1.2. Các công nghệ mới xây dựng trên nền IP
1.2.1.4. Mô hình mạng VoIP
Theo tiêu chuẩn của tổ chức ETSI, cấu hình chuẩn của mạng VoIP có thể bao gồm các phần tử sau:
- Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP - Mạng truy nhập IP
- Mạng x−ơng sống IP
- Gateway điều khiển ph−ơng tiện (MGWC) - Gateway ph−ơng tiện (MGW)
- Gateway báo hiệu (SGW) - Gatekeeper (GK)
- Mạng chuyển mạch (SCN)
- Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng SCN - Các dịch vụ đầu cuối (Back-end service)
Hình 1.14: Cấu hình và các giao diện chuẩn của mạng VoIP
Các giao diện chuẩn của mạng VoIP
- Giao diện A: giao diện giữa thiết bị đầu cuối H.323 với GK - Giao diện B: giao diện giữa thiết bị đầu cuối với MGW - Giao diện C: giao diện giữa MGWC và GK
- Giao diện D: giao diện giữa hai GK
- Giao diện E: có hai loại giao diện E là Ea và Eb. Trong đó Ea là giao diện giữa MGW và mạng SCN còn giao diện Eb là giao diện giữa SGW với mạng SCN
- Giao diện F: giao diện giữa các dịch vụ đầu cuối và MGWC - Giao diện G: giao diện giữa dịch vụ đầu cuối và GK
- Giao diện H: giao diện giữa thiết bị đầu cuối và mạng truy nhập IP - Giao diện I: giao diện giữa mạng truy nhập IP và mạng x−ơng sống IP - Giao diện J: giao diện giữa SGW và MGWC
- Giao diện N: giao diện giữa MGWC và MGW
Cấu hình trên bao gồm hai GK và giao diện giữa chúng là giao diện D. Mỗi thiết bị đầu cuối giao tiếp với một GK và giao tiếp này giống nh− giao tiếp giữa thiết bị đầu cuối và GW. Có thể mỗi GK quản lý một vùng cũng có thể nhiều GK chia nhau quản lý từng phần của một vùng trong tr−ờng hợp một vùng có nhiều GK.
Trong vùng quản lý của GK, các tín hiệu báo hiệu có thể đ−ợc chuyển tiếp qua một hoặc nhiều GK. Do đó các GK phải có khả năng trao đổi các thông tin với
Gatekeeper Gatekeeper Dịch vụ đầu cuối
§iÒu khiÓn GW
đa ph−ơng tiện
Gateway báo hiệu
GW đa ph−ơng tiện
§Çu cuèi
D G
J
Ea
Eb B
B A
F
B
nhau khi cuộc gọi có liên quan đến nhiều GK. Có thể sử dụng nhiều cách thức để nối hai GK hoặc một GK và một GW nh−: dành riêng, không dành riêng, theo khoảng thời gian hoặc theo nhu cầu.
Chức năng của từng phần tử Thiết bị đầu cuối
Một thiết bị đầu cuối là một nút trong cấu hình chuẩn của mạng VoIP, nó có thể đ−ợc kết nối với mạng sử dụng một trong các giao diện truy nhập. Một thiết bị
đầu cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực hiện một cuộc gọi tới một thuê bao trong mạng SCN. Các cuộc gọi đó sẽ được nằm dưới sự giám sát của GK mà thiết bị đầu cuối hoặc thuê bao đã đăng ký. Một thiết bị đầu cuối có thể bao gồm các khối chức năng sau:
- Chức năng đầu cuối H.225: thu và nhận các bản tin H.225 - Chức năng đầu cuối H.245: thu và nhận các bản tin H.245
- Bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải thông tin kết nối với thiết bị đầu cuối.
- Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối với thiết bị đầu cuối.
- Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng khách hàng, thiết bị hoặc phần tử mạng.
- Thu thập bằng chứng không từ chối: thu thập các thông tin dùng để xác nhận là bản tin báo hiệu hoặc bản tin chứa thông tin đã đ−ợc truyền hoặc nhận ch−a.
- Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng
- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng đã
đ−ơc ghi ra thiết bị ngoại vi.
Mạng truy nhập IP
Mạng truy nhập IP cho phép thiết bị đầu cuối, gateway, gatekeeper truy nhập vào mạng IP thông qua cơ sở hạ tầng mạng sẵn có. Một vài loại giao diện chuẩn truy nhập IP đ−ợc sử dụng trong cấu hình chuẩn của mạng VoIP là:
- Truy nhËp PSTN - Truy nhËp ISDN
- Truy nhËp LAN - Truy nhập cáp - Truy nhËp GSM - Truy nhËp xDSL
Trên đây không phải là tất cả các giao diện truy nhập IP, một vài loại khác
đang đ−ợc nghiên cứu để sử dụng trong mạng VoIP. Đặc điểm của các giao diện này có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng và tính bảo mật cuộc gọi VoIP.[3]
Gatekeeper
Gatekeeper là phần tử trong mạng chịu trách nhiệm quản lý việc đăng ký, chấp nhận và trạng thái của các thiết bị đầu cuối và gateway. Gatekeeper có thể tham gia vào việc quản lý vùng, xử lý cuộc gọi và báo hiều cuộc gọi. Nó xác định tuyến để truyền báo hiệu cuộc gọi và nội dung đối với mỗi cuộc gọi. Gatekeeper có thể bao gồm các khối chức năng sau:
- Chuyển đổi địa chỉ E.164: chuyển đổi từ địa chỉ E.164 sang tên gọi H.323 - Chuyển đổi tên gọi H.323: chuyển đổi từ tên gọi H.323 sang số E.164 - Chuyển đổi địa chỉ H.225.0: chuyển đổi từ tên gọi H.323 sang địa chỉ IP để truyền hoặc nhận các bản tin H.225.0.
- Dịch địa chỉ kênh thông tin: nhận và truyền địa chỉ IP của các kênh truyền tải thông tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp mạng.
- Dịch địa chỉ kênh H.245: nhận và truyền địa chỉ IP phục vụ cho báo hiệu H.245, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp.
- GK H.225.0: truyền và nhận các bản tin H.225.0 - GK H245: truyền và nhận các bản tin H.245
- Giao tiếp giữa các GK: thực hiện trao đổi thông tin giữa các GK - Đăng ký: cung cấp các thông tin cần đăng ký khi yêu cầu dịch vụ
- Xác nhận: thiết lập các đặc điểm nhận dạng của khách hàng, thiết bị đầu cuối hoặc các phần tử mạng.
- Điều khiển GK chấp nhận kênh thông tin: cho phép hoặc không cho phép sử dụng các kênh truyền tải thông tin.
- Thu thập bằng chứng không từ chối: thu thập các thông tin để xác nhận là các bản tin báo hiệu hoặc bản tin chứa thông tin đã đ−ợc truyền hoặc nhận ch−a.
- Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối GK với thiết bị đầu cuối.
- Tính cước: thu thập thông tin để tính cước
- Điều chỉnh tốc độ và giá cước: xác định tốc độ và giá cước sử dụng.
- Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng
- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng đã đ−ợc ghi ra thiết bị ngoại vi.
Gateway
Một gateway có thể kết nối vật lý một hoặc nhiều mạng IP với một hoặc nhiều mạng SCN. Một GW có thể bao gồm: SGW (Signalling Gateway), MGWC (Media Gateway Controller) và MGW (Media Gateway). Một hay nhiều chức năng này có thể đ−ợc thực hiện bởi GK hoặc một GW khác.[3]
Gateway báo hiệu (SGW):
SGW cung cấp kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng SCN. SGW là phần tử trung gian chuyển đổi báo hiệu trong mạng IP, ví dụ0 nh− H.323, và báo hiệu trong mạng SCN, ví dụ báo hiệu R2 hay SS7. SGW bao gồm các chức năng sau:
- Kết cuối các giao thức điều khiển cuộc gọi
- Kết cuối báo hiệu từ mạng SCN: phối hợp hoạt động với chức năng báo hiệu của MGWC.
- Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu giữa IP với báo hiệu mạng SCN khi phối hợp hoạt động với MGWC.
- Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu từ GW.
- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu và các bản tin thông tin truyền và nhận.
- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng ra thiết bị ngoại vi.
- OAM&P: vận hành quản lý và bảo d−ỡng thông qua các giao diện logic cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi tới các phần tử quản lý hệ thống.
- Chức năng quản lý: giao diện với hệ thống quản lý mạng.
- Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói.
Gateway truyền tải kênh thoại (MGW)
MGW cung cấp phương tiện để thực hiện chức năng chuyển đổi mã hoá. Nó chuyển đổi giữa các mã hoá truyền trong mạng IP (mã này đ−ợc truyền trên kênh RTP/UDP/IP) với các mã hoá truyền trong mạng SCN (mã PCM, GSM). MGW bao gồm các chức năng sau:
- Chức năng chuyển đổi địa chỉ kênh thông tin: cung cấp địa chỉ IP cho các kênh truyền và nhận.
- Chức năng chuyển đổi luồng: chuyển đổi giữa các luồng thông tin giữa mạng IP và mạng SCN bao gồm việc chuyển đổi mã hoá và triệt tiếng vọng.
- Chức năng dịch mã hoá: định tuyến các luồng thông tin giữa mạng IP và mạng SCN.
- Bảo mật kênh thông tin: đảm bảo tính riêng t− của kênh thông tin kết nối víi GW.
- Kết cuối chuyển mạch kênh: bao gồm tất cả các phần cứng và giao diện cần thiết để kết cuối cuộc gọi chuyển mạch kênh. Nó phải bao gồm các bộ mã hoá và giải mã PCM luật A và PCM luật à
- Kết cuối chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các giao thức liên quan đến việc kết nối kênh thông tin trong mạng chuyển mạch gói bao gồm các bộ mã hoá và giải mã có thể đ−ợc sử dụng.
- Giao diện với mạng SCN: kết cuối và điều khiển các kênh mang ví dụ nh−
kênh DS0 từ mạng SCN.
- Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa IP và SCN: chuyển đổi giữa kênh mang thông tin thoại, fax, số liệu của SCN và các gói dữ liệu trong mạng chuyển mạch gói. Nó cũng thực hiện các chức năng xử lý tín hiệu thích hợp nh−: nén tín hiệu thoại, triệt tiếng vọng, triệt khoảng im lặng, mã hoá, chuyển đổi tín hiệu fax,
điều tiết tốc độ cho modem tương tự. Ngoài ra, có thể thu thập thông tin về lưu l−ợng gói và chất l−ợng kênh đối với mỗi cuộc gọi để sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển cuộc gọi.
- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu và các bản tin thông tin truyền và nhận.
- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng ra thiết bị ngoại vi.
- OAM&P: vận hành quản lý và bảo d−ỡng thông qua các giao diện logic cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi tới các phần tử quản lý hệ thống.
- Chức năng quản lý: giao diện với hệ thống quản lý mạng.
- Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói.
Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại (MGWC)
MGWC đóng vai trò phần tử kết nối MGW, SGW và GK. Nó cung cấp chức năng xử lý cuộc gọi cho GK, điều khiển MGW nhận thông tin báo hiệu SCN từ SGW và thông tin báo hiệu IP từ GK. MGWC bao gồm các khối chức năng sau:
- Chức năng GW H.225.0: truyền và nhận các bản tin H.225.0 - Chức năng GW H.245: truyền và nhận các bản tin H.245
- Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng của người sử dụng thiết bị hoặc phần tử mạng.
- Chức năng điều khiển GW chấp nhận luồng dữ liệu: cho phép hoặc không cho phép một luồng dữ liệu.
- Thu thập bằng chứng không từ chối: thu thập các thông tin để xác nhận là các bản tin báo hiệu hoặc bản tin chứa thông tin đã đ−ợc truyền hoặc nhận ch−a.
- Báo hiệu chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các loại báo hiệu cuộc gọi có thể thực hiện bởi các đầu cuối trong mạng. Ví dụ nh− theo chuẩn H.323 thì bao gồm:
H.225.0, Q.913, H.225.0 RAS và H.245.
- Giao diện báo hiệu chuyển mạch gói: kết cuối giao thức báo hiệu chuyển mạch gói (ví dụ như H.323, UNI, PNNI). Nó chỉ lưu lại vừa đủ thông tin trạng thái
để quản lý giao diện.
- Điều khiển GW: bao gồm các chức năng điều khiển kết nối lôgic, quản lý tài nguyên, chuyển đổi giao diện (ví dụ từ SS7 sang H.225.0)
- Giám sát tài nguyên từ xa: bao gồm giám sát độ khả dụng của các kênh trung kế của MGW, dải thông và độ khả dụng trong cho IP, tỷ lệ định tuyến thành công cuộc gọi.
- Chức năng điều khiển cuộc gọi: lưu giữ các trạng thái cuộc gọi của GW.
Chức năng điều khiển cuộc gọi bao gồm tất cả các chức năng điều khiển kết nối lôgic của GW.
- Quản lý tài nguyên MGW: cấp phát tài nguyên cho MGW.
- Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu mạng IP và báo hiệu mạng SCN trong phối hợp hoạt động với SGW.
- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu và các bản tin thông tin truyền và nhận.
- Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản ttin sử dụng ra thiết bị ngoại vi.
- OAM&P: vận hành quản lý và bảo d−ỡng thông qua các giao diện logic cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi tới các phần tử quản lý hệ thống.
- Chức năng quản lý: giao diện với hệ thống quản lý mạng.
- Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói.[3]