Phân tích các chức năng của Media server (MS) trong mạng NGN

Đối với các tương tác media phức tạp hơn, các chức năng trên được thực hiện trong thực thể chức năng tài nguyên SRF (service resource function) của mạng thông minh (Hình 1), SRF nằm dưới sự điều khiển của chức năng điều khiển dịch vụ SCF (Service Control Function) với các giao diện điều khiển qua SS7/INAP khá phức tạp. SRF là một phần trong hệ thống đóng của nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông phục vụ cho các dịch vụ được thiết kế sẵn cho Tổng đài.

Hình 1: SRF trong quan hệ với các chức năng khác của mạng IN

Ngoài các dịch vụ do nhà cung cấp mạng VT cung cấp ngày nay ta có thể thấy rất nhiều dịch vụ khác do các nhà cung cấp bên ngoài thực hiện, các dịch vụ này cũng sử dụng đến các tài nguyên media (ví dụ tương tác IVR) trong các dịch vụ 1900xxxx. Thực tế triển khai các dịch vụ này cho thấy hiện nay mỗi dịch vụ sẽ có những thiết bị xử lý media riêng đi kèm với phần xử lý logic dịch vụ, giao tiếp của các dịch vụ này với nhà cung cấp cơ sở hạ tầng mạng là qua các giao diện chuẩn (E1/R2, E1/SS7 hay CO) và theo mô hình nút dịch vụ (Service Node) -Hình 2

Hình 2: Mô hình cung cấp dịch vụ service node

Cách tiếp cận này có một số đặc điểm sau:

• Mỗi dịch vụ mới yêu cầu những phần mềm mới và phần cứng mới phù hợp để hỗ trợ khách hàng cũng như những nhà cung cấp.
• Đối với mỗi dịch vụ mới, người phát triển dịch vụ phải biết sâu về Viễn thông cũng như cách thức điều khiển các phần cứng chuyên dụng liên quan đến media do vậy thời gian đưa ra dịch vụ sẽ lâu.
• Giá thành hệ thống cung cấp dịch vụ cao do phải sử dụng các phần cứng chuyên dụng trong giao tiếp luồng và xử lý media.

Chính vì những đặc điểm như vậy nên các nhà cung cấp dịch vụ mạng Viễn thông lớn mong muốn có một nền chung, thống nhất cho tất cả các dịch vụ media và giúp phát triển dịch vụ mới dễ dàng hơn nhưng trong thế hệ mạng PSTN điều này hầu như không thể.

Mạng NGN ra đời trong những năm gần đây và đang từng bước được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông, mạng NGN dựa trên nền tảng mạng chuyển mạch gói IP và trong kiến trúc đã cố gắng phân chia các khối chức năng độc lập cũng như chuẩn hoá giao diện giữa các thành phần này. Các chức năng liên quan đến xử lý tài nguyên media được thực hiện trong một thực thể độc lập gọi là Media Server. Vai trò của Media Server trong việc tham gia trong các dịch vụ của mạng NGN thể hiện trong Hình 3

Trong Hình 3, media server đóng vai trò xử lý media gần giống Media gateway nhưng điểm khác ở đây MS không có các terminal nối vào, thay vào đó MS giả lập các endpoint ảo có khả năng kết cuối các cuộc gọi vào nó và có khả năng phát thông báo, tone và ghi âm các cuộc gọi vào. Các dịch vụ cơ bản (basic services) như cuộc gọi voice thông thường chỉ liên quan đến Call Agent và Media gateway. Các cuộc gọi nâng cao như conference hay có tương tác IVR thì sẽ phải xcần sử dụng đến MS.

Hình 3: Vai trò của Media server trong NGN

Vị trí của MS trong mạng NGN như Hình 4. Ở đây, MS chịu sự điều khiển của Softswitch và Application Server qua các giao thức báo hiệu/điều khiển (ví dụ SIP+VXML), các luồng media cần xử lý được hướng đến từ các Media Gateway, các IP phone… qua giao thức báo hiệu thời gian thực như RTP/RTCP.

Hình 4: Quan hệ của MS với các thực thể khác của mạng NGN

Các chức năng tiêu biểu của 1 MS gồm:

• – Phát các định dạng audio.
• – Ghi âm.
• – Nén và chuyển các định dạng mã hoá audio & video khác nhau.
• – Phát hiện và sinh các tone DTMF.
• – Tổ chức hội nghị
• – Hội nghị 3-chiều, 6-chiều.
• – Hội nghị n-chiều.
• – Nhận dạng tiếng nói (ASR).
• – Tổng hợp tiếng nói.
• – Phát hiện, nhận và chuyển Fax.
• – ..

Với chức năng là trung tâm cung cấp các dịch vụ xử lý media thời gian thực trong mạng, MS cung cấp giao diện cho tất cả các thành phần khác trong mạng có nhu cầu xử lý media hoặc nhận luồng media đã qua xử lý. Các tương tác của MS với các thành phần khác được mô tả như sau:

• Media Server tương tác với Softswitch và Application Server thông qua các giao thức tín hiệu MGCP/MEGACO hoặc SIP, các giao thức này có thể được sử dụng kết hợp với ngôn ngữ điều khiểnVXML để mô tả chi tiết hơn thao tác xử lý media.
• Media Server tương tác với các Media Gateway và các đầu cuối IP (IP endpoint/ IP terminal) tương tác với nhau thông qua giao thức chuyển tải thời gian thực RTP. RTP được sử dụng để truyền luồng media giữa MS và Media Gateway.
• Media Server kết nối với PSTN phone bằng cách sử dụng Media Gateway làm cầu nối trung gian, Media Gateway sẽ chuyển các lưu lượng thoại, dữ liệu, fax, video… trong mạng chuyển mạch gói (đi từ MS) tới thiết bị cuối (PSTN phone) trong mạng chuyển mạch kênh.

Bản chất của MS là các xử lý liên quan đến media bằng các phép xử lý tín hiệu số (DSP). Media server có thể thực hiện bằng phần cứng chuyên dụng hoặc thuần tuý phần mềm tuỳ thuộc yêu cầu về dung lượng cần đáp ứng. Đối với các yêu cầu dung lượng nhỏ thì thường thực hiện bởi phần mềm giá thành sẽ hạ nhưng với các yêu cầu dung lượng lớn thì cần phần cứng chuyên dụng cho xử lý các chức năng DSP do việc xử lý DSP và nhiều tài nguyên.

Một ví dụ về tổ chức bên trong hệ thống Media Server của Trung tâm CNTT – CDIT phát triển như Hình 5, ở đây CDIT có thể sử dụng phần cứng xử lý media chuyên dụng (IMP resource) hay bằng thư viện xử lý phần mềm DSP (HMP engine).

Hình 5: Cấu trúc MS do CDIT phát triển

Trong thế hệ mạng NGN người ta cố gắng chuẩn hoá các giao diện giữa các thực thể và khuyến khích sự tham gia phát triển dịch vụ của các nhà phát triển thứ 3 (3rd party). Các chức năng của Media server với các chức năng khác của mạng NGN được trừu tượng hoá thành các tập API tạo thuận lợi cho các nhà phát triển dịch vụ thứ 3 (ví dụ tập API của Parlay/ParlayX) không cần biết sâu về mạng Viễn thông. Mô hình phát triển dịch vụ của 3rd trong mạng NGN như Hình 6:

Hình 6: Mô hình phát triển dịch vụ mở cho 3rd party

Với mô hình này, các ứng dụng (các application) sẽ đứng sau Application gateway (trong trường hợp sử dụng tập Parlay API thì Application gateway có tên là Parlay gateway).

Hình 7 là ví dụ về kịch bản của dịch vụ calling card trên NGN theo mô hình trong Hình 4 sử dụng tài nguyên Media Server:

Hình 7: Ví dụ kịch bản dịch vụ Calling card có sử dụng MS

Với sự thống nhất chung trong việc xử lý media cũng như hỗ trợ các dịch vụ media thì cách tiếp cận sử dụng Media Server có ưu điểm rất lớn so với cách tiếp cận cũ qua các điểm sau:

• Sử dụng media server dễ dàng mở rộng được cho các dịch vụ media trong tương lai. Để thực hiện được điều này chỉ cần xây dựng được một media server đảm nhiệm được nhiều chức năng và xử lý được nhiều dạng dữ liệu media khác nhau.
• Sử dụng media server giúp tiết kiệm được chi phí cho các dịch vụ do không cần xây dựng những nền riêng cho những dịch vụ khác nhau.
• Đảm bảo hoạt động riêng và chất lượng của từng dịch vụ nhưng vẫn tiết kiệm tài nguyên media do khi dùng media server thì có thể có nhiều tài nguyên media dùng chung.

Bên cạnh đó các nhà phát triển dịch vụ thứ 3 có thể sử dụng Media server như một thành phần để phát triển các dịch vụ thay thế cho các thiết bị media phần cứng chuyên dụng trước đây trong các dịch vụ vẫn cần duy trì theo mô hình service node (Hình 8)

Hình 8: Ứng dụng MS theo mô hình service node trong mạng NGN

Một số nhà cung cấp các thiết bị MS hiện nay: Audio code, Convedia, Snowshore, HP… được thống kê trong phụ lục (nguồn www.voiptimes.com)

Kết luận

Bài báo đã giới thiệu qua về một phần tử thuộc mạng NGN có chức năng xử lý các tác vụ liên quan đến media và hỗ trợ cho các dịch vụ khác nhau trên nền NGN. Các chức năng của media server cũng được ánh xạ ra những API cho phép các nhà cung cấp dịch vụ thứ 3 có thể sử dụng để xây dựng các dịch vụ phức tạp trên nền NGN một cách nhanh chóng và giảm chi phí đầu tư ban đầu và là yếu tố giúp sự phát triển của các dịch vụ trên nền mạng NGN.

Media Server do CDIT phát triển đã xử lý được các chức năng liên quan đến Media trong mạng NGN. Mạng NGN đã cung cấp khả năng thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thứ 3 phát triển dịch vụ mới, phức tạp một cách nhanh chóng.

 

---

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 

[1] Nguyễn Trung Kiên, “Nghiên cứu và xây dựng hệ thống Media server trong môi trường mạng NGN” – Đề tài VNPT -MS 09-2005-TCT-RDP-TH-29 –CDIT

[2] Rosenberg J., Schulzrinne H., Camarillo G., Johnston A., Peterson J., Sparks R., Handley M., Schooler E. “SIP: Session Initiation Protocol”. RFC 3261, June 2002.

[3] Handley M., Jacobson V., “SDP: Session Description Protocol”. RFC 2327, April 1998.

[4] Schulzrinne H., Casner S., Frederick R., Jacobson V. “RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications”. RFC 1889, January 1996.

[5] H. Schulzrinne “RTP Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control”. RFC 1890, January 1996.

[6] Huitema C. “Real Time Control Protocol (RTCP) attribute in Session Description Protocol (SDP)”. RFC 3605, October 2003.

[7] Architechture working group – Multiservice switching forum, “Multiservice Switching Forum System Architecture Implementation Agreement”. MSF-ARCH-001.00-FINAL IA, May 2000.

[8] E. Burger, J. Van Dyke, A. Spitzer, “Basic Network Media Services With SIP”. Internet-Draft, February 2004.

[9] E. Burger, J. Van Dyke, A. Spitzer, “SnowShore Media Server Control Markup Language (MSCML) and Protocol”. Internet-Draft, February 2003.

[10] T. Melanchuk, G. Sharratt, “Media Objects Markup Language (MOML)”. Internet-Draft, February 2004.

[11] T. Melanchuk, G. Sharratt, “Media Sessions Markup Language (MSML)”. Internet-Draft, February 2004.

---