KONSEP DASAR SOFTSWITCH
1
Definisi Softswitch
Softswitch, atau Call Agent(CA), atau Media Gateway Controller (MGC), adalah elemen utama jaringan NGN yang berfungsi untuk mengontrol semua sesi layanan dan komunikasi, dan mengatur elemen-elemen jaringan seperti :
Media Gateway Signaling Gateway Operation Support System(OSS) Application/Feature server
2
Mengapa beralih Softswitch ? Common Control P R O P R I E T A R Y
Service & Application
Distributed Control Service, Application, and Features (Management, Provisioning, and Back Office) Open
Call Control & Switching
APIs
Softswitch Call Control Open
Transport Hardware
Protocols
Protocols
APIs
Transport Hardware
3
Mengapa beralih ke Softswitch ?
* Solusi berasal dari satu vendor yang menyediakan semua fungsi dalam satu box yang bersifat proprietary: software, hardware dan aplikasi * Kastamer dikunci oleh vendor – tidak dapat berinovasi, dengan biaya implementasi dan pemeliharaannya tinggi
* Solusi dapat berasal dari beberapa vendor, pada semua level disediakan standard terbuka. * Kastamer bebas menentukan produk yang terbaik di kelasnya untuk membangun jaringan. Standard terbuka memungkinkan inovasi dan dapat menurunkan
biaya. 4
Perbandingan Softswitch vs Circuit Switch Atribut
Softswitch
Circuit Switch
Metode switching
Berbasis software
Berbasis sirkit
Arsitektur
Modular, standard terbuka
Proprietary/ kepemilikan
Kemampuan integrasi dengan aplikasi pihak ke-3
Mudah
Sulit
Kastemisasi
Mudah
Sulit
Biaya
Tidak mahal–40% lebih murah dibandingkan dengan konfigurasi yang sama pada Circuit switch
Tinggi
Skalabilitas
Ratusan hingga jutaan koneksi
Ratusan ribu hingga jutaan koneksi
Ya, dapat dibangun switch kecil untuk beberapa ratus users.
Untuk mulai membangun harus dalam Jumlah besar
Kapabilitas multimedia
Ekstensif/ luas
Sangat terbatas
Video Conference
Kualitas lebih baik
Ya
Trafik yang dilayani
dapat
Voice, data, video, fax
Umumnya terbatas
Perkiraan panggilan
durasi
Fleksibel, tidak ada batasan
Singkat (sampai 10 menit)
Kompatibilitas awal
level
suara,
kapasitas
5
Konfigurasi Jaringan Softswitch
6
FUNGSI SOFTSWITCH
Call control engine Protocol handling : H.323, SIP, MGCP/MEGACO, SIGTRAN Routing :
Local dial plan (E.164 to port mapping) Digit analysis overlap and/or enblock signaling Digit translation support for IP, FR, ATM and other networks
Class of service and quality of service control Virtual Trunk Grouping CDR(Call Detail Record) collection Protocol intermediation Provisioning for media gateways and signaling gateways Gatekeeper registration
7
Layanan Softswitch
Telephony Services
Basic Telephony Services Enhanced Telephony Services
Video Services
8
BASIC TELEPHONY SERVICES
Basic Services (PSTN services, ISDN bearer services dan ISDN teleservices) Suplementary services (CLIP-Calling line identification presentation, CLIR- Calling line identification restriction, CW , CDIV- comm diversion, etc) GSM services (voice, SMS, etc)
9
ENHANCED TELEPHONY SERVICE Voice VPN
Layanan yang menyediakan voice VPN bagi pelanggan untuk menyalurkan trafik voice internal pelanggan yang tersebar di beberapa tempat menjadi satu jaringan.
Centrex (Virtual PBX)
Adalah fitur yang memungkinkan beberapa pelanggan membentuk grup pelanggan, sebagaimana dalam sistem PBX, tanpa dibatasi oleh suatu lokasi. Sistem softswitch harus menyediakan berbagai macam fasilitas layanan, seperti extension dial, pembedaan pembebanan antar anggota, call transfer by extension, Direct Inward Dialling (DID), Direct Outward Dialling (DOD), dll.
10
Cont‟ Prepaid Services (Panggilan Pra-Bayar)
Layanan yang menyediakan sarana bagi pelanggan untuk melakukan panggilan dengan menggunakan kartu pra-bayar (prepaid card). Layanan pra-bayar ini dapat digunakan untuk panggilan lokal, bahkan jarak jauh sesuai dengan jenis kartu yang disediakan dan dimungkinkan untuk memenuhi panggilan konferensi.
Web Based Services
Layanan berbasis web yang dapat digunakan untuk aplikasi-aplikasi tertentu, misalnya click to dial, web call center, corporate directory, collect call, hotline, web conference, dll.
11
Cont‟ Unified Messaging Service (UMS)
Layanan yang memungkinkan pelanggan dapat mengirim dan menerima pesan dari pelanggan lain atau dari pihak penyedia konten. Pesan yang dikirim/terima dapat berupa text, voice, maupun multimedia dengan berbagai macam kandungan isinya.
Multimedia Conferencing
Layanan yang memungkinkan pelanggan dapat melakukan panggilan konferensi yang dilengkapi dengan voice, text, maupun video.
12
VIDEO SERVICES
Video Conference Video On Demand IPTV
Broadcast TV PVR – personal video recorder Delayed TV
13
Contoh softswitch Maximum capacity of trunks: Master Shelf
200,000 DS0/shelf
Maximum capacity of subscriber:
2,000,000/shelf
Slave Shelf
Maximum load of traffic:
3M BHCA/shelf
LAN Switch
DB Server
14
Softswitch Class 4 – 5
Softswitch kelas 4 merupakan pengendali hubungan antar sentral tandem regional (trunk) dalam backbone nasional. Softswitch kelas 5 adalah yang mengendalikan hubungan pada sentral lokal yang terhubung langsung dengan pelanggan Softswitch class 5 dapat melayani semua tipe terminal
telepon biasa telepon IP PC
Apa Keuntungan Softswitch ?
Mengurangi biaya
Manajemen jaringan lebih efisien Biaya pengembangan layanan lebih rendah Meningkatkan kapasitas jaringan eksisting dengan „offloading‟ data ke jaringan IP.
Memperbaiki Penyediaan Layanan
Menyediakan layanan yang konvergen hingga dapat menawarkan value-added Menggelar layanan lebih cepat Menyediakan kemampuan untuk end-user dapat memelihara layanan yang diperlukannya.
16
Cont‟
Memfasilitasi migrasi ke jaringan IP
Mendukung proses migrasi dari PSTN ke jaringan data (IP) secara mulus, sehingga mengurangi rugi-rugi yang dapat ditimbulkan akibat proses migrasi tersebut Evolusi jaringan dan layanan menggunakan arsitektur terbuka dan terdistribusi diharapkan dapat mengurangi dominasi ketergantungan pada pihak-pihak tertentu dalam operasi maupun pengembangannya
17
Cont‟
Penghematan bandwidth
64 K compare to 8 kbps (ITU G.729)
Penghematan tempat, misal utk 36.000 line
Saving about 7/8 = 87,5 % Increasing level of network optimization
PSTN : Softswitch = 13 racks : 1 rack
Penghematan daya
PSTN : Softswitch = 600 A : 24 A
Elemen Pendukung Softswitch
19
Konfigurasi Jaringan Softswitch
20
Media Gateway Access Gateway Pada umumnya access gateway yang dikenal adalah perangkat yang berbasis paket (IP) ataupun non-paket yang selanjutnya diubah menjadi paket untuk dapat dikontrol oleh soft switch. Untuk perangkat yang berbasis paket kebutuhan bandwidth dapat langsung dihitung berdasarkan kebutuhan perangkat tersebut. Untuk perangkat yang berbasis non-paket perlu diperhitungkan jenis kompresi yang dipergunakan dan jumlah usernya.
Media Gateway Trunk Gateway Trunk gateway dipergunakan untuk menghubungkan jaringan berbasis soft switch kepada jaringan non-paket dan berfungsi sebagai trunking. Di dalam perangkat ini terdapat perubahan dari trafik yang non-paket ke paket ataupun sebaliknya. Di dalam perubahan tersebut dilakukan pengkodec-an. CODEC yang sering dipergunakan antara lain :
G. 729 G. 711 G. 723
Signaling Gateway Signaling Gateway untuk menghubungkan signaling di dalam jaringan soft switch dengan jaringan PSTN/mobile yang berbasis SS7 Di dalam elemen soft switch antara soft switch dan signaling gateway dapat berupa perangkat yang terintegrasi ataupun terpisah. Bilamana Signaling Gateway dan Soft switch tidak terintegrasi dipersyaratkan adanya protocol SIGTRAN antara Signaling gateway dan Softswitch
Feature Server
Feature server adalah elemen jaringan softswitch yang berfungsi menyediakan fiturfitur untuk layanan telephony Berinteraksi dengan softswitch lewat Application Programming Interface (API). API ada yang proprietary dan yang terbuka (SIP, OSA Parlay, JAIN, JTAPI,VXML dsb)
24
Macam-macam Feature Server
ENUM- tElephony NUmbering Mapping TRIP – telephony routing over IP RADIUS/DIAMETER/AAA Server LDAP - Lightweight Directory Access Protocol Server Location Server etc
25
Application Server
Application Server adalah elemen jaringan yang menyediakan aplikasi tambahan diluar fitur teleponi yang membutuhkan server tersendiri misalnya voice mail, prepaid call, fixed-SMS, voice VPN dll
26
Media Server (MS) Media Server (MS) adalah elemen jaringan softswitch yang berfungsi mendukung aplikasi seperti messaging, audio-video conferencing, announcement, music-on-hold, dsb.
Operating Support System (OSS)
OSS adalah elemen jaringan yang berfungsi untuk mendukung operasi dan pemeliharaan jaringan seperti manajemen jaringan provisioning, billing, monitoring, statistik dll
28
CALL SCENARIO DAN PROTOKOL JARINGAN SOFTSWITCH
29
3 call scenarios : • Analog phone-t0-Analog Phone (PSTN-to-PSTN) over IP, using Class 4 Softswitcth
• Analog phone-to-Analog phone (PSTN-to-PSTN) over IP using Class 5 Softswitcth • IP phone-to-IP phone (LAN-to-LAN) Softswitch
Signaling Gateway
Signaling Gateway
SKENARIO I SS7 Network SS7 Nwk PSTN PSTN
SS7 Nwk SS7 Network SigTran Megaco SIP
Trunk Gateway
Trunk Gateway
PSTN PSTN Analog Phone
Analog Phone Access Gateway
Access Gateway
Megaco
SKENARIO II
IP Network Analog Phone
Analog Phone
SKENARIO III
SIEMENS NIXDORF
SIEMENS NIXDORF
SIP Phone
SIP Phone
PROTOKOL JARINGAN SOFTSWITCH
Call Control and Signaling Protocols : H.323, SIP Media Transfer Protocols : RTP, RTCP, RTSP Signaling Gateway Protocols : SIGTRAN Media Gateway Control Protocols : MGCP, H248/MEGACO
31
SIP, H.323 and MGCP/MEGACO Call Control and Signaling
Signaling and Gateway Control
H.323 H.225 H.245 Q.931
RAS
SIP
Media
Audio/ Video
MGCP/MEGACO RTP RTCP RTSP
TCP
UDP IP
H.323 Version 1 and 2 supports H.245 over TCP, Q.931 over TCP and RAS over UDP. H.323 Version 3 and 4 supports H.245 over UDP/TCP and Q.931 over UDP/TCP and RAS over UDP. SIP supports TCP and UDP. 32
Perbandingan H.323, SIP, MGCP/MEGACO SIP
H.323
MGCP
Megaco/ H.248
Proprietary
Architectural Model
Distributed/ Peer-to-peer
Distributed/ Peer-to-peer
Centralized/ Stimulusresponse
Centralized/ Stimulusresponse
Centralized/ Stimulusresponse
Call Control
Proxy/ Redirect Server
Gatekeeper
Call agent/ MGC
Call agent/ MGC
Various, but generally call agent (PBX)
Endpoints
User agent
Gateway, terminal
Media gateway
Media gateway
Terminal
Supplemental Services
Provided by endpoints or call control
Provided by endpoints or call control
Provided by call agent
Provided by call agent
Various, but generally provided by call agent (PBX)
Media Types
Voice, video, data
Voice, video, limited data
Voice
Voice, data
Voice
Network Scope
LAN, WAN
LAN, WAN
LAN, WAN
LAN
Generally LAN
Standards Body
IETF
ITU-T
IETF
IETF and ITU-T
None
MEGACO Media Gateway Control
34
Apa itu Megaco?
Protokol yang dikembangkan dari MGCP oleh ITU dan IETF: Megaco - IETF. H.248 or H.GCP - ITU. Referensi Megaco/H.248 :
RFC 2805 RFC 3525(MEGACO) atau ITU-T Rec.H.248 H.248 Annex F sampai K
35
Arsitektur Megaco Media GW Controller • Pengontrolan panggilan dan service logic • Ruting panggilan • Komunikasi antar Media Gateway Controller melalui protokol call control (H.323, SIP, dst)
Media Gateway
• Pengontrolan koneksi dan perangkat
Media GW Controller PBX/CO
Media Gateway
Device control
PSTN trunking Media Gateway PSTN line Media Gateway Telephone/Residential Media Gateway
Device control PBX/ CO
PBX Media Gateway
IP (or ATM) Network
IP Phone Media Gateway
36
MECAGO Command
Call Agent Command:
Modify Add Subtract Move AuditCapability AuditValue ServiceChange
Gateway Command:
Notify ServiceChange
37
Contoh Call Flow Megaco(1) MGC
MG1
Powered On
ServiceChange: Restart Reply: ServiceChange Modify: Look for Off-Hook
Ready Off-Hook
Reply: Modify
MG2
ServiceChange: Restart
Powered On
Reply: ServiceChange Modify: Look for Off-Hook Reply: Modify
Ready
Notify: Off-Hook Reply: Notify
Dial Tone, User Dials
Modify: Dial Tone, Digit Map Reply: Modify Notify: number “19782886160” Reply: Notify Add: TDM to RTP, what codecs? Reply: Add, codec G.729
38
Contoh Call Flow Megaco(2) MGC
MG1
MG2
Add: TDM to RTP, ring phone Reply: Add
Hears Ring
Phone Rings
Modify: ip of MG2, ringback Reply: Modify
Notify: Off-hook Reply: Notify
Off-Hook
Modify: stop ring Reply: Modify
Modify: stop ringback, fullduplex
Stops Ring
Reply: Modify
Open RTP
Active Call/End of Invite Request
Open RTP
Notify: On-hook Reply: Notify
Disconnect
Subtract: TDM and RTP Reply: Subtract
On-Hook
Subtract:TDM and RTP Reply: Subtract
39
SIGTRAN Signaling Transport
40
SIGTRAN Merupakan protokol transport pensinyalan dan lapis adaptasi pensinyalan antara Signaling Gateway (SG) dan Media Gateway Controller (MGC) dan antara SG dan SG lainnya Signaling Gateway
Signaling Gateway
Sigtrans
SS7 CO Virtual Switch Trunk Gateway D-channel
PRI B-channels
PBX
Signalling Gateway Media Gateway
Sigtrans
SIP, H.323
Megaco/ H.248 Media GW
Controller
AN
RTP
Virtual Switch 41
Cont‟
Memberikan solusi membawa pensinyalan PSTN pada jaringan IP misal membawa message SS7 kedalam message IP Dapat melakukan interworking dengan SIP/MEGACO
42
Arsitektur SIGTRAN
Lapis paling bawah adalah Protokol standar IP Lapis diatas protokol IP menggunakan protokol transport yang bersifat umum(common) untuk berbagai aplikasi yaitu Stream Control Transmission Protocol (SCTP). Lapis adaptasi digunakan untuk mendukung task-task yang diperlukan untuk adaptasi pensinyalan tertentu
43
44
SIGTRAN Protocol Stack
45
M2UA vs M2PA
The message transfer part level 2 user adaptation (M2UA) layer provides the services of MTP2 in a client-server situation, such as SG to MGC. The message transfer part level 2 peer-topeer adaptation (M2PA) layer provides the services of message transfer part level 2 (MTP2) in a peer-to-peer situation, such as SG-to-SG connections.
46
Adaptation Layer [1/3]
M2UA (MTP-2 User Adaptation Layer)
47
Adaptation Layer [2/3]
M2PA (MTP-2 Peer-to-Peer Adaptation Layer)
SG yang menggunakan protokol M2PA merupakan node pensinyalan (STP berbasiskan IP) bagi MGC. Dalam hal ini, SG dapat memproses lapis pensinyalan SS7 yang lebih atas seperti SCCP.
48
Adaptation Layer [3/3]
M3UA (MTP3-User Adaptation Layer) SUA (SCCP-User Adaptation Layer)
Aplikasi TCAP menggunakan SUA.
IUA (ISDN Q.921-User Adaptation Layer) V5UA (V5.2-User Adaptation Layer)
49
Call Flow SIGTRAN
50
Aspek2 dalam Perencanaan Softswitch
Kapasitas Softswitch Kapasitas Media Gateway Reliabilitas dan Skalabilitas Interoperabilitas dengan jaringan existing Quality of services (QoS)
51
Kapasitas Softswitch Kapasitas softswitch diukur berdasarkan kemampuan menangani panggilan dalam satu jam pada jam sibuk atau biasa disebut Busy Hour Call Attempt (BHCA) BHCC = Busy Hour Call Completions BHCC/line = 3600/MHT (Mean Holding Time) BHCC untuk kapasitas tertentu = BHCC/line * cct
BHCA = BHCC/ASR (Answer Seize Ratio)
52
Kapasitas Media Gateway (MGW)
Kapasitas Media Gateway diukur berdasarkan jumlah saluran yang disediakan untuk melayani panggilan dalam satu jam pada jam sibuk Jumlah saluran yang disediakan harus lebih besar dari nilai intensitas trafik. Makin banyak saluran yang disediakan, makin kecil terjadi bloking, atau dengan perkataan lain bila bloking makin kecil, maka jumlah saluran yang disediakan makin banyak
53
Contoh Perhitungan Kapasitas MGW
Jumlah pelanggan 6000 Trafik/pelanggan (incoming dan outgoing) = 0,03 Erl Intensitas Trafik = 6000 x 0,03 = 180 Erlang Grade of Service = 0,1
Jumlah saluran trunk = 169 Jumlah E1 yang diperlukan = 6 E1
Bila Kapasitas Gateway adalah 120 port atau 4E1 berarti diperlukan 2 Gateway
54
55
Reliabilitas dan Skalabilitas
PSTN sangat jarang jatuh (Reliabilitas 99,999 % atau “five nines”), sementara Jaringan IP dalam periode tertentu jatuh Kapasitas sistem PSTN didesain secara modular yang secara fleksibel dapat ditambah kapasitasnya sesuai dengan kebutuhan Solusi
Redundansi dan load sharing Mulai dari yang kecil ke yang besar (skalabilitas) Protokol standar memungkinkan interworking node yang kecil dengan yang besar
56
Redundansi softswitch
Redundansi Internal
Redundansi geografis
Reliabilitas 99,999 % atau “five nines” Lakukan duplikasi terhadap komponen vital dalam server (processor, HD dll) dan antarmuka Softswitch berbasiskan server blade dengan berbagai mode active-active active-standby Loadsharing Konsep modular Tambahkan server blade untuk peningkatan kapasitas Fungsi-fungsi dibagi kedalam beberapa server blade (kegagalan suatu server blade tidak menyebabkan kegagalan sistem, hanya bagian kecil dari sistem yang terpengaruh) Untuk mencegah kegagalan sistem karena peristiwa katastropik (banjir, kebakaran, gempa dan lain-lain)
Redundansi database
Menjaga agar database yang tersentralisasi selalu update
57
INTEROPERABILITAS
Interoperabilitas dengan PSTN/PLMN : Q.931, Q.SIG, INAP,ISUP, TCAP,BSSAP,RANAP,DTAP, MAP dan CAP Interoperabilitas dengan softswitch lain : SIP, SIP-T,BICC, H.323 Interoperabilitas dengan media gateway : MEGACO/MGCP Interoperabilitas dengan billing system : RADIUS, DIAMETER Interoperabilitas dengan application/feature server : JAIN, Parlay, JTAPI, S.100 Interoperability dengan directory server : LDAP 58
Kualitas Layanan
Kualitas layanan bergantung pada
Delay
round-trip delay G.114 delay < 300 ms Delay dapat dikurangi dengan mengurangi jumlah hop
Jitter (variasi delay) Paket menempuh rute yang berbeda-beda Waktu antrian yang berbeda-beda Dapat diatasi dengan pemakaian buffer, tetapi menambah overall delay. Nilai Jitter(variasi delay) pada beberapa aplikasi tidak lebih dari 75 ms
Paket hilang
Dapat dicapai dengan memperbesar throughput melalui tehnik bandwidth overdimensioning Nilai paket hilang untuk beberapa aplikasi tidak boleh lebih dari 1 – 5% tergantung kepada layanan
59
Kualitas Suara
Tehnik Speech Coding MOS, Mean Opinion Score >= 4.0 (ITU-T P.800) G.711 64kbps 4.3 G.726 32kbps 4.0 G.723 (celp) 6.3kbps 3.8 G.728 16kbps 3.9 G.729 8kbps 4.0 GSM 13kbps 3.7 Echo Cancellation Untuk menjamin kualitas layanan voice over packet terutama disebabkan oleh echo karena delay yang terjadi pada jaringan paket, maka perangkat harus menggunakan teknik echo cancelation. Persyaratan untuk echo canceller harus mengacu standar ITU-T G.165 atau G.168 Post Dial Delay(PDD) PDD yang diijinkan kurang dari 10 detik dari saat digit terakhir dimasukkan sampai mendapatkan ringing back 60
Solusi Kualitas Layanan
Integrated Service melalui mekanisme admission control misal Resource Reservation Protocol (RSVP) DiffServ MPLS Telco
61
