Chng 3: Kết nối giữa mạng NGN và mạng PSTN truyền thống Chúng ta thấy rằng mạng NGN - một mạng chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP sẽ mang lại cho khách hàng nhiều dịch vụ mới với tính linh hoạt và đa dụng cao hơn. Tuy nhiên, khách hàng cũng đòi hỏi các dịch vụ mới trên nền NGN phải đáp ứng đ-ợc QoS và các đặc tính của một mạng thông minh nh- họ đã có ở mạng PSTN nh- độ tin cậy, độ khả dụng, an toàn và chất l-ợng dịch vụ. Do đó, có thể nhận thấy rằng trong t-ơng lai gần, hạ tầng mạng PSTN truyền thống không thể bị thay thế một cách tức thì, vì thế mạng NGN phải đ-ợc tính đến sự t-ơng thích với môi tr-ờng của các mạng có sẵn. Do vậy, việc kết nối giữa mạng NGN và mạng PSTN truyền thống là một vấn đề rất đáng quan tâm. Để đáp ứng các yêu cầu của thị tr-ờng thì phải có một kiến trúc báo hiệu mới cho phép ng-ời sử dụng có thể tiếp cận với các đặc điểm tích cực của cả hai mạng NGN và PSTN. Kiến trúc này sẽ phải dựa nhiều vào các gateway giữa mạng NGN và PSTN. Chúng không chỉ có chức năng kết nối đơn thuần mà còn phải cho phép chuyển đổi báo hiệu giữa hai mạng. Một gateway lý t-ởng phải cung cấp khả năng kết nối giữa các giao thức chuẩn khác nhau, nh-ng cũng phải đủ mềm dẻo để hỗ trợ các giao thức có tính riêng biệt. Vì NGN thực chất là một mạng gói hoạt động dựa trên giao thức IP nên trong phần này chúng ta se xem xét sơ l-ợc về việc kết nối báo hiệu giữa mạng PSTN và mạng IP. 1.2.1 Sơ l-ợc về báo hiệu trong PSTN PSTN phát triển cùng với rất nhiều giao thức khác nhau phản ánh những kỹ thuật phổ biến nhất trong giai đoạn đó. Ví dụ, kỹ thuật xung quay số ( Dial Pulse) đã đ-ợc thay thế bằng MFC. Đó là một kiểu báo hiệu trong băng hay còn gọi là báo hiệu kênh kết hợp CAS, sử dụng cùng một mạng để truyền báo hiệu và tín hiệu thoại. Kỹ thuật báo hiệu trong băng đ-ợc thay thế bởi mạng SS7 vào những năm 1970. Giao thức SS7 trao đổi thông tin giữa các phần tử trong mạng PSTN bằng cách sử dụng các tuyến dành riêng để truyền các bản tin báo hiệu đặc biệt. Kiểu báo hiệu này đ-ợc gọi là báo hiệu ngoài băng hay báo hiệu kênh chung CCS bởi vì mạng báo hiệu đ-ợc tách biệt ra khỏi mạng truyền tải thoại. Sự tách biệt này làm tăng đáng kể chất l-ợng dịch vụ của mạng bằng cách làm tăng số đ-ờng dây và trung kế rỗi để thiết lập đ-ợc nhiều cuộc gọi hơn, và bằng cách cho phép truyền đ-ợc nhiều dữ liệu hơn với tốc độ cao hơn. Báo hiệu ngoài băng cũng cho phép thực hiện các chức năng của mạng thông minh IN bằng cách cho phép truy nhập vào các cơ sở dữ liệu đặc biệt đ-ợc sử dụng bởi mạng IN. Những dịch vụ giá trị gia tăng này gồm: di động số nội hạt (LNP local number portability), chuyển tiếp cuộc gọi, nhận dạng chủ gọi, định tuyến cuộc gọi . Những đặc điểm miêu tả trên liên quan đến mạng báo hiệu trung kế (liên đài). PSTN cũng có thể thông tin trực tiếp với các thuê bao đ-ợc kết nối từ xa tới các mạng truy nhập mà đựơc nối với PSTN thông qua các giao thức truy nhập nh- V5.2, GR 303 . Các thuê bao đ-ợc kết nối tới mạng truy nhập cũng có thể có đ-ợc các đặc tính và dịch vụ giá trị gia tăng nh- các thuê bao đ-ợc kết nối trực tiếp tới mạng PSTN thông qua các trung kế PRI. Mạng truy nhập trở nên quan trọng trong công nghiệp viễn thông với sự bãi bỏ các quy định. Xuất hiện yêu cầu các nhà cung cấp dịch vụ phải có đ-ợc các giao diện với một số l-ợng lớn các giao thức chuẩn. Đó là những b-ớc quan trọng đầu tiên để tiến tới một mạng kiến trúc mở. Những dịch vụ này là những yêu cầu cơ bản của bất cứ mạng hiện đại nào, bao gồm cả mạng thế hệ mới. Các cuộc gọi thoại qua PSTN là trên cơ sở chuyển mạch kênh, có nghĩa là một kênh truyền dẫn từ đầu cuối tới đầu cuối dành riêng đ-ợc mở qua mạng cho mỗi cuộc gọi. Những kênh dành riêng này bao gồm một đ-ờng vật lý từ thuê bao đến tổng đài. Trên quan điểm đó, các bộ ghép kênh số đ-ợc sử dụng để tăng khả năng truyền dẫn . Các kênh dành riêng cho mỗi cuộc gọi thực hiện các kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA hay phân chia theo tần số FDMA. 1.2.2 Báo hiệu trong mạng IP Ng-ợc lại với mạng chuyển mạch kênh PSTN, mạng IP là một mạng phân tán trên cơ sở gói. Không có kênh dành riêng nào đ-ợc tạo ra cho việc truyền dẫn mỗi bản tin dữ liệu. Các bản tin dài đ-ợc chia tách thành các gói tin ngắn, mỗi gói tin đều chứa địa chỉ đến. Các gói tin đ-ợc truyền qua các nút trung gian (router), nơi mà chúng đ-ợc l-u giữ trong thời gian ngắn tr-ớc khi đ-ợc truyền tới node tiếp theo. Vì tuyến hiệu quả nhất qua Internet có thể thay đổi qua vài tuyến truyền dẫn nên mỗi gói tin có thể đi qua một tuyến khác nhau để đi đến địa chỉ đích. Báo hiệu đ-ợc sử dụng trong thế hệ đầu tiên của các sản phẩm VoIP bị giới hạn bởi chức năng của nó. Các thủ tục thiết lập và huỷ bỏ cuộc gọi cơ bản đều có thể thực hiện, nh-ng các dịch vụ PSTN/IN lại ch-a thể tiếp cận đ-ợc. Nh- các ph-ơng thức báo hiệu cũ của PSTN, luồng dữ liệu và thông tin báo hiệu đ-ợc mang trên cùng một mạng IP. Luồng dữ liệu, đã đ-ợc phân chia thành các gói tin nh- đã mô tả ở trên, đ-ợc truyền tải bằng giao thức truyền tải thời gian thực RTP. Cấu trúc của các gói tin đ-ợc xác định bằng giao thức IP. Bên cạnh đó, vì mạng IP là một mạng chuyển mạch gói không h-ớng kết nối nên các gói tin riêng biệt của mỗi tín hiệu thoại di chuyển qua các tuyến đ-ờng khác nhau để rồi phải đ-ợc tổng hợp theo đúng thứ tự tại đích đến cuối cùng. Đặc điểm này cho phép sử dụng nguồn tài nguyên mạng hiệu quả hơn mạng PSTN nh-ngđồng thời cũng làm tăng nguy cơ mất gói. Thông tin báo hiệu đ-ợc sử dụng trong mạng gói IP dựa trên các giao thức đang phát triển. H.323 là một trong những giao thức chuẩn đầu tiên để báo hiệu trong mạng VoIP. Các chuẩn giao thức đang đ-ợc phát triển khác bao gồm: SIP, SS7oIP, RSGP, MGCP, MEGACO Trong mạng IP, thông tin báo hiệu đ-ợc truyền giữa các phần tử chức năng sau: - Media Gateway: một MG sẽ kết cuối các cuộc gọi thoại trên các trung kế liên đài từ mạng PSTN, nén và đóng gói dữ liệu, và phân phát các gói tin này trên mạng IP. Đối với các cuộc gọi xuất phát từ mạng IP, MG thực hiện những chức năng này theo thứ tự ng-ợc lại. Đối với các cuộc gọi ISDN từ mạng PSTN, thông tin báo hiệu chuẩn Q.931 đ-ợc truyền từ MG tới MGC để xử lý. - Media Gateway Controller: một MGC thực hiện việc đăng ký và quản lý các tài nguyên tại các MG. Một MGC trao đổi các bản tin ISUP với các tổng đài trung tâm thông qua các SG. - Signalling Gateway: một SG cung cấp sự kết nối trong suốt giữa mạng IP và mạng chuyển mạch gói. Một SG có thể nhận hay biên dịch và chuyển tiếp tín hiệu báo hiệu SS7 qua mạng IP tới một MGC hay tới các SG khác. Bởi vì tầm quan trọng của nó trong mạng, các SG th-ờng đ-ợc triển khai thành nhóm hai hoặc ba để đảm bảo độ dự phòng cao. 1.2.3 Kết nối báo hiệu giữa mạng PSTN và mạng IP Nh- đã thấy ở trên, chúng ta thấy rằng Signalling Gateway báo hiệu chính là câu trả lời cho thách thức về việc kết nối giữa mạng IP và mạng PSTN. SG cung cấp sự kết nối trong suốt giữa mạng IP và mạng chuyển mạch gói. Một SG có thể nhận hay biên dịch và Hình 1.2 Các phần tử chủ yếu trong mạng NGN chuyển tiếp tín hiệu báo hiệu SS7 qua mạng IP tới một MGC hay tới các SG khác. Việc thông tin giữa SG và MGC thì hầu nh- hoàn toàn dựa vào giao thức SIGTRAN một giao thức đ-ợc nhóm nghiên cứu của IETF đ-a ra. SIGTRAN cho phép truyền tải trong suốt các giao thức báo hiệu trên cơ sở gói qua mạng IP. Nó cũng định nghĩa các ph-ơng thức đóng gói, cơ chế giao thức đầu cuối tới đầu cuối và sự sử dụng các khả năng của IP để hỗ trợ các yêu cầu về hiệu năng và chức năng cho báo hiệu. Nó có thể đ-ợc sử dụng để truyền báo hiệu mạng chuyển mạch kênh giữa một SG và một MGC, hay giữa MG và MGC, giữa các MGC phân tán, hay giữa hai SG kết nối các điểm báo hiệu hay điểm chuyển tiếp báo hiệu trong mạng chuyển mạch kênh. Đ-ợc định nghĩa nh- vậy, SIGTRAN có thể hỗ trợ việc đóng gói và vận chuyển rất nhiều các giao thức khác nhau của mạng chuyển mạch kênh. Nó cũng độc lập với bất cứ chức năng biên dịch báo hiệu mạng chuyển mạch kênh nào diễn ra tại điểm báo hiệu. . kênh kết hợp CAS, sử dụng cùng một mạng để truyền báo hiệu và tín hiệu thoại. Kỹ thuật báo hiệu trong băng đ-ợc thay thế bởi mạng SS7 vào những năm 1 970 khỏi mạng truyền tải thoại. Sự tách biệt này làm tăng đáng kể chất l-ợng dịch vụ của mạng bằng cách làm tăng số đ-ờng dây và trung kế rỗi để thiết lập