocol Label Switching Media Server Function Next Generation Network Private Automatic Branch eXchange vi PBX PCM POTS PSTN QoS QSIG R-F RTCP RTP SAP SDH SG-F SIP SPS-F SS7 TCP TDM TRIP UDP UTP VPN WAN AAA DNS GPRS IP Sec MAN MGC RSVP SDH UMTS WDM Private Branch Exchange Pulse Code Modulation Post Office Telephone Service Public Switched Telephone Network Quality of Service Q Signalling Routing Function RTP Control Protocol Real Time Protocol Service Accsess Point Synchronous Digital Hierarchy Signaling Gateway Function Session Initiation Protocol SIP Proxy Server Function Signalling System Transmission Control Protocol Time Division Modulation Telephony Routing over IP (IETF) User Datagram Protocol Unshielded Twisted Pair Virtual Private Network Wide Area Network Accounting, Authentication, and Authorization Domain Name Server General Packet Radio Service Internet Protocol Security Metropolitan Access Network Media Gateway Controller ReSerVation Protocol Synchronous Digital Hierarchy Universal Mobile Telecommunications Network Wavelength Division Multiplex vii Luận văn thạc sỹ TÓM TẮT LUẬN VĂN Sự bùng nổ nhu cầu dịch vụ đa phương tiện với yêu cầu băng thông chất lượng dịch vụ cao mở kỷ nguyên lĩnh vực công nghệ viễn thông Cùng với đó, phát triển nhanh chóng mạng di động, cố định đặc biệt mạng Internet làm nảy sinh chuyển đổi theo khuynh hướng hội tụ nhiều hệ thống mạng khác toàn IP tạo thành mạng hợp đa dịch vụ hay gọi mạng hệ NGN (Next Generation Network) Mạng NGN xem chìa khóa tương lai công nghệ viễn thông Mạng NGN có nhiều cải tiến so với hệ thống viễn thông truyền thống Mạng hội tụ cho phép tạo ra, triển khai quản lý tất loại dịch vụ Một thành phần mạng NGN Softswitch để điều khiển gọi Softswitch cho phép tích hợp giao thức khác vào mạng NGN Chức Softswitch để tạo giao tiếp mạng cổng báo hiệu (SG) cổng truyền thông (MG) Mở đầu luận văn nghiên cứu tổng đài IP để thấy ưu việt mềm dẻo hiệu suất mạng ta sử dụng chuyển mạch gói, mở xu chuyển dịch từ chuyển mạch kênh sang chuyển mạch mềm Phần luận văn sâu phân tích đời đời mạng NGN qua việc tìm hiểu xu hướng phát triển công nghệ dịch vụ mạng viễn thông, đồng thời tìm hiểu cấu trúc mạng NGN softswitch để thấy vai trò chuyển mạch mềm việc lên NGN Trên sở kết nghiên cứu luận văn phân tích hệ thống mạng ngành Công an, định hướng phát triển tương lai để có cân nhắc, tính toán hợp lý phù hợp với hoàn cảnh thực tế cụ thể Bộ Công an, từ tìm giải pháp di trú thích hợp bảo toàn vốn đầu tư, tránh lãng phí trình đầu tư để tiếp cận công nghệ Luận văn thạc sỹ MEGACO trung tâm việc thực giải pháp thoại qua gói VoIP Nó tích hợp để trở thành sản phẩm tổng đài trung tâm, máy chủ truy nhập mạng Hình A.11: Quá trình chuẩn hóa MEGACO Giao thức MEGACO cung cấp giả pháp toàn diện cho việc điều khiển MG Cũng hệ thống trước việc điều khiển cổng truyền thông, MEGACO hoạt động nguyên tắc toàn thông minh trình xử lý gọi thuộc MGC MG không nhớ thông tin trạng thái gọi, cung cấp khả kết nối chéo dòng media khác điều khiển MGC khả tách sóng truyển tải loại tín hiệu khác mà kết hợp cách tương ứng với dòng media MEGACO xem MG tập hợp đầu cuối mà đại diện cho loại dòng media xác định Một đầu cuối có thực thể vật lý cố định chẳng hạn đường analog hay khe thời gian giao diện TDM, thực thể logic dòng lưu lượng gói VoIP Các đầu cuối logic thiết lập giải phóng lệnh MEGACO Các kết nối chéo phạm vị MG tạo lệnh MEGACO mà đòi hỏi hai đầu cuối đặt phạm vi Nếu dòng media kết hợp lại với đầu cuối nằm phạm vi loại media khác MG 95 Luận văn thạc sỹ điều khiển để thực chuyển đổi loại media Để hỗ trợ cho chức này, đầu cuối có đầy đủ đặc tính loại media khác MEGACO thiết kế để trở thành giao thức mở rộng Khả mở rộng khắc phục nhược điểm chình giao thức điều khiển cổng truyền thông trước MGCP, giải đòi hỏi giao thức thoại gói VoIP cung cấp phương thức thực dịch vụ điện thoại analog đa dạng phụ thuộc vào nước khác MEGACO phương thức truyền tải không phụ thuộc vào giao thức khác, đặc tính kỹ thuật chứa vài phụ lục mô tả việc sử dụng TCP/IP UDP/IP tùy chọn để truyền tải phần lớn hoạt động chuyển mạch mềm phù hợp với việc sử dụng truyền tải dựa sở IP MEGACO A.6 Giao thức BICC Tổng quan Song song với xu hướng phát triển mạng NGN nhà điều hành mạng tiến hành nghiên cứu phát triển giao thức báo hiệu điều khiển gọi cho mạng băng thông rộng mà điển hình mạng IP Một đề xuất đưa tách biệt chức điều khiển gọi chức điều khiển kênh mạng mạng PSTN/ISDN Giao thức ISUP đồng mạng báo hiệu số sửa đổi theo quan điểm Kết quả, xuất giao thức BICC BICC ITU-T phát triển cho phép tương thích 100% với mạng làm việc môi trường Nó có đặc điểm sau:  Thực chức điều khiển gọi, độc lập với giao thức điều khiển kênh mang  Mang thông tin bắt buộc cho phép đầu cuối tìm tương quan điều khiển gọi kênh mang  Có chức kết hợp với kênh mang khoa, loại bỏ tiếng vọng  Cung cấp dịch vụ ISDN băng hẹp qua mạng lõi băng rộng mà không ảnh hưởng đến giao diện với mạng ISDN băng hẹp có dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối 96 Luận văn thạc sỹ  Giao thức báo hiệu BICC viết dựa báo hiệu ISUP băng hẹp  Giao thức báo hiệu điều khiển gọi BICC dựa giao thức báo hiệu điều khiển kênh mang khác IP, DSS2, AAL1, AAL2…  BICC giao thức điều khiển kênh mang sử dụng Các thông tin bắt buộc sử dụng để tham chiếu cho kênh mang Kiến trúc BICC  Mô hình mạng: + Chức điều khiển kênh mang BCF: có loại BCF định nghĩa BCF-N, BCF-T, BCF-G BCF-R Các BCF-n, BCF-t BCF-G cung cấp chức điều khiển chuyển mạch kênh quang, khả truyền thông với CSF tính báo hiệu cần thiết cho việc thiết lập giải phóng kênh mang với BCF ngang hàng với BCF-R cung cấp tính điều khiển chuyển mạch kênh mang chuyển tiếp yêu cầu báo hiệu điều khiển kênh mang cho BCF để hoàn thành thủ tục báo hiệu điều khiển kênh từ đầu cuối đến đầu cuối + Chức làm việc liên mạng kênh mang (Bearer Interworking Function): thực thể chức cung cấp chức điều khiển kênh mang chức chuyển mạch điểm dịch vụ (Serving Node) Một BIWF chứa BFC + Điểm dàn xếp gọi (Call Mediation CMN): Một thực thể chức cung cấp tính CSF mà không gắn với thực thể BCF + Chức dịch vụ gọi (Call Service Function) Điểm phục vụ cổng (GSN) cung cấp chức gateway hai miền mạng Thực thể chức nằng chứa CSF-G hay nhiều BIWF tương tác với GSN khác, miền mạng backbone khác ISN, TSN khác miền mạng backbone + Điểm phục vụ giao diện (Interface Serving Node): thực thể chức cung cấp giao diện với mạng chuyển mạch kênh, bao gồm chức CSF-N hay nhiều BIWF Điểm chuyển mạch (SWN): cung cấp chức chuyển mạch mạng backbone Thực thể chức bao gồm BCF-R SWN tương tác với SWN BIWF khác miền mạng backbone chúng 97 Luận văn thạc sỹ + Điểm phục vụ chuyển tiếp (TSN): cung cấp tính chuyển tiếp hai SN Thực thể chức bao gồm CSF-T hỗ trợ hay nhiều BIWF TSN tương tác với TSN, GSN ISN miền mạng chúng  Mô tả giao thức: Hình A.12: Mô hình giao thức BICC Các giao thức sử dụng mô hình chức cung cấp phần tử mô hình giao thức (Hình A.12) + Khối thủ tục BICC bao gồm chức phần tử CSF + Các chức giao thức phần tử BCF mô hình chức phân bố chức mapping phối điều khiển kênh mang Các chức khác có phần tử BCF Ví dụ điều khiển chuyển mạch hình Thực thể BICC gửi nhận kiện báo hiệu kênh mang từ BCF thông qua giao diện chung tới khối chức mapping Thực thể BICC gửi nhận tin BICC thông qua giao diện chung tới chuyển đổi truyển vận báo hiệu STC A.7 Giao thức H.323 Tổng quan 98 Luận văn thạc sỹ H.323 giao thức định nghĩa ITU nhằm thực hội thoại đa phương tiện qua mạng LAN Được ban hành lần vào năm 1996, phát triển giao thức cung cấp cho mạng IP khả thoại truyền thống Tuy nhiên, khuyến nghị H.323 chung chung nên coi tiêu chuẩn cụ thể Trong thực tế, hoàn toàn thiết kế hệ thống hoàn toàn thoại tuân thủ H.323 mà không cần đến IP Khuyến nghị đưa yêu cầu “giao diện mạng gói” thiết bị đầu cuối Có chút đặc biệt H.323 dự định dành cho X.25, sau ATM, lại Internet TCP/IP, có H.323 vận hành mạng X.25 ATM Ngày nay, H.323 triển khai rộng rãi chuẩn hội nghị video thoại cho mạng chuyển mạch gói Chuẩn mô tả việc điều khiển phiên đa phương tiện liên quan đến điện thoại kết nối điểm – điểm điểm cuối thông minh Nó bao gồm chế cho định tuyến gọi, báo hiệu gọi, điều khiển media, … Các giao thức định rõ H.323 bao gồm: - H.225 cho báo hiệu gọi, sử dụng để thiết lập kết nối hai điểm cuối H.323 Kết nối tạo ta cách trao đổi tin giao thức H225 kênh báo hiệu gọi - H.245 cho báo hiệu điều khiển, sử dụng để trao đổi tin điều khiển đầu cuối đến đầu cuối nhằm quản lý hoạt động đầu cuối H.323 Các tin điều khiển mang thông tin liên quan như: khả trao đổi; mở đóng kênh logic sử dụng để mang dòng thông tin; tin điều khiển luồng - Chuẩn mã hóa âm thanh: tín hiệu tiếng từ micro cần mã hóa trước truyền qua kênhvà phải giải mã đầu cuối H.323 bên nhận Một số tiêu chuẩn cho mã hóa, giải mã tiếng nói G.711 (mã hóa tiếng nói tốc độ 64kb/s), G.722 (64, 56 48kb/s), G.723.1 (5,3 6,3kb/s) - Chuẩn cho mã hóa, giải mã hình ảnh H.261 ITU-T Cấu trúc H.323 Cấu trúc H.323 sử dụng cách thông dụng mạng LAN mạng gói diện rộng Bất kỳ mạng gói không đủ tin cậy (không có đảm bảo chất lượng dịch vụ) có độ trễ cao sử dụng cho H.323 Theo hình vẽ, mạng LAN với loại thiết bị H.323 Những người sử dụng phải có thiết bị đầu cuối H.323 PC đa phương tiện điển hình tận dụng ưu điểm H.323, bao gồm hội nghị video đa điểm Mọi thiết bị truyền thông đa 99 Luận văn thạc sỹ điểm sử dụng khối điều khiển đa điểm H.323 – MCU Tất nhiên, khả H.323 mở rộng cho mạng WAN kết nối thiết lập thiết bị H.323 Đây chức thiết bị Gatekeeper, tất thiết bị tùy chọn H.323 Nếu Gatekeeper, tất thiết bị phải có khả tự đưa tin báo hiệu trực tiếp Mọi kết nối WAN xử lý nhiều Gateway H.323 Về mặt kỹ thuật, thiết bị nằm gateway H.323 không đề cập khuyến nghị H.323, gateway H.323 phối hợp hoạt động với thiết bị khác cấu trúc mạng khác H.323 sử dụn với PSTN toàn cầu, N-ISDN (mạng chạy với tốc độ 1,5 3Mb/s), mạng B – ISDN sử dụng ATM (mạng chạy có tốc độ lớn 1,5 2Mb/s) Thậm chí điện thoại đầu cuối tham gia vào hội nghị H.323 với khả audio Thiết bị kết cuối V.70 có nhiều chức khác nhau, kết nối cuối hỗ trợ cho thoại số hóa liệu qua mạng điện thoại “bình thường” kết cuối H.324 (kết cuối H.324 truyền thời gian thực thoại, liệu, video kết hợp chẳng hạn thoại videl, thông qua modem chạy với tốc độ 33,6Kb/s) Thông thường, kết cuối H.324 PC với vài chương trình phần mềm đặc biệt Cấu hình mạng H.323 Hình A.13: Các thành phần mạng H.323 Trên hình A.16 cấu trúc mạng H.323 Mạng bao gồm thành phần sau:  Đầu cuối H.323 bắt buộc phải hỗ trợ:  Báo hiệu điều khiển gọi H.225  Báo hiệu điều khiển kênh H.245 100 Luận văn thạc sỹ  Giao thức RTP/RTCP cho liệu  Các CODEC thoại (việc hỗ trợ codec video không bắt buộc đầu cuối H.323)  Gateway đảm nhiệm chức chuyển đổi hai mạng, thí dụ mạng chuyển mạch gói mạng PSTN  Gatekeeper có chức chuyển đổi địa điều khiển băng thông Trong mạng H.323 không thiết phải có Gatekeeper, nhiên có Gatekeeper tất đầu cuối phải đăng ký trước thực gọi  Multipoint Control Unit dùng Server trung tâm trường hợp hội nghị đa điểm Trong MCU có hai module: Multipoint Controller – MC có chức điều khiển Multipoint Processor – MP nhận xử lý luồng liệu thoại, video liệu khác Thiết lập gọi H.323 Báo hiệu H.323 trình thực phức tạp Tương tác phần tử mạng H.323 trình báo hiệu mô tả hình sau: Hình A.14: Báo hiệu thiết lập gọi mạng chuyển mạch gói PSTN Nếu xem xét cách chi tiết gọi hai đầu cuối H.323 thiết lập sau:  Trước hết phải đăng ký Gatekeeper, báo hiệu kết cuối gọi Gatekeeper nhằm đăng ký đạt quyền làm việc với mạng  Đầu cuối gọi gửi yêu cầu tới Gatekeeper đề nghị thiết lập gọi, thiết bị đầu cuối liên lạc với Gatekeeper sử dụng giao thức RAS (Registration Access State), yêu cầu cho phép thiết lập tuyến với bên bị gọi 101 Luận văn thạc sỹ  Gatekeeper gửi địa kênh báo hiệu gọi bên bị gọi tới bên xuất phát gọi (nếu yêu cầu chấp nhận) + Nếu gọi mạng PSTN, gọi phải qua Gateway, xác thực người gọi Gateway sau liên hệ với Gatekeeper + Nếu bên bị gọi điện thoại PSTN, gatekeeper gửi địa gateway thích hợp tới bên gọi (gateway hay H.323 phone)  Đầu cuối gọi gửi tin SETUP tới đầu cuối bị gọi Báo hiệu trực tiếp hay qua gateway thích hợp (cả bên gọi bên bị gọi sử dụng giao thức H.225 suốt trình này)  Đầu cuối bị gọi trả lời tin Call Proceeding đồng thời liên lạc với gatekeeper để xác nhận quyền thiết lập gọi  Đầu cuối B gửi tin Alerting Connect  Hai đầu cuối trao đổi số tin H.245 để xác định chủ/khách, khả xử lý đầu cuối thiết lập kết nối RTP Hình A.15: Thiết lập gọi H.323 Đây trường hợp gọi điểm – điểm đơn giản nhất, mà báo hiệu gọi không định tuyến tới Gatekeeper H.323 hỗ trợ nhiều kịch thiết lập gọi phức tạp khác 102 Luận văn thạc sỹ A.8 Giao thức liên kết báo hiệu SIGTRAN Tổng quan Báo hiệu từ mạng PSTN gửi sang mạng NGN, để tạo lập liên kết đầu cuối hai mạng, nhận Signalling Gateway Media Gateway Với báo hiệu MFC R2 hay gọi ISDN từ PSTN (sử dụng Q.931), gateway nhận tin báo hiệu ánh xạ thông tin gọi vào trường tin báo hiệu mạng NGN (H.323, MGCP) gửi tới phần điều khiển tương ứng Softswitch Với báo hiệu kênh riêng SS7, kênh báo hiệu SS7 (Data Link) kết cuối Signalling Gateway có hai trường hợp:  Signalling Gateway có vị trí với Softswitch nối với Softswitch thông qua mạng truyền thống bên hệ thống, lúc SG thực việc chuyển thông tin người sử dụng lớp MTP3 cho Softswitch thông qua mạng truyền thông bên  Signalling Gateway kết nối với Softswitch qua mạng IP Lúc kết cuối link SS7 chuyển đổi chuyển tiếp qua môi trường IP tới Call Agent hay phần xử lý gọi tương ứng hệ thống Softswitch (SS7 over IP) qua giao thức SIGTRAN Giao thức SIGTRAN giao thức tin cậy để truyền tải tin SS7 qua mạng IP Cấu trúc gồm hai thành phần: giao thức truyền tải chung cho lớp giao thức SS7 modun tương thích để giả lập lớp thập giao thức Ví dụ modun xử lý SS7 Softswitch xử lý tin MTP lớp giao thức SIGTRAN cung cấp chức tương đương với chức MTP lớp Nếu xử lý mức ISUP SCCP giao thức SIGTRAN cung cấp chức giống MTP lớp lớp Tương tự TCAP Do SIGTRAN tập giao thức để giả lập SS7 mạng IP Giao thức SIGTRAN cung cấp tất chức cần thiết để hỗ trợ cho báo hiệu SS7 qua mạng IP, bao gồm:  Điều khiển luồng  Phân phối tin luồng điều khiển độc lập  Chỉ điểm báo hiệu nguồn đích  Chỉ kênh thoại 103 Luận văn thạc sỹ  Phát lỗi, truyền lại thủ tục sửa sai khác  Khôi phục lại thành phần nằm đường chuyển tiếp  Điều khiển tránh tắc nghẽn Internet  Xác định trạng thái thực thể mạng (đang phục vụ, ngừng phục vụ)  Hỗ trợ chế bảo mật để bảo vệ thông tin báo hiệu  Mở rộng khả hỗ trợ bảo mật yêu cầu phát triển sau Kiến trúc giao thức SIGTRAN Hình A.16: Mô hình kiến trúc SIGTRAN Như hình A, kiến trúc SIGTRAN gồm ba phần tử:  Giao thức IP  Giao thức truyền vận báo hiệu chung: giao thức hỗ trợ tập trung chức truyền vận chi truyền vận báo hiệu  Một lớp tương thích hỗ trợ dịch vụ bản, yêu cầu giao thức ứng dụng báo hiệu cụ thể Có nhiều giao thức lớp tương thích định nghĩa IETF: M2PA, M2UA, M3UA, SUA IUA Nhưng có giao thức thực thời điểm 104 Luận văn thạc sỹ Tập giao thức SIGTRAN dựa vào giao thức truyền vận SCTP SCTP (Stream Control Transmission Protocol) giao thức truyền vận tập giao thức SIGTRAN, SCCP giống TCP có thêm số tính đa luồng đa tuyến (Multi Streaming, Multi Homing) để tạo cấu hình dự phòng, phục hồi (Redundant, Failover) hay message framing (đóng gói truyền theo tin, không truyền theo nhóm byte TCP) Các giao thức SIGTRAN sử dụng SCTP mức truyền tải Nếu biện pháp hỗ trợ, chất ban đầu mạng IP không đảm bảo không tin cậy, mạng SS7 lại có tiêu chuẩn chặt chẽ chất lượng, độ tin cậy độ khả dụng ITU-T đưa tiêu chuẩn để đảm bảo truyền tin SS7 qua mạng IP sau:  Các thủ tục báo hiệu peer-to-peer yêu cầu khoảng thời gian đáp ứng từ 0,5s tới 1,2s  Không có qúa tin bị 10triệu tin lỗi truyền dẫn  Không có tin sai 10tỷ tin lỗi truyền dẫn  Không có tin chứa lỗi mà không xác định giao thức chuyển tải tin tỷ tin theo chuẩn ANSI  Mức độ khả dụng tập hợp tuyến báo hiệu (là toàn tập hợp đường báo hiệu từ điểm báo hiệu tới đích xác định) 99,9998%  Độ dài tin (ngoại trừ payload) 272 bytes với SS7 băng hẹp 4091 bytes với SS7 băng rộng Để thực chức yêu cầu truyền tải MTP, IETF khuyến nghị giao thức lớp giao thức tương thích: M2UA, M2PA, M3UA SIGTRAN cho phép hãng linh động đưa giải pháp thực SS7 over IP M2UA M2UA giao thức IETF định nghĩa cho việc truyền tải tin báo hiệu thuê bao MTP2 IP sử dụng SCTP M2UA cung cấp tập dịch vụ tương đương cho user MTP2 cung cấp cho MTP3 M2UA sử dụng Gateway báo hiệu MGC mạng VoIP Gateway báo hiệu nhận tin SS7 giao diện MTP1 MTP2 từ điểm cuối báo hiệu hay điểm chuyển tiếp báo hiệu mạng PSTN Gateway báo hiệu kết cuối link báo hiệu MTP2 105 Luận văn thạc sỹ truyền MTP3 lớp cho MGC hay điểm báo hiệu IP sử dụng M2UA SCTP/IP Hình A.17: Mô hình M2UA M2PA M2PA định nghĩa giao thức hỗ trợ việc truyền tải tin MTP3 qua mạng IP sử dụng SCTP M2PA hỗ trợ đầy đủ việc quản lý tin MTP3 quản lý mạng hai điểm báo hiệu số qua mạng IP Điểm báo hiệu IP có chức giống điểm SS7 truyền thống sử dụng mạng IP thay cho mạng SS7 M2PA hỗ trợ đầy đủ dịch vụ mà MTP2 cung cấp cho MTP3 M2PA sử dụng gateway điều khiển gateway truyền thống, gateway báo hiệu điểm báo hiệu IP, hai điểm báo hiệu IP Gateway báo hiệu sử dụng M2PA chạy IP hay MTP2 link SS7 truyền thống để gửi nhận tin MTP3 M2PA thúc đẩy tích hợp SS7 mạng IP việc cho phép nút mạng chuyển mạch kênh truy nhập vào sở liệu điện thoại IP nút khác mạng IP sử dụng báo hiệu SS7 Ngược lại,M2PA cho phép ứng dụng điện thoại IP truy nhập vào sở liệu SS7, LNP sở liệu thuê bao di động 106 Luận văn thạc sỹ Hình A.18: Mô hình M2PA M3UA M3UA dùng để truyền tải tin báo hiệu user MTP3 ISUP, TUP, SCCP IP sử dụng SCTP Các tin TCAP hay RANAP giao thức lớp SCCP truyền SCCP sử dụng M3UA hay giao thức SIGTRAN khác gọi SUA M2UA sử dụng Gateway báo hiệu MGC hay sở liệu điện thoai IP Gateway báo hiệu kết cuối MTP2, MTP3 phân phối ISUP, TUP, SCCP hay tin lớp MTP3 khác, kiện quản lý mạng MTP phiên SCTP tới Softswitch hay sở liệu thoại IP Hình A.19: Mô hình M3UA 107 Luận văn thạc sỹ Các lớp ISUP hay SCCP điểm báo hiệu IP không nhận thấy dịch vụ MTP3 không cung cấp điểm báo hiệu IP, mà Gateway báo hiệu xa Tương tự MTP3, Gateway báo hiệu không nhận thấy giao thức người sử dụng thực chất phần giao thức xa lớp M3UA Từ đất ta thấy chất M3UA M3UA mở rộng truy cập dịch vụ GW báo hiệu cho điểm báo hiệu IP Nếu điểm cuối IP kết nối với nhiều GW báo hiệu M3UA điểm cuối IP giám sát trạng thái điểm báo hiệu đích định tuyến tin dựa theo độ sẵn sàng trạng thái nghẽn router tới đích qua GW báo hiệu M3UA không bị giới hạn trường thông tin báo hiệu 272octet định tin SS7 MTP lớp Các khối thông tin lớn điều khiển trực tiếp M3UA/SCTP mà không cần thủ tục phân đoạn tái hợp lớp cao theo tiêu chuẩn SCCP ISUP Tuy nhiên, SG có giới hạn cực đại 272octet kết nối tới mạng báo hiệu SS7 không hỗ trợ truyền khối thông tin có kích thước lớn tới địch Đối với mạng MTP băng rộng, SG phân mảnh tin ISUP SCCP lớn 272octet yêu cầu Tại SG, lớp M3UA cung cấp liên kết nối với chức quản lý MTP lớp để hỗ trợ hoạt động báo hiệu không liên kết mạng SS7 mạng IP Ví dụ SG hiển thị MTP-3 người dùng xa điểm báo hiệu IP điểm báo hiệu tới tới xảy tượng nghẽn mạng bị ngăn chặn Lớp M3UA điểm báo hiệu IP giữ trạng thái tuyến để tới nút SS7 xa yêu cầu trạng thái nút SS7 xa từ lớp M3UA SG Lớp M3UA điểm báo hiệu IP SG mà M3UA bị nghẽn Truyền tải SCCP qua mạng IP SUA (SCCP User Adaptation Layer) giao thức định nghĩa IETF để truyền tải tin báo hiệu SS7 SCCP phần người dùng qua mạng IP sử dụng giao thức SCTP SUA sử dụng SG IP đầu cuối SUA hỗ trợ dịch vụ không kết nối không tuần tự, dịch vụ hướng kết nối hai chiều có điều khiển luồng, phát tin lỗi không Để phân phối tới điểm báo hiệu SS7, tin SS7 định tuyến tới SG dựa mã điểm báo hiệu số SCCP SG định tuyến tin SCCP tới đầu cuối IP xa Nếu tồn điểm cuối IP dự phòng, SG chia sẻ tải điểm cuối IP kích hoạt sử dụng giải pháp quay vòng Round-Ronbin Chú ý chia sẻ tải 108 Luận văn thạc sỹ tin TCAP xuất tin hỏi đáp TCAP; thức tự tin TCAP khoảng thời gian hỏi đáp luôn gửi tới đầu cuối IP lựa chọn cho tin đầu tiên, trừ đầu cuối chia sẻ trạng thái thông tin SG hiểu tin cấp phát sách đầu cuối IP SG thực chức chuyển dịch nhãn toàn cầu (Global Title Translation) để đích tin SCCP SG định tuyến nhãn, chữ số xuất tin đầu vào số bị gọi số định danh thuê bao di động Để chuyển tải dịch vụ hướng kết nối, SCCP SUA giao tiếp SG để liên kết hai phiên kết nối cần cho truyền liệu hướng kết nối điểm báo hiệu SS7 đầu cuối IP Bản tin định tuyến SG tới điểm báo hiệu dựa mã điểm báo hiệu (trong trường địa MTP-3) đầu cuối IP dựa địa IP (trong mào đầu SCTP) SUA sử dụng để chuyển tải thông tin người dùng SCCP trực tiếp đầu cuối IP qua SG SG cần để kết nối với báo hiệu SS7 mạng chuyển mạch kênh Hình A.20: Mô hình truyền tải SCCP qua mạng IP Nếu ứng dụng IP kết nối tới nhiều SG, có nhiều tuyến tới đích mạng SS7 Trong trường hợp đầu cuối IP giám sát trạng thái SG xa trước khởi tạo trình truyền tin 109 ... 1.2.1 Khái niệm Tổng đài IP (IP- PBX) tổng đài nội cho thoại fax hoạt động mạng IP, sữ dụng chuẩn định dạng IP để hoạt động, IP- PBX tổng đài nội phục vụ chuyển mạch thoại IP Yếu tố nội IP- PBX nghĩa... bị khóa nhà sản xuất: Tổng đài IP dựa chuẩn SIP mở, tất hệ thống điện thoại VoIP sử dụng giao thức SIP Điều có nghĩa sử dụng điện thoại VoIP chuẩn SIP VoIP hay phần cứng VoIP gateway Ngược lại... .2 Chương TỔNG ĐÀI IP 1.1 KHÁI QUÁT VỀ PBX VÀ MẠNG IP 1.1.1 Đặc điểm tổng đài PBX 1.1.2 Mạng IP .6 1.2 TỔNG ĐÀI IP 1.2.1 Khái