Chuyển mạch mềm trong Voip

1. Chương 3 Softswitching trong voice IP
Chương 3. Chuyển mạch mềm trong VoIP
3.1. Chuyển mạch mềm và kiến trúc phân tán
Hình 3.1 minh họa kiến trúc mạng phân tán như là một mô hình cho mạng chuyển
mạch mềm (Softswitch). Mô hình này tách phần cứng chuyển mạch gói ở dưới khỏi
điều khiển cuộc gọi, logic dịch vụ, và những dịch vụ phát sinh. Sự phân tán này cho
phép lựa chọn mềm dẻo phần cứng cũng như là dịch vụ phát sinh mà không đòi hỏi
thay đổi cơ cấu chuyển mạch hay cấu trúc và mở ra cơ hội co nhà phát triển thứ ba.
Lớp cuối là vùng vận chuyển, vận chuyển vật lý cho cả voice và dữ liệu.
Hình 3.1 Kiến trúc chuyển mạch mềm
Vùng này chứa những gateways truyền thông sử dụng giải pháp softswitch. Điều
này cho phép kiến trúc client/server của softswitch trái ngược với kiến trúc dựa trên
chuyển mạch lớp 4 và 5. Là một ưu điểm cho phép nhà dịch vụ có thể bắt đầu với số
lượng nhỏ và phát triển lên tương ứng với đầu tư lớp 4.
Trang - 39 -

2. Chương 3 Softswitching trong voice IP
Sự thông minh của internet nằm bên ngoài phạm vi của mạng trái ngược với PSTN,
nằm ở phần lõi của mạng. Chuyển mạch mềm là một tổng tất cả các thành phần của nó
phân tán trong mạng IP, trái ngược với PSTN, tập trung ở một chỗ.
3.1.1. Các phương thức truy cập
Kiến trúc của softswitch, cũng như PSTN gồm 3 thành phần: (1) access- phương
thức truy cập vào mạng của khách hàng, (2)- switching- cách thức điều khiển một cuộc
gọi trong mạng, (3) một cuộc gọi được vận chuyển như thế nào. Trong trường hợp truy
cập vào mạng VOIP, có thể từ một nguồn IP (PC hay IP phone) hay từ một thiết bị
analog thông qua một gateway trung gian.
Có các mô hình là :
- PC-to-PC và PC-to-Phone
- IP Phones (IP Handsets) Phone-to-Phone VoIP.
Hình 3.2. Những ứng dụng pc-to-pc và pc-to-phone.
3.1.2. Media Gateways (VoIP Gateway Switch)
Gateway cung cấp một kết nối giữa một điểm cuối của mạng dữ liệu và mạng
PSTN. Thông dịch giữa các dạng truyền dẫn và thủ tục truyền thông được sử dụng mỗi
phía. Nó có thể chạy độc lập hoặc tích hợp vào trong hệ thống.
Trang - 40 -

3. Chương 3 Softswitching trong voice IP
Trong kiến trúc softswitch, một media gateway có thể là một phần của bộ phận
chuyển mạch, theo xu hướng thì giảm độ thông minh của media gateway và tăng ở
softswicth.
Vấn đề quan trọng nhất của media gateway là dung lượng của chúng. Mật độ (số
lượng cổng trên một khung) xác định mức độ của nó. Và được phân ra làm 3 loại sau:
(1) residential hay small office/home office (SOHO), (2) enterprise, và (3) carrier
grade.
3.1.3. Softswitch (Gatekeeper, Media Gateway Controller)
Một softswitch là trí thông minh của một mạng cho việc đièu khiển cuộc gọi, báo
hiệu, và những đặc tính khác đảm bảo một cuộc gọi thông qua một mạng hay nhiều
mạng. Nhiệm vụ cơ bản là điều khiển, như thiết lập và ngắt cuộc gọi. Để đảm bảo chắc
chắn rằng cuộc gọi còn tồn tại cho đến khi bị ngắt bởi bên gọi hay được gọi.
Nó phải liên kết các bản tin báo hiệu, định tuyến giữa các mạng.Để thiết lập một
cuộc gọi, một giao thức chung phải được sử dụng để định nghĩa các thông tin trong bản
tin và dễ hiểu cho các mạng. Những loại báo hiệu chính là peer-to-peer cho điều khiển
cuộc gọi như là SIP, SS7, và H.323, switch-to-gateway cho điều khiển môi trường như
là MGCP.
Media gateway controller và gatekeeper là tiền thân của softswitch. Chúng được
thiết kế cho mạng voice mật độ thấp. Những MGCs thông tin với gateway báo hiệu và
media gateway để cung cấp những xử lý cuộc gọi cần thiết. MGCs sử dụng cả MGCP
và MEGACO/H.248
Gatekeeper technology phát triển từ công nghệ H.323, H.323 được thiết kế cho
LAN và H.323 gatekeeper chỉ có thể quản lý những hoạt động trong một vùng (một
Trang - 41 -

4. Chương 3 Softswitching trong voice IP
hoặc nhiều gateways được quản lý bởi một gatekeeper). Những chức năng của
gatekeeper là thông dịch địa chỉ (như là tên, địa chỉ email cho một thiết bị đầu cuối hay
gateway và một địa chỉ vận chuyển) và điều khiển đăng nhập (quản trị đăng nhập vào
mạng).
Một khi VoIP trở nên lớn và phức tạp hơn, những giải pháp quản lý thông minh hơn
là cần thiết. Khả năng xử lý cao hơn để giao tiếp báo hiệu giữa mạng IP và PSTN
(những giao thức báo hiệu VoIP đến SS7). Những chức năng khác bao gồm nhu cầu
những đặc tính tích hợp trong mạng và giao tiếp với những giao thức VoIP khác đã
sinh ra softswitch.
Softswitch cung cấp những bản thống kê để tính cước và theo dõi hoạt động,
những chức năng quản lý cơ bản trong khi giao tiếp với những server ứng dụng để đưa
thêm nhưng ứng dụng giá trị gia tăng vào.
3.1.4. Gateway báo hiệu
Signaling gateway được dùng để kết thúc những link báo hiệu từ PSTN và những
điểm báo hiệu khác. SS7 signaling gateway làm việc như là một bộ chuyển đổi giao
thức giữa IP và PSTN. Vì vậy khi một cuộc gọi xuất phát từ một mạng IP sử dụng
H.323 như là giao thức VoIP và được kết thúc trong mạng PSTN, một sự chuyển đổi
từ giao thức báo hiệu H.323 đến SS7 là cần thiết để hoàn thành cuộc gọi. Về mặt vật lý,
chức năng báo hiệu có thể được nhúng trực tiếp trong media gateway controller hay
được đặt trong một gateway chạy độc lập.
3.2. Server ứng dụng
Application server cung cấp những tính chất và dịch vụ ứng dụng cho khách hàng.
Như là chuyển tiếp cuộc gọi, hội thảo, voice mail, báo bận… Nói cách khác một
Trang - 42 -

5. Chương 3 Softswitching trong voice IP
Application Server là một server chạy một phần mềm để cung cấp những ứng dụng.
Softswitch truy cập vào chúng và cung cấp ngay cho khách hàng khi có nhu cầu.
Hình 3.3. Mối quan hệ softswitch và các thành phần khác.
Những giải pháp softswitch chú trọng vào những chuẩn mở trái ngược với lớp
chuyển mạch 4 hay 5, có những thuộc tính và môi trường đóng. Không một sản phẩm
phần cứng hay phần mềm của một nhà sản xuất từ một nhà cung cấp nào lại tương
thích với những nhà cung cấp khác. Những chuẩn mở tránh khỏi sự ràng buộc và
những dịch vụ phát sinh đắt đỏ của các nhà cung cấp. Nó cho phép nhà khai thác có thể
tích hợp những ứng dụng khác hay tự viết các chương trình riêng cho mình.
Những đặc tính nằm ở lớp ứng dụng trong kiến trúc softswitch. Sự giao tiếp giữa
lớp điều khiển cuộc gọi và những ứng dụng nhất định là the applica- tion program
interface (API). Viết và giao tiếp một ứng dụng với phần còn lại của kiến trúc
softswitch xuất hiện trong môi trường phát sinh dịch vụ.
Trang - 43 -

6. Chương 3 Softswitching trong voice IP
3.2.1. IP PBX
Có lẽ ứng dụng sớm nhất và thông dụng nhất cho doanh nghiệp VoIP làm xuất hiện
softswitch là việc cài đặt VoIP gateway trên cùng đường trục của một PBX. Gateway
này đóng gói luồng voice và định tuyến nó qua mạng IP, nó tiết kiệm cho doanh nghiệp
khi có cuộc gọi đường dài. Bộ điều khiển cho giải pháp này là phần mềm gọi là
gatekeeper, nó là tiền thân của softswitch.
Mặt dù các nhà phát triển phần mềm có thể tạo ra một “soft” PBX, có thể thay thế
những PBXs, với giá thành thấp hơn những phần cứng PBX.Và nó được biết như là IP
PBX. Một IP PBX có thể được xem như là một softswitch mức doanh nghiệp.
Hình 3.4. IP PBX, xem như là “soft” PBX
3.2.2. IP Centrex
Như là mô hình tập trung của PBX trong chuyển mạch kênh, nó làm việc giống
chuyển mạch gói. Sau khi IP PBX đưa ra thị trường, regional Bell operating companies
(RBOCs) nhận thấy có thể triển khai dịch vụ chuyển mạch tập trung cho ứng dụng
VoIP. Nó được ra đời trên ý tưởng: nếu một công ty lớn có thể định tuyến những lưu
lượng voice trong nội bộ cơ quan thông qua một mạng WAN sử dụng IP PBX, họ có
thể có yêu cầu một dịch vụ chuyển mạch tập trung.
Trang - 44 -

7. Chương 3 Softswitching trong voice IP
Centrex là một tập những giải pháp kinh doanh đặc biệt (cơ bản là dịch vụ voice)
với những thiết bị cung cấp khả năng điều khiển cuộc gọi, những chức năng logic dịch
vụ của nhà khai thác và được đặt ở cơ quan trung tâm. Nó giúp khách hàng không cần
đầu tư, bảo trì thiết bị bằng cách cho họ thuê những thiết bị đó.
IP Centrex, mỗi một đường băng rộng đáp ứng cho nhiều luồng voice đồng thời.
Với analog centrex, mỗi cặp dây đồng dùng cho một trạm đầu cuối, không cần biết là
cuộc gọi ở trạng thái nào, trở nên lãng phí băng thông của các đường dây.
IP Centrex sử dụng Class 5 Switch Architecture
Trong nền tảng này, những switch lớp 5 hỗ trợ dịch vụ IP Centrex cùng với các
dịch vụ khác như là POTS và ISDN. Thực thi bằng cách sử dụng một media gateway ở
CPE và một GR-303 gateway cùng đặt ở lớp 5. Media gateway kết nối với switch như
là một hệ thống mang nhánh số (digital loop carrier system) dùng giao thức như là GR-
303 để chuyển thông tin báo hiệu POTS và ISDN đến những switch khác cho đường
dài.
Hình 3.5. IP Centrex dùng một chuyển mạch lớp 5 với giao diện là GR-303
Trang - 45 -

8. Chương 3 Softswitching trong voice IP
GR-303 gateway chuyển đổi tất cả thông tin báo hiệu nó nhận từ media gateway
của khách hàng và giải đóng gói luồng voice rồi đưa đến switch. Tương tự nó thông
dịch bản tin báo hiệu từ switch sang giao thức IP phone và đóng gói luồng voice để
truyền đến media gateway người dùng.
IP Centrex sử dụng Softswitch Architecture
Ở đây switch lớp 5 được thay bằng một softswitch, điều khiển cuộc gọi và logic
dịch vụ. Khác lớp 5 là không quan tâm đến vận chuyển và chuyển mạch những gói
voice. Mọi thành phần đều báo hiệu thông qua các gói tin dùng giao thức IP phone như
là H.323 và SIP.
Hình 3.6. IP centrex với chuyển mạch mềm
Sau khi nhận thông tin thiết lập cuộc gọi, softswitch xác định vị trí của người bị
gọi. Nếu là thành viên của nhóm Centrex, softswitch thực hiện định tuyến luồng voice
giữa hai đầu. Nếu bên gọi thuộc vùng PSTN, softswitch yêu cầu bên gọi định tuyến
trunk gateway, trunk gateway làm việc kết hợp với một gateway báo hiệu, để trao đổi
bản tin SS7 với PSTN. Cả trunk và signaling gateway đều nhận chỉ thị từ softswitch.
Trang - 46 -

9. Chương 3 Softswitching trong voice IP
Chuyển mạch mềm thay thế lớp 4
Bước mở rộng tiếp theo là thay thế softswitch luôn cho lớp 4, dùng cho các cuộc
gọi đường dài.
Hình 3.7. Giải pháp thay thế lớp 4 bằng chuyển mạch mềm
Để đáp ứng nhu cầu thị trường, những giải pháp thông minh, tăng dung lưọng được
đưa ra cho ứng dụng đường dài. Bằng cách thay thế lớp 4 bằng softswitch là tập nhiều
gateway thông dụng được quản lý thông minh hơn media gateway nhiều. Trong hoàn
cảnh PBX, media gateway đóng gói voice stream đi ra từ lớp 4 và định tuyến nó qua
mạng IP. Bước phát triển tiếp theo là tháo gỡ lớp 4 trong kiến trúc đó, lớp 5 kết nối
trực tiếp đến media gateway. điều khiển cuộc gọi, báo hiệu, những chức năng khác đều
được điều khiển bởi softswitch.
Chuyển mạch mềmthay thế lớp 5
Mức tiếp theo của quá trình phát triển công nghệ softswitch là thay thế lớp 5. Nó gây ra
nhiều cuộc tranh luận, khả năng này đánh dấu sự đi xuống của kiến trúc viễn thông cổ
điển, đặc biệt là nhà khai thác ở địa phương và các nhà cung cấp thiết bị lớp 5.
Trang - 47 -

10. Chương 3 Softswitching trong voice IP
Hình 3.8. Giải pháp thay thể lớp 5 bằng chuyển mạch mềm
Trang - 48 -

11. Chương 3 Softswitching trong voice IP
Hình 3.8. Giải pháp thay thể lớp 5 bằng chuyển mạch mềm
Trang - 48 -

12. Chương 3 Softswitching trong voice IP
Hình 3.8. Giải pháp thay thể lớp 5 bằng chuyển mạch mềm
Trang - 48 -