Chuyen Mach Mem

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục

MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT................................................................................................................1

LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................................................4

PHẦN I. TỔNG QUAN CHUYỂN MẠCH MỀM.........................................................................6

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI.................................................................61.1 Định nghĩa.................................................................................................................................61.2 Động cơ xuất hiện mạng thế hệ mới..........................................................................................71.3 Đặc điểm của NGN...................................................................................................................81.4 Cấu trúc NGN............................................................................................................................81.5 Các thành phần của NGN........................................................................................................101.6 Các dịch vụ mạng thế hệ mới..................................................................................................121.7 Giải pháp xây dựng mạng thế hệ mới của ngành....................................................................151.7.1 Giải pháp xây dựng NGN trên cơ sở mạng hiện tại.............................................................151.7.2 Giải pháp xây dựng NGN hoàn toàn mới.............................................................................161.7.3 Nhận xét và đánh giá............................................................................................................16

CHƯƠNG 2. CHUYỂN MẠCH MỀM..........................................................................................172.1 Tại sao cần có công nghệ chuyển mạch mềm.........................................................................182.2 Sự ra đời của chuyển mạch mềm.............................................................................................202.3 Khái niệm về chuyển mạch mềm............................................................................................232.4 Lợi ích của softswitch đối với các nhà khai thác và người sử dụng........................................242.5 Thiết lập cuộc gọi trong chuyển mạch mềm...........................................................................292.5 So sánh chuyển mạch mềm với chuyển mạch kênh................................................................292.5.1 Đặc tính chuyển mạch..........................................................................................................292.5.2 Cấu trúc hai mạng có sự khác biệt........................................................................................322.5.3 Quá trình xử lý cuộc gọi.......................................................................................................332.5.3.1 Cuộc gọi chuyển mạch kênh...............................................................................................332.5.3.2 Cuộc gọi chuyển mạch mềm.............................................................................................342.6 Các ứng dụng chính.................................................................................................................372.6.1 Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway (giảm tải Internet)........................................................37

2.6.2 Ứng dụng tổng đài Packet tandem........................................................................................392.6.3 Ứng dụng tổng đài nội hạt....................................................................................................422.7 Vị trí của softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN........................................43

CHƯƠNG 3. KIẾN TRÚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA SOFTWITCH................................443.1 Kiến trúc chuyển mạch mềm...................................................................................................443.1.1 Mặt bằng truyền tải...............................................................................................................443.1.2 Mặt bằng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu...........................................................................463.1.3 Mặt bằng dịch vụ và ứng dụng.............................................................................................46

Nguyễn Ngọc Quang, D01VT 1


3.1.4 Mặt bằng quản lý..................................................................................................................463.2 Các thành phần của chuyển mạch mềm..................................................................................463.2.1 Bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC)..............................................................................473.2.2 Cổng báo hiệu (SG)..............................................................................................................503.2.3 Cổng phương tiện (MG).......................................................................................................513.2.4 Máy chủ phương tiện (MS)..................................................................................................523.2.5 Máy chủ ứng dụng/ máy chủ đặc tính (AS/FS)....................................................................53

CHƯƠNG 4. CÁC GIAO THỨC TRONG CHUYỂN MẠCH MỀM..........................................554.1 H.323.......................................................................................................................................574.1.2 Giới thiệu về H.323..............................................................................................................574.1.2 Cấu hình mạng H.323...........................................................................................................574.2 SIP...........................................................................................................................................604.2.1 Giới thiệu về SIP...................................................................................................................604.2.2 Chức năng của SIP...............................................................................................................604.2.3 Các thành phần của SIP........................................................................................................614.3 SIGTRAN................................................................................................................................624.3.1 Giới thiệu về SIGTRAN........................................................................................................624.3.2 Mô hình chức năng...............................................................................................................624.4 MGCP (Media Gateway Control Protocol).............................................................................644.4.1 Giới thiệu về MGCP.............................................................................................................644.4.2 Kiến trúc và các thành phần.................................................................................................644.4.3 Thiết lập cuộc gọi.................................................................................................................654.5 MEGACO................................................................................................................................664.5.1 Giới thiệu về MEGACO.......................................................................................................664.5.2 Chức năng của giao thức MEGACO....................................................................................674.5.3 Vị trí của giao thức MEGACO trong mô hình OSI..............................................................684.5.4 Hoạt động của giao thức MEGACO....................................................................................68

PHẦN II. GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM...........................................................................70

CHƯƠNG 5. GIẢI PHÁP CỦA HÃNG ALCATEL....................................................................705.1 Kiến trúc NGN của Alcatel.....................................................................................................705.2 Giải pháp chuyển dịch NGN của Alcatel................................................................................725.2.1 Cải tiến chuyển mạch kênh...................................................................................................725.2.2 Giải pháp "giảm tải" PSTN..................................................................................................735.2.3 Giảm tải PSTN thông qua truy nhập băng rộng...................................................................745.2.4 Truy nhập đa dịch vụ............................................................................................................755.2.5 Giải pháp NGN cấp 4...........................................................................................................765.3 Giải pháp cải tiến chuyển mạch kênh......................................................................................765.3.1 Mạng hiện tại........................................................................................................................76



5.3.2 Bước đầu tiên tiến đến hội tụ thoại - dữ liệu ở mức truy nhập.............................................775.3.3 Bổ sung tính năng MGC vào A1000 MM E10.....................................................................785.3.4 Liên kết với các thuê bao IP (H.323 hoặc SIP)....................................................................805.4 Tổng quan về Alcatel 1000 MM E10 MGC............................................................................815.4.1 Tổng quan chức năng...........................................................................................................815.4.2 Kiến trúc chung....................................................................................................................825.4.3 Báo hiệu trong A1000 MM E10 MGC.................................................................................845.4.3.1 Giao thức báo hiệu H.248..................................................................................................845.4.3.2 Giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi độc lập với tải tin BICC.....................................855.6 Lưu đồ cuộc gọi ví dụ..............................................................................................................85

CHƯƠNG 6. GIẢI PHÁP CỦA HÃNG SIEMENS......................................................................876.1 Kiến trúc NGN của Siemens...................................................................................................876.2 Chuyển mạch thế hệ mới.........................................................................................................886.2.1 Trung kế ảo (Virtual trunking).............................................................................................886.2.2 Chuyển mạch gói nội hạt (Packet Local Switch).................................................................896.2.3 Truyền thoại qua mạng băng thông rộng..............................................................................896.2.4 Báo hiệu................................................................................................................................906.2.5 Các ứng dụng thế hệ mới......................................................................................................906.3 Một số sản phẩm của SIEMENS.............................................................................................906.3.1 SURPASS hiG 1000.............................................................................................................906.3.1.1 Giới thiệu...........................................................................................................................906.3.1.2 Mô tả chức năng................................................................................................................916.3.1.3 Chức năng VoIP................................................................................................................926.3.2 SURPASS hiQ 9200.............................................................................................................926.3.2.1 Giới thiệu...........................................................................................................................926.3.2.2 Các khối chức năng của SURPASS hiQ 9200..................................................................93

KẾT LUẬN....................................................................................................................................95

PHẦN PHỤ LỤC...........................................................................................................................96

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ....................................................................................................100

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................102


Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ACF Admission Confirm Xác nhận

ACK Acknowledgment Báo nhận

ACM Address Complete Message Bản tin thông báo địa chỉ

A-F Acouting - Function Chức năng tính cước

AGS-F Access Gateway Signalling Function Chức năng cổng truy nhập

AGW Acceess Gateway Cổngt truyền thông truy nhập

AIN Advanced Intelligent Network Mạng thông minh tiên tiến

AMA Automatic Message Accounting Tự động đếm bản tin

ANM Answer Message Bản tin trả lời

API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng

AS Application Server Máy chủ ứng dụng

AS-F Application Server Function Chức năng máy chủ ứng dụng

ASP Application Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng

ATM Asynchornous Tranfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ

BICC Bearer Independent Call Control Protocol

Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập tải tin

BSS Business Support System Hệ thống hỗ trợ doanh nghiệp

CAS Channel Associated Signalling Báo hiệu kênh chung

CDR Call Detail Record Bản ghi chi tiết cuộc gọi

CRCX Create Connection Tạo kết nối

CPG Call Process Message Bản tin xử lý cuộc gọi

CSG Call Signalling Gateway Cổng báo hiệu cuộc gọi

CSN Subscriber Connection Unit Khối kết nối thuê bao

DNS Domain Name Server Tên miền máy chủ

DSLAM Digital Subcriber Line Access Multiplexer

Bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số

DSP Digital Signal Processors Bộ xử lý tín hiệu số

DWDM Dense Warelength Division Multiplexing

Ghếp kênh phân chia theo bước sóng hẹp

ENUM tElephone Numbering Mapping Ánh xạ số điện thoại

FC Feature Server Máy chủ đặc tính

IAD Intergrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp

IAM Initial Address Message Bản tin địa chỉ đầu

IETF Internet Engineering Task Force Uỷ ban tư vấn kỹ thuật Internet

IN Intelligent Network Mạng thông minh

INAP Intelligent Network Application Part Phần ứng dụng mạng thông mình



IP Internet Protocol Giao thức mạng

ISDN Intergrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ISUP ISDN User Part Phần ứng dụng dành cho người dùng ISDN

ITU-T International Telecomunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế

IVR Interactive Voice Response Đáp ứng thoại tương tác

IW-F Interworking Function Chức năng liên kết mạng

LDAP Lightweight Directory Access Protocol Giao thức truy nhập danh bạ đơn giản

MAP Mobile Application Path Phần ứng dụng di động

M2UA MTP level 2 User Adaptation Tương thích với người dùng mức 2

MDCX Modify Connection Thay đổi kết nối

MCU Multi-point Control Unit Khối điều khiển đa điểm

MGC-F MGC Function Chức năng MGC

MG-F MG Function Chức năng MG

MLMGI Machine Logique (logical) Media Gateway Interface

Giao diện cổng truyền thông logic

MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MTP Message Tranfer Part Phần truyền tải bản tin

NAS Network Access Servers Máy chủ truy nhập mạng

NCS Network Call Signalling Mạng báo hiệu cuộc gọi

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới

NSP Network Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng

OSS Operations Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động

PBX Private Branch eXchange Tổng đài nhánh

PCM Pulse Coded Modulation Điều chế xung mã

PDU Protocol Data Unit Khối dữ liệu giao thức

POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ điện thoại đơn giản

PRI Primary Rate Interface Giao diện tốc độ bít cơ sở

PSTN Public Switched Telephony Network Mạng điện thoại công cộng

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RANAP Radio Access Network Application Part

Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến

RAS Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa

REL Release Giải phóng

R-F Routing Function Chức năng định tuyến

RGW Residential Gateway Cổng thường trú



RSU Remote Subscriber Unit Khối thuê bao xa

RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức giành trước tài nguyên

RTCP Real-Time Transport Protocol Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực

RTP Real-Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực

SCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu

SCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ

SCN Switched Circuit Network Mạng sử dụng chuyển mạch kênh

SCTP Stream Control Tranmission Protocol Giao thức điều khiển truyền tải luồng

SG Signalling Gateway Cổng báo hiệu

SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ

SIGTRAN Signalling Transport Truyền tải báo hiệu

SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SMC Service Management Centre Trung tâm quản lý dịch vụ

STM Synchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải đồng bộ

STP Signal Tranfer Point Điểm truyền tải báo hiệu

TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian

TGW Trunk Gateway Cổng trung kế

UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin người sử dụng

VoIP Voice over IP Thoại qua IP

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WDM Warelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng

xDSL x Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số


Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển của công nghệ viễn thông cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng

dẫn đến sự ra đời cộng nghệ mạng thế hệ mới NGN (Next Generation Network). NGN là

một mạng có kiến trúc đồng nhất, có khả năng hội tụ, tích hợp các công nghệ và dịch vụ

viễn thông tốc độ cao đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu. NGN cho phép các

nhà khai thác viễn thông chi phí đầu tư thấp nhưng có khả năng thu lợi nhuận cao.

Một trong những công nghệ nền tảng của NGN là công nghệ chuyển mạch mềm.

Chuyển mạch mềm là hệ thống phần mềm điều khiển phân tán đảm bảo khả năng điều

khiển cuộc gọi và xử lý báo hiệu trong mạng thế hệ mới. Vì thế việc nghiên cứu chuyển

mạch mềm là hết sức quan trọng và có ý nghĩa. Đặc biệt trong lúc chúng ta cũng đang

trong bước đầu triển khai NGN với nhiều giải pháp của các hãng viễn thông lớn trên thế

giới được đưa ra, việc nghiên cứu các giải pháp đó sẽ giúp chúng ta có thể đưa ra các giải

pháp xây dựng mạng viễn thông phù hợp với điều kiện kinh tế, cơ sở mạng hiện có và nhu

cầu của khách hàng về các dịch vụ mới chất lượng cao ở Việt Nam. Đó cũng là vấn đề và

mục đích mà bản đồ án này hướng tới. Đặc biệt đồ án sẽ đi sâu vào giải pháp triển khai

của hai hãng Alcatel và Siemens, hai giải pháp này hiện đang được nghiên cứu và triển

khai ở Việt Nam.

Trong thời gian qua, được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong khoa

Viễn thông, đặc biệt cô giáo Ths Vũ Thuý Hà cùng các thầy cô trong bộ môn chuyển

mạch em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Tổng quan chuyển mạch mềm và giải pháp của

Các hãng”. Nội dung của đồ án gồm 5 chương.

Chương1: Tổng quan về mạng thế hệ mới

Chương 2: Chuyển mạch mềm

Chương 3: Kiến trúc và các thành phần của chuyển mạch mềm

Chương 4: Các giao thức trong chuyển mạch mềm

Chương 5: Giải pháp của Alcatel

Chương 6: Giải pháp của Siemens

Do đề tài là một lĩnh vực mới, bản thân kiến thức còn nhiều hạn chế nên đề tài

không tránh khỏi nhiều thiếu sót, em mong được sự gói ý và chỉ bảo của các thầy và các

bạn sinh viên để nội dung đồ án được hoàn thiện và phong phú hơn.


Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đặc

biệt cô giáo Ths Vũ Thuý Hà cùng các thầy cô trong bộ môn chuyển mạch đã tận tình

giúp đỡ, chỉ bảo giúp em hoàn thành đồ án.

Hà nội ngày 24 tháng 10 năm 2005

Sình viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Quang


Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1. Tổng quan về mạng thế hệ mới

PHẦN I. TỔNG QUAN CHUYỂN MẠCH MỀM

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI

1.1 Định nghĩa

Mạng viễn thông thế hệ mới (NGN - Next Generation Network) đang là xu hướng ở

nhiều nước trên thế giới do các tính chất tiên tiến của nó như hội tụ các loại tín hiệu,

mạng đồng nhất và băng thông rộng. Tại Việt Nam, lĩnh vực viễn thông đang phát triển

mạnh và nhu cầu người dùng về các loại hình dịch vụ mới ngày càng cao, vì vậy việc

nghiên cứu để tiến lên NGN cũng là vấn đề cấp bách.

NGN là mạng hội tụ cả thoại, video và dữ liệu trên cùng một cơ sở hạ tầng dựa trên

nền tảng IP, làm việc trên cả phương tiện truyền thông vô tuyến và hữu tuyến. NGN là sự

tích hợp cấu trúc mạng hiện tại với cấu trúc mạng đa dịch vụ dựa trên cơ sở hạ tầng có

sẵn, với sự hợp nhất các hệ thống quản lý và điều khiển. Các ứng dụng cơ bản bao gồm

thoại, hội nghị truyền hình và nhắn tin hợp nhất như voice mail, email và fax mail, cùng

nhiều dịch vụ tiềm năng khác.

Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp thiết bị

viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN.

Song vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể nào chính xác cho mạng NGN. Do đó, định

nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết ý nghĩa của mạng thế hệ mới

nhưng là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN.

Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và

công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin

duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ một cách đa dạng và

nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động.

Như vậy, có thể xem NGN là sự tích hợp mạng PSTN dựa trên kỹ thuật TDM và

mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ

vốn có của PSTN đồng thời có thể cung cấp cho mạng IP một lượng lưu lượng dữ liệu

lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN.

Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự

hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. Vấn đề cốt

lõi ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này. Một vấn



đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một khối lượng lớn dịch

vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện, phần lớn trong số đó không được dự

tính khi xây dựng các hệ thống mạng hiện nay.

1.2 Động cơ xuất hiện mạng thế hệ mới

Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàm số mũ của nhu cầu truyền dẫn dữ

liệu và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng trưởng Internet mạnh mẽ. Các hệ thống

mạng công cộng hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại,

truyền dữ liệu thông tin và video đã được vận chuyển trên các mạng chồng lấn, tách rời

được triển khai để đáp ứng những yêu cầu của chúng. Do vậy, một sự chuyển đổi sang hệ

thống mạng chuyển mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi khi mà dữ liệu thay thế vị

trí của thoại và trở thành nguồn tạo ra lợi nhuận chính. Cùng với sự bùng nổ Internet trên

toàn cầu, rất nhiều khả năng mạng thế hệ mới sẽ dựa trên giao thức IP. Tuy nhiên, thoại

vẫn là một dịch vụ quan trọng và do đó, những thay đổi này dẫn tới yêu cầu truyền thoại

chất lượng cao qua IP.

Những lý do chính dẫn tới sự xuất hiện của mạng thế hệ mới :

Cải thiện chi phí đầu tư

Công nghệ căn bản liên quan đến chuyển mạch kênh truyền thống được cải tiến

chậm trễ và chậm triển khai kết hợp với nền công nghiệp máy tính. Các chuyển mạch

kênh này hiện đang chiếm phần lớn trong cơ sở hạ tầng PSTN. Tuy nhiên chúng chưa thật

sự tối ưu cho mạng truyền số liệu. Kết quả là ngày càng có nhiều dòng lưu lượng số liệu

trên mạng PSTN đến mạng Internet và sẽ xuất hiện một giải pháp với định hướng số liệu

làm trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạch tương lai, nền tảng dựa trên công nghệ

chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu.

Các giao diện mở tại từng lớp mạng cho phép nhà khai thác lựa chọn nhà cung cấp

có hiệu quả nhất cho từng lớp mạng của họ. Truyền tải dựa trên gói cho phép phân bổ

băng tần linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích thước cố định cho thoại, nhờ đó

giúp các nhà khai thác quản lý mạng dễ dàng hơn, nâng cấp một cách hiệu quả phần mềm

trong các nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ thống.

Xu thế đổi mới viễn thông

Khác với khía cạnh kỹ thuật, quá trình giải thể đang ảnh hưởng mạnh mẽ đến cách

thức hoạt động của các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới. Xuyên suốt quá trình



được gọi là “mạch vòng nội hạt không trọn gói”, các luật lệ của chính phủ trên toàn thế

giới đã ép buộc các nhà khai thác lớn phải mở cửa để các công ty mới tham gia thị trường

cạnh tranh. Trên quan điểm chuyển mạch, các nhà cung cấp thay thế phải có khả năng

giành được khách hàng địa phương nhờ đầu tư trực tiếp vào “những dặm cuối cùng” của

đường cáp đồng. Điều này dẫn đến việc gia tăng cạnh tranh. Các NGN thực sự phù hợp

để hỗ trợ kiến trúc mạng và các mô hình được luật pháp cho phép khai thác.

Các nguồn doanh thu mới

Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm trọng của doanh thu thoại và xuất hiện

mức tăng doanh thu đột biến do các dịch vụ giá trị gia tăng mang lại. Kết quả là phần lớn

các nhà khai thác truyền thống sẽ phải tái định mức mô hình kinh doanh của họ dưới ánh

sáng của các dự báo này. Cùng lúc đó, các nhà khai thác mới sẽ tìm kiếm mô hình kinh

doanh mới cho phép họ nắm lấy thị phần, mang lại lợi nhuận cao hơn trên thị trường viễn

thông.

Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với các dịch vụ

của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video.

1.3 Đặc điểm của NGN

Sử dụng cộng nghệ chuyển mạch mềm (Softswitch) thay thế các thiết bị

chuyển mạch phần cứng (Hardware) cồng kềnh. Các mạng của từng dịch vụ

riêng rẽ được kết nối với nhau thông qua sự điều khiển của một thiết bị tổng đài

duy nhất, thiết bị tổng đài này dựa trên công nghệ Softswitch được ví như “trái

tim” của NGN.

Mạng hội tụ thoại và dữ liệu, cố định và di động. Các loại tín hiệu được

truyền tải theo kỹ thuật chuyển mạch gói, xu hướng sắp tới đang tiến lên sử

dụng mạng IP với kỹ thuật QoS như MPLS.

Mạng băng thông rộng cung cấp đa dịch vụ: mạng truyền dẫn quang với

công nghệ WDM (Wavelength Division Multiplexing) hay DWDM (Dense

Wavelength Division Multiplexing).

1.4 Cấu trúc NGN

Cấu trúc NGN bao gồm 5 lớp chức năng:

Lớp truy nhập dịch vụ (service access layer)



Lớp truyền tải dịch vụ (service transport/core layer)

Lớp điều khiển (control layer)

Lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service layer)

Lớp quản lý (management layer)

Hình 1.1: Cấu trúc lớp mạng của NGN

Lớp truy nhập dịch vụ: Bao gồm các thiết bị truy nhập cung cấp các kết nối với

các thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, hoặc cáp

quang, hoặc thông qua môi trường vô tuyến (thông tin di động, vệ tinh, truy nhập

vô tuyến cố định …)

Lớp truyền tải dịch vụ: Bao gồm các nút chuyển mạch (AMT+IP) và các hệ

thống truyền dẫn (SDH, WDM), thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến

cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của thiết bị điều

khiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển. Hiện nay đang còn nhiều tranh cãi khi sử

dụng ATM hay MPLS cho lớp truyền tải này.

Lớp điều khiển: Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển nối cuộc gọi

giữa các thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị chuyển mạch (AMT+IP)

của lớp truyền tải và các thiết bị truy nhập của lớp truy nhập. Lớp điều khiển có

chức năng kết nối cuộc gọi thuê bao với lớp ứng dụng/dịch vụ. Các chức năng

như quản lý, chăm sóc khách hàng, tính cước cũng được tích hợp trong lớp điều

khiển.

Nguyễn Ngọc Quang, D01VT

Lớp ứng dụng/dịch vụ

Lớp điều khiển

Lớp chuyển tải dịch vụ vụ

Lớp truy nhập dịch vụ

Thiết bị đầu cuối

Giao tiếp chuẩn

Giao tiếp chuẩn

Thành phần NGN

Thành phần có liên quan

đến NGN

Mạng lõi

Lớ

p q

uản

lý

8


Lớp ứng dụng/dịch vụ: Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch

vụ như dịch vụ mạng thông minh IN (Intelligent Network), trả tiền trước, dịch vụ

giá trị gia tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển… Hệ thống ứng

dụng và dịch vụ mạng này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở

API. Nhờ giao diện mở này mà nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng

dụng và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng. Trong môi trường phát

triển cạnh tranh sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp này.

Lớp quản lý: Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên. Các chức năng quản lý

được chú trọng là: quản lý mạng, quản lý dịch vụ, quản lý kinh doanh

1.5 Các thành phần của NGN

Mối tương quan giữa cấu trúc phân lớp chức năng và các thành phần chính của

NGN được mô tả trong hình 1.2.

Hình 1.2: Cấu trúc phân lớp và các thành phần chính trong NGN

Theo hình 1.2 ta nhận thấy, các thiết bị đầu cuối kết nối đến mạng truy nhập (Access

Network), sau đó kết nối đến các cổng truyền thông (Media Gateway) nằm ở biên của

mạng trục. Thiết bị quan trọng nhất của NGN là Softswitch nằm ở tâm của mạng trục

(hay còn gọi là mạng lõi). Softswitch điều khiển các chức năng chuyển mạch và định

tuyến qua các giao thức. Hình 1.3 liệt kê chi tiết các thành phần NGN cùng với các đặc

điểm kết nối của nó đến mạng công cộng (PSTN).


Lớp ứng dụng / dịch vụ


Lớp chuyển mạchThiết bị chuyển mạch mềm

Mạng truy cập N/M

Thiết bị đầu cuối

AGW WGWTGW

9


Hình 1.3: Các thành phần chính trong NGN

Mô tả hoạt động của các thành phần

Thiết bị Softswitch

Thiết bị softswitch là thiết bị đầu não trong mạng NGN. Nó làm nhiệm vụ điều

khiển cuộc gọi, báo hiệu và các tính năng để tạo một cuộc gọi trong mạng NGN hoặc

xuyên qua nhiều mạng khác (ví dụ PSTN, ISDN). Softswitch còn được gọi là Call Agent

(vì chức năng điều khiển cuộc gọi của nó) hoặc Media Gateway Controller - MGC (vì

chức năng điều khiển cổng truyền thông Media Gateway).

Thiết bị Softswtich có khả năng tương tác với mạng PSTN thông qua các cổng báo

hiệu (Signalling Gateway) và cổng truyền thông (Media Gateway). Softswitch điều khiển

cuộc gọi thông qua các báo hiệu, có hai loại chính:

Ngang hàng (peer-to-peer): giao thức giữa Softswitch và Softswitch, giao

thức sử dụng là BICC hay SIP.

Điều khiển truyền thông: giao tiếp giữa Softswitch và Gateway, giao thức sử

dụng là MGCP hay Megaco/H.248.

Cổng truyền thông

Nhiệm vụ của cổng truyền thông (MG-Media Gateway) là chuyển đổi việc truyền

thông từ một định dạng truyền dẫn này sang một định dạng khác, thông thường là từ dạng

mạch (circuit) sang dạng gói (packet), hoặc từ dạng mạch analog/ISDN sang dạng gói.


Cổng báo hiệu

PSTN IP/XX Network

Mạng thông minh Máy chủ ứng dụng

Cổng truy nhập

Cổng truy nhập

Cổng truyềnthông

Cổng truynhập

H.248

H.248

H.248

H.248

Điều khiển truyền thông

PBX

10


Việc chuyển đổi này được điều khiển bằng Softswitch. MG thực hiện việc mã hoá, giải

mã và nén dữ liệu.

Ngoài ra, MG còn hỗ trợ các giao tiếp với mạng điện thoại truyền thống (PSTN) và

các giao thức khác như CAS (Channel Associated Signalling) và ISDN. Tóm lại, MG

cung cấp phương tiện truyền thông để truyền tải thoại, dữ liệu, fax và hình ảnh giữa mạng

truyền thống PSTN và mạng IP.

Cổng truy nhập

Cổng truy nhập (AG - Access Gateway) là một dạng của MG. Nó có khả năng giao

tiếp với máy PC, thuê bao của mạng PSTN, xDSL và giao tiếp với mạng gói IP qua giao

tiếp STM. Ở mạng hiện nay, lưu lượng thoại từ thuê bao được kết nối đến tổng đài chuyển

mạch PSTN khác bằng giao tiếp V5.2 thông qua cổng truy nhập. Tuy nhiên, trong NGN,

cổng truy nhập được điều khiển từ Softswitch qua giao thức MGCP hay Megaco/H.248.

Lúc này, lưu lượng thoại từ thuê bao sẽ được đóng gói và kết nối vào mạng trục IP.

Cổng báo hiệu

Cổng báo hiệu (Signalling Gateway - SG) đóng vai trò như cổng giao tiếp giữa

mạng báo hiệu số 7 (SS7 - Signalling System 7, giao thức được dùng trong PSTN) và các

điểm được quản lý bởi thiết bị Softswitch trong mạng IP. Cổng SG đòi hỏi một đường kết

nối vật lý đến mạng SS7 và phải sử dụng các giao thức phù hợp. SG tạo ra một cầu nối

giữa mạng SS7 và mạng IP, dưới sự điều khiển của Softswitch. SG làm cho Softswitch

giống như một điểm nút bình thường trong mạng SS7. Lưu ý rằng SG chỉ điều khiển SS7,

còn MG điều khiển các mạch thoại thiết lập bởi cơ chế SS7.

Mạng trục IP

Mạng trục được thể hiện là mạng IP kết hợp công nghệ ATM hoặc MPLS. Vấn đề

sử dụng ATM hay MPLS còn đang tách thành hai xu hướng. Các dịch vụ và ứng dụng

trên NGN được quản lý và cung cấp bởi các máy chủ dịch vụ (server). Các máy chủ này

hoạt động trong mạng thông minh (IN - Intelligent Network) và giao tiếp với mạng PSTN

thông qua SS7.

1.6 Các dịch vụ mạng thế hệ mới

Mạng viễn thông đang có xu hướng chuyển dần sang mạng thế hệ mới, một loạt các

vấn đề được đặt ra như kiến trúc của các mạng, mạng truyền tải, chuyển mạch, v.v… cho



mạng thế hệ mới. Các dịch vụ thế hệ mới là một trong những vấn đề quan trọng nhất được

đặt ra đối với các nhà cung cấp và khai thác dịch vụ viễn thông.

NGN có khả năng cung cấp phạm vị rộng các loại dịch vụ, bao gồm:

Các dịch vụ tài nguyên chuyên dụng (như cung cấp và quản lý các bộ chuyển,

các cầu nối hội nghị đa phương tiện đa điểm, các thư viện nhận dạng tiếng

nói.v.v...)

Các dịch vụ lưu trữ và xử lý (cung cấp và quản lý các đơn vị lưu trữ thông tin

về thông báo, file servers, terminal servers, nền hệ điều hành (OS platforms),

v.v…)

Các dịch vụ trung gian - middleware (như môi giới, bảo mật, bản quyền, v.v…)

Các dịch vụ ứng dụng cụ thể (như các ứng dụng thương mại, các ứng dụng

thương mại điện tử, v.v…)

Các dịch vụ cung cấp nội dung mà nó có thể cung cấp hoặc môi giới nội dung

thông tin (như đào tạo, các dịch vụ xúc tiến thông tin, v.v…)

Các dich vụ tương tác, tương tác với các ứng dụng khác, các dịch vụ khác, các

mạng khác, các giao thức hoặc các định dạng khác

Các dịch vụ quản lý bảo dưỡng, vận hành và quản lý các dịch vụ và mạng truyền

thông.

Dưới đây là một số dịch vụ mà chúng ta tin tưởng rằng nó sẽ chiếm một vị trí quan

trọng trong NGN

Dịch vụ thoại (voice telephony): NGN vẫn cung cấp các loại dịch vụ thoại đang

tồn tại, về mặt dịch vụ thì vẫn đảm bảo nhưng công nghệ thì thay đổi.

Dịch vụ dữ liệu (data service): Thiết lập kết nối thời gian thực giữa các đầu cuối.

Các dịch vụ đa phương tiện (Multimedia services): Cho phép nhiều người có thể

tương tác với nhau qua thoại, video, nó cho phép vừa nói chuyện vừa hiển thị

thông tin.

Mạng riêng ảo (Virtual private networks - VPNs):



Thoại VPNs: Cải thiện khả năng mạng cho phép tổ chức phân tán về mặt

địa lý, mở rộng hơn và có thể phối hợp các mạng riêng đang tồn tại với các

phần của mạng PSTN.

Dữ liệu VPNs: Cung cấp thêm các khả năng bảo mật các đặc tả mạng đó

cho phép khách hàng sử dụng địa chỉ IP chia sẻ như một VPN.

Tính toán mạng công cộng (Public Network Computing - PNC): Cung cấp các

dịch vụ tính toán dựa trên cơ sở mạng công cộng cho thương mại và các khách

hàng.

Bản tin hợp nhất (Unified Messaging): Hỗ trợ cung cấp các dịch vụ voicemail,

email, fax mail, pages qua các giao diện chung. Thông qua các giao diện như

vậy, người sử dụng sẽ truy nhập, cũng như là được thông báo, các loại bản tin

khác nhau, độc lập với phương tiện truy nhập.

Môi giới thông tin (Information Brokering): Bao gồm tìm kiếm và quảng cáo và

cung cấp thông tin đến các khách hàng tương ứng với nhà cung cấp.

Thương mại điện tử (E - commerce): Cho phép khách hàng mua hàng hoá, dịch

vụ được xử lý bằng điện tử trên mạng.

Các dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service): Một thuê bao có thể chuyển

một cuộc gọi thông thường đến trung tâm phân phối cuộc gọi bằng cách kích

chuột trên một trang Web. Cuộc gọi có thể được định đường đến một tác nhân

thích hợp.

Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive Gaming): Cung cấp cho khách hàng

một phương thức gặp nhau trực tuyến và tạo ra các trò chơi trực tương tác

Quản lý tại gia (Home manager): Với sự ra đời của các thiết bị thông minh, các

dịch vụ này có thể giám sát và điều khiển các hệ thống bảo vệ tại nhà.

Ngoài các dịch vụ đã nêu ở trên còn có rất nhiều các dịch vụ khác có thể triển khai

trong môi trường NGN như: Các ứng dụng trong y học, chính phủ điện tử, nghiên cứu đào

tạo từ xa, nhắn tin đa phương tiện, v.v… Như vậy các dịch vụ thế hệ mới là rất đa dạng và

phong phú, việc xây dựng phát triển và triển khai chúng là mở và linh hoạt. Chính vì vậy

nó rất tiện cho các nhà cung cấp dịch vụ và ứng dụng triển khai dịch vụ đến cho khách

hàng trong môi trường NGN.



1.7 Giải pháp xây dựng mạng thế hệ mới của ngành

1.7.1 Giải pháp xây dựng NGN trên cơ sở mạng hiện tại

Cơ sở hạ tầng của mạng hiện tại được tổ chức lại và phát triển dần lên. Nâng cấp các

thiết bị chuyển mạch hiện có (công nghệ TDM) để hỗ trợ các dịch vụ mới chất lượng cao

như video, số liệu. Đồng thời có thể bổ sung có hạn chế một số chuyển mạch đa dịch vụ

(chuyển mạch mềm) tại một số nút mạng chính, đặc biệt là trung tâm điều khiển và ứng

dụng của các vùng lưu lượng.

Giải pháp này có hai phương án

Phương án 1

Phương án này áp dụng cho những nhà khai thác mạng có yêu cầu hiện đại hoá

và mở rộng mạng trong thời gian ngắn.

Bước1: Đối với mạng thoại TDM thì triển khai mạng truyền dẫn SDH, chuyển mạch

ATM đồng thời bổ sung thiết bị telephony server để quản lý thoại. Đối với mạng

số liệu thì dữ nguyên kỹ thuật IP/MPLS hoặc ATM/FR và trang bị thêm các

cổng gateway, thực hiện kết nối giữa mạng thoại và mạng số liệu ở các nút ở

biên mạng.

Bước 2: Tiếp tục phát triển kỹ thuật SDH, ATM cho mạng thoại. Với mạng số liệu thì

phát triển thành mạng đa dịch vụ IP/MPLS và tăng cường khả năng của các cổng

giao tiếp ở các nút biên mạng (chúng có nhiệm vụ kết nối giữa mạng đa dịch vụ

và mạng thoại). Trang bị thêm IP telephone server cho quản lý mạng đa dịch vụ.

Bước 3: Xây dựng chỉ còn một mạng thống nhất cho thoại và dữ liêu nhưng lúc này chưa

phải là mạng tích hợp đa dịch vụ hoàn toàn. Mạng PSTN sử dụng TDM sẽ không

còn tồn tại riêng biệt. Tiếp tục tích hợp và phát triển mạng đa dịch vụ IP/MPLS.

Bước 4: Hình thành mạng tích hợp dịch vụ hoàn toàn. Lúc này chỉ còn mạng đa dịch vụ

IP/MPLS tồn tại và phát triển. Và telephony server và IP telephone server sẽ

quản lý mạng đa dịch vụ.

Phương án 2

Phương án này áp dụng cho những nhà khai thác mạng có yêu cầu hiện đại hoá

và mở rộng mạng trong thời gian dài.



Bước 1: Không phát triển thêm mạng thoại TDM từ đây về sau. Với mạng số liệu thì giữ

nguyên mạng chuyển mạch gói IP/MPLS hoặc ATM/FR và trang bị thêm các

cổng gateway.

Bước 2 đến bước 4 giống các bước 2, 3, 4 của phương án 1.

1.7.2 Giải pháp xây dựng NGN hoàn toàn mới

Giải pháp nàỳ chủ trương giữ nguyên mạng hiện tại và không đầu tư tiếp tục pháp

triển. Tập trung nhân lực tài lực vào việc triển khai các tổng đài đa dịch vụ thế hệ mới.

NGN được xây dựng trức hết phải có khả năng cung cấp các nhu cầu về dịch vụ của

mạng hiện tại đã quen thuộc với khách hàng. Sau đó triển khai một số nhu cầu dịch vụ

mới. Kế tiếp triển khai nhiều dịch vụ mới trên nền mạng NGN nhưng phải cân bằng giữa

cung và cầu.

Các nút chuyển mạch của hai mạng này sẽ liên hệ với nhau rất ít (chủ yếu phục vụ

cho các dịch vụ thoại IP) thông qua các cổng giao tiếp Media Gateway.

1.7.3 Nhận xét và đánh giá

Có nhiều giải pháp được đưa ra nhằm đáp ứng nhu cầu của nhà khai thác muốn

chuyển từ mạng truyền thống sang mạng thế hệ mới. Tuỳ vào hiện trạng mạng, quan điểm

của chính nhà khai thác mà giải pháp thích hợp được lựa chọn. Và việc xây dựng mạng

phải dựa vào nhu cầu mới của khách hàng để thu hút và giữ khách hàng. Điều này cũng

có nghĩa là các nhà khai thác sẽ triển khai NGN theo hướng để đáp ứng nhu cầu phát triển

dịch vụ của khách hàng.


Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Chuyển mạch mềm

CHƯƠNG 2. CHUYỂN MẠCH MỀM

Thị trường thông tin đang thay đổi, sự thay đổi này không chỉ liên quan tới các nhà

sản xuất, các nhà nghiên cứu thị trường viễn thông mà còn tới nhiều người trong lĩnh vực

khác của xã hội. Phương thức mà con người trao đổi thông tin, giao tiếp với nhau, kinh

doanh với nhau đang dần thay đổi cùng với nền công nghiệp viễn thông. Các đường điện

thoại không chỉ còn mang thông tin thoại mà còn truyền cả số liệu và video. Thông tin

thoại, số liệu, fax, video và các dịch vụ khác đang dần dần thay đổi cùng với nền công

nghiệp viễn thông. Các đường điện thoại không chỉ mang thông tin thoại mà còn truyền

cả số liệu và video. Thông tin thoại, số liệu, fax, video và các dịch vụ khác đang được

cung cấp tới đầu cuối là điện thoại, thiết bị di động, máy tính cá nhân, các máy trò chơi,

các thiết bị đo, các máy móc tự động và hàng loạt các thiết bị không thể kể hết được. Lưu

lượng thông tin số liệu đã vượt xa lưu lượng thông tin thoại và vẫn tăng không ngừng với

tốc độ gấp 10 lần tốc độ tăng của lưu lượng thông tin thoại. Chuyển mạch kênh, vốn là

đặc trưng của PSTN truyền thống trong suốt thể kỷ qua, đã không còn thích hợp nữa và

đang nhường bước cho chuyển mạch gói trong mạng thế hệ mới.

Mạng thế hệ mới đang dần được hình thành, đó không phải là một cuộc cách mạng

mà là một bước phát triển. Hạ tầng mạng của thế kỷ 20 không thể được thay thế chỉ trong

một sớm một chiều, vì thế NGN phải tương thích được với môi trường mạng có sẵn.

Trong quá trình phát triển, vốn đầu tư sẽ dần dịch chuyển từ hạ tầng mạng chuyển mạch

kênh hiện nay sang hạ tầng mạng thế hệ mới.

Có nhiều yếu tố góp phần tạo nên sự nổi trội của công nghệ mạng thế hệ mới. Môi

trường kinh doanh toàn cầu đang thay đổi. Trong phần lớn thể kỷ 20, hầu hết các mạng

thông tin do các nhà độc quyền điều hành. Trong nhiều trường hợp, các nhà độc quyền

này thuộc sở hữu của chính phủ. Giờ đây, trong thế kỷ 21 này, các nhà cung cấp thuộc

nhà nước đang được cổ phần hoá, thế độc quyền cũng biến mất nhường chỗ cho cạnh

tranh. Trong khi đó, nhu cầu của khách hàng về kết nối, về băng thông và các dịch vụ chất

lượng cao đang tăng lên theo cấp số nhân. Khả năng lựa chọn dịch vụ của khách hàng

cũng đang được mở rộng.

Mạng thế hệ mới là mạng của các ứng dụng mới và các khả năng mang lại lợi nhuận

mà chỉ đòi hỏi gía thành thấp. Đó không chỉ là mạng phục vụ thông tin thoại. Đó không

chỉ là mạng phục vụ truyền số liệu. Đó là một mạng thống nhất mang lại những ứng dụng

cao cấp cho đời sống xã hội.



2.1 Tại sao cần có công nghệ chuyển mạch mềm

Thị trường viễn thông đang phát triển một cách nhanh chóng. Cáp đồng và cáp

quang trước đây vẫn dùng để truyền dẫn thông tin thoại nay đã sử dụng cho cả dữ liệu và

video. Chuyển mạch kênh truyền thống đang dần dần nhường chỗ cho chuyển mạch gói

hiệu quả hơn và mềm dẻo hơn. Đây là kết quả tất yếu của sự bùng nổ mạng IP. Hàng loạt

các công ty mới tham gia vào thị trường viễn thông như nhà cung cấp dịch vụ, và những

công ty đang hoạt động phải thay đổi phương thức kinh doanh của họ. Tất cả tìm kiếm

giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm giá thành.

Chuyển mạch là trái tim của bất cứ mạng viễn thông nào, cho phép hai thuê bao

trong mạng có thể kết nối và thực hiện cuộc gọi.

Mạng PSTN ngày nay nói chung đáp ứng được rất tốt nhu cầu dịch vụ thoại của

khách hàng. Tuy nhiên trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ thoại còn có nhiều vấn đề chưa

giải quyết một cách thực sự thoả đáng, chưa nói đến những dịch vụ mới như truyền số

liệu…

Trong mạng chuyển mạch kênh ngày nay, chỉ có các khách hàng cỡ vừa và lớn được

hưởng lợi từ sự cạnh tranh trong thị trường dịch vụ viễn thông, họ có thể thuê một số

luồng E1 để đáp ứng nhu cầu của mình. Các khách hàng doanh nghiệp nhỏ, cỡ 16 line trở

xuống được hưởng rất ít ưu đãi. Trong khi đó thị trường các khách hàng nhỏ mang lại lợi

nhuận khá lớn cho các nhà khai thác dịch vụ. Các nhà khai thác vẫn thu được rất nhiều từ

các cuộc gọi nội hạt thời gian ngắn, từ các cuộc gọi đường dài, và từ các dịch vụ tuỳ chọn

khác như Voice mail. Hiện nay, tất cả các dịch vụ thoại nội hạt đều được cung cấp thông

qua các tổng đài nội hạt theo công nghệ chuyển mạch kênh, đơn giản bởi vì chẳng có giải

pháp nào khác. Chính điều này là cản trở đối với sự phát triển của dịch vụ, bởi 3 nguyên

nhân chính sau đây:

Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt

Thị trường thiết bị chuyển mạch nội hạt do một số nhà sản xuất lớn kiểm soát và họ

thu lợi nhuận lớn từ thị trường này. Các tổng đài nội hạt của các nhà sản xuất này được

thiết kế để phục vụ hàng chục ngàn, thậm chí hàng trăm ngàn thuê bao. Trong khi khả

năng mở rộng của các chuyển mạch này không có gì phải nghi ngờ, nhưng chúng hoàn

toàn không thích hợp để triển khai phục vụ cho vài ngàn người, bởi vì giá thành thiết bị sẽ

cao. Mức thấp nhất của một tổng đài nội hạt thường ở khoảng vài triệu USD, một con số



có thể làm nản lòng các nhà cung cấp dịch vụ, buộc họ chỉ giám tham gia vào thị trường

lớn nhất. Cũng có một vài nhà cung cấp đã thử tham gia thị trường cấp 2 và cấp 3 với

chuyển mạch kênh bằng cách thiết lập một tổng đài chuyển mạch để phục vụ một vài

thành phố. Chuyển mạch được phân chia một cách logic thành nhiều mã vùng, mỗi thành

phố có một hoặc nhiều mã, và kết nối tới các mạng truy nhập nội vùng tại mỗi thành phố

bằng các trung kết. Tuy rằng, phương pháp tiếp cận này giảm được chi phí trên một

đường dây thuê bao, nhưng tiết kiệm chi phí cho phần cứng chuyển mạch thì đổi lại phải

chịu một chi phí truyền dẫn đáng kể khi thông tin được truyền tới tổng đài rồi lại được

truyền ngược trở lại thành phố nơi nó xuất phát.

Nếu có những giải pháp cho tổng đài nột hạt chỉ đòi hỏi chi phí thấp hơn nhiều so

với tổng đài chuyển mạch kênh thì tính cạnh tranh trong thị trường này sẽ được kích

thích, người được hưởng lợi tất nhiên là khách hàng với nhiều sự lựa chọn hơn giá cước

thấp hơn.

Không có sự phân biệt dịch vụ

Các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt cung cấp cùng một tính năng cho các dịch

vụ tuỳ chọn, ví dụ như đợi cuộc gọi đến, chuyển cuộc gọi, xác định số chủ gọi, hạn chế

cuộc gọi… Phần lớn các dịch vụ này đã tồn tại từ nhiều năm, các dịch vụ hoàn toàn mới

tương đối hiếm. Một phần bởi vì sẽ rất tốn kém khi phát triển và thử nghiệm các khả năng

mà một khách hàng có thể nghĩ ra và thực hiện trên các nút bấm điện thoại của mình.

Do các nhà khai thác dịch vụ cạnh tranh và các nhà khai thác cấp trên cùng phụ

thuộc vào một tập hữu hạn các sản phẩm tổng đài điện thoại nội hạt, chính điều đó buộc

họ phải cung cấp các dịch vụ giống nhau. Trong trường hợp đó, cách duy nhất để các nhà

khai thác cạnh tranh thu hút khách hàng là giảm giá cước.

Chỉ tạo sự chênh lệch về mặt giá cả vốn đã không phải là một chiến lược kinh doanh

dài hạn tốt trong lĩnh vực viễn thông. Nếu có những giải pháp chuyển mạch nội hạt nào

đó cho phép tạo ra các dịch vụ thật sự mới và hấp dẫn thì các nhà khai thác sẽ có cơ hội

tạo sự khác biệt về mặt dịch vụ chứ không chỉ về mặt giá cước. Đó có lẽ mới là một viễn

cảnh thật sự tươi sáng về lợi nhuận và về sự thu hút khách hàng.

Những giới hạn trong phát triển mạng

Các tổng đài chuyển mạch nội hạt đều sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh. Trong

cơ cấu chuyển mạch, thông tin thoại tồn tại dưới dạng các dòng 64Kbps, tại các cổng vào



và ra của chuyển mạch, các dòng số 64K này được dồn/ tách kênh theo thời gian vào các

luồng số tốc độ cao. Quá trình định tuyến và điều khiển cuộc gọi liên hệ chặt chẽ với cơ

cấu chuyển mạch.

Như đã nói ở trên, những lợi ích về mặt kinh tế của thoại gói đang thúc đẩy sự phát

triển của mạng truy nhập và mạng đường trục từ chuyển mạch kênh sang gói. Và bởi vì

thoại gói đang dần được chấp nhận rộng rãi trong cả mạng truy nhập và mạng đường trục,

các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt truyền thống đóng vai trò cầu nối của cả hai mạng

gói này. Việc chuyển đổi gói sang kênh phải được thực hiện tại cả hai đầu vào ra của

chuyển mạch kênh, làm phát sinh những chi phí phụ không mong muốn và tăng thêm trễ

truyền dẫn cho thông tin, đặc biệt ảnh hưởng tới những thông tin nhạy cảm với trễ đường

truyền như tín hiệu thoại.

Nếu tồn tại một giải pháp mà trong đó các tổng đài nội hạt có thể cung cấp dịch vụ

thoại và các dịch vụ tuỳ chọn khác ngay trên thiết bị chuyển mạch gói, thì sẽ không phải

thực hiện các chuyển đổi không cần thiết nữa. Điều này mang lại lợi ích kép là giảm chi

phí và tăng chất lượng dịch vụ (giảm trễ đường truyền), và đó cũng là một bước quan

trọng tiến gần tới cái đích cuối cùng, mạng NGN.

2.2 Sự ra đời của chuyển mạch mềm

Trong tương lai, mạng thế hệ mới sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng là mạng gói.

Vì thế việc chuyển từ mạng viễn thông hiện tại lên mạng thế hệ mới phải trải qua nhiều

giai đoạn. Do PSTN hiện tại vẫn hoạt động tốt và cung cấp dịch vụ khá tin cậy

(99.999%) nên việc chuyển cả mạng truy nhập và mạng lõi của PSTN thành mạng gói là

rất tốn kém. Để tận dụng cơ sở hạ tầng của PSTN và ưu điểm của chuyển mạch gói, cấu

hình mạng NGN bao gồm chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói được thể hiện như

trong hình sau:



Hình 2.1: Cấu trúc mạng NGN

Theo hình trên, tổng đài cấp 5 (tổng đài nội hạt) dùng chuyển mạch kênh (circuit-

switched local-exchange) (thể hiện qua phần mạng PSTN) vẫn được sử dụng. Như đã

biết, phần phức tạp nhất trong những tổng đài này chính là phần mềm xử lý gọi. Phần

mềm này chạy trên một bộ xử lý chuyên dụng được tích hợp sẵn với phần cứng vật lý

chuyển mạch kênh. Hay nói cách khác, phần mềm sử dụng trong các tổng đài nội hạt

phụ thuộc vào phần cứng của tổng đài. Điều này gây khó khăn cho việc tích hợp mạng

PSTN và mạng chuyển mạch gói khi xây dựng NGN. Giải pháp có thể thực thi là tạo ra

một thiết bị lai (hybrid device) có thể chuyển mạch thoại ở cả dạng kênh và gói với sự

tích hợp của phần mềm xử lý gọi. Điều này được thực hiện bằng cách tách riêng chức

năng xử lý cuộc gọi khỏi chức năng chuyển mạch vật lý. Thiết bị đó chính là bộ điều

khiển cổng phương tiện MGC sử dụng chuyển mạch mềm. Hay chuyển mạch mềm chính

là thiết bị thực hiện việc xử lý cuộc gọi trong mạng NGN.

Việc phân tách chức năng điều khiển cuộc gọi và các dịch vụ từ mạng truyền tải

nằm phía dưới là giải pháp cho các mạng dựa trên chuyển mạch mềm. Hỗ trợ các giao

diện báo hiệu chuẩn sẽ cung cấp kết nối liền mạch giữa PSTN truyền thống và các mạng



công cộng thế hệ mới, đảm bảo việc phát triển mềm dẻo cho các hệ thống. Thoại qua

mạng gói, mạng chuyển tiếp khung và mạng tế bào thể hiện một thị trường to lớn, tạo cơ

hội cho các nhà kinh doanh và khai thác.

Công nghệ chuyển mạch mềm cho phép kết nối giữa Internet, các mạng vô tuyến,

các mạng cáp và các mạng điện thoại truyền thống. Hình 2.2 giới thiệu về sự hội tụ mạng

có thể đạt được nhờ sử dụng chuyển mạch mềm. Chuyển mạch mềm cho phép mạng điện

thoại thông tin với thế giới Internet. Phương thức kết nối, hệ thống đánh số danh bạ và

phương thức tính cước của thế giới thoại sẽ có sẵn đối với các mạng khác (gồm cả

Internet) sử dụng chuyển mạch mềm.

Hình 2.2: Ví dụ về chuyển mạch mềm trong mạng

Mạng điện thoại truyền thống sử dụng các chuyển mạch cấp 5 và cấp 4 theo kỹ thuật

ghép kênh theo thời gian (TDM) để truyền dữ liệu thoại. Đồng thời cũng sử dụng mạng

báo hiệu SS7 để thực hiện việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi, cùng các chức năng khác.

Mạng điện thoại truyền thống được tích hợp với mạng IP nhờ sử dụng các thành phần nào

đó của chuyển mạch mềm, gồm có các cổng phương tiện (MG) (chuyển dữ liệu thoại giữa

các mạng khác nhau) và các cổng báo hiệu (SG) (chuyển dữ liệu báo hiệu cuộc gọi giữa

các mạng khác nhau). Điển hình là mạng IP được sử dụng để xử lý dữ liệu thoại. Mạng IP



cũng giống như mạng Internet công cộng, ngoại trừ việc cung cấp chất lượng dịch vụ cho

dữ liệu thoại, thường được thực hiện với công nghệ IP qua ATM (IP over ATM).

Hầu hết chuyển mạch mềm được triển khai hỗ trợ ở các tổng đài cấp 4 (Toll), cấp 5

(Tổng đài nội hạt) và các dịch vụ gia tăng giá trị có liên quan.Với dự phát triển của kinh

tế Internet và thương mại điện tử, các yêu cầu dịch vụ từ các nhà điều hành mạng, các nhà

cung cấp dịch vụ Internet (ISP), các nhà cung cấp dịch vụ mạng (NSP) và các nhà cung

cấp dịch vụ ứng dụng (ASP) đang hợp nhất. Khả năng tích hợp thông tin và các dịch vụ

qua các mạng khác nhau làm cho chuyển mạch mềm thu hút các thương doanh và các ứng

dụng.

2.3 Khái niệm về chuyển mạch mềm

Chuyển mạch mềm (Softswitch) là khái niệm tương đối mới, xuất hiện lần đầu tiên

vào khoảng năm 1995. Hiện nay khái niệm chuyển mạch đang gây nhiều tranh cãi, và có

nhiều khái niệm khác nhau, tùy thuộc vào từng hãng viễn thông.

ISC là tổ chức đại diện cho các nhà đứng đầu công nghệ, các nhà sản xuất thiết bị

viễn thông, ITU và IETF. ISC định nghĩa chuyển mạch mềm là tập hợp các công nghệ

cho phép các dịch vụ viễn thông thế hệ mới dựa trên các tiêu chuẩn mở. Đây là điểm khác

so với mô hình truyền thống: các dịch vụ, điều khiển cuộc gọi và phần cứng truyền tải là

độc quyền.

Theo hãng Mobile IN, chuyển mạch mềm là ý tưởng về việc tách phần cứng mạng

ra khỏi phần mềm mạng.

Theo hãng Nortel, chuyển mạch mềm chính là thành phần quan trọng nhất của

mạng thế hệ mới. Chuyển mạch mềm là một phần mềm theo mô hình mở, có thể thực

hiện được những chức năng thông tin phân tán trên một môi trường máy tính mở và có

chức năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống. Chuyển mạch mềm có thể

tích hợp thông tin thoại, số liệu và video. Và nó có thể phiên dịch giao thức giữa các mạng

khác nhau.

Theo CopperCom, chuyển mạch mềm là tên gọi dùng cho một phương pháp tiếp

cận mới trong chuyển mạch thoại, có thể giúp giải quyết được các thiếu sót của các

chuyển mạch trong các tổng đài nội hạt truyền thống.

Thực chất của khái niệm chuyển mạch mềm chính là phần mềm thực hiện chức

năng xử lý cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch có khả năng chuyển tải nhiều loại thông



tin với các giao thức khác nhau. (Ghi chú: chức năng xử lý cuộc gọi bao gồm định tuyến

cuộc gọi và quản lý, xác định và thực thi các đặc tính cuộc gọi).

Theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng chuyển mạch vật lý được thực hiện

bởi cổng phương tiện (MG), còn xử lý cuộc gọi là chức năng của bộ điều khiển cổng

phương tiện (MGC). Việc tách hai chức năng này là một giải pháp tốt nhất vì:

Cho phép có một giải pháp phần mềm chung đối với việc xử lý cuộc gọi. Và

phần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạng

chuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói (áp dụng được với các dạng gói

và các môi trường truyền dẫn khác nhau).

Là động lực cho các hệ điều hành, các môi trường máy tính chuẩn, tiết kiệm

đáng kể trong việc phát triển và ứng dụng các phần mềm xử lý cuộc gọi.

Cho phép các phần mềm thông minh của các nhà cung cấp dịch vụ điều khiển

từ xa thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng, một yếu tố quan trọng

trong việc khai thác tiềm năng của mạng tương lai.

Nói tóm lại, chuyển mạch mềm là:

- Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói (như VoIP), và

không chuyển mạch trực tiếp các cuộc gọi PSTN (mặc dù có thể hỗ trợ đầu

cuối tương tự như máy điện thoại thông thường).

- Phần mềm hệ thống chạy trên máy chủ có kiến trúc mở (Sun, Intel…)

- Có giao diện lập trình mở.

- Hỗ trợ đa dịch vụ, từ thoại, fax, cuộc gọi video đến tin nhắn…

Thuật ngữ chuyển mạch mềm cũng được sử dụng như một tên sản phẩm của thành

phần chính thực hiện kết nối cuộc gọi như Tác nhân cuộc gọi (Call Agent) hay bộ điều

khiển cổng phương tiện MGC (Media Gateway Controller).

2.4 Lợi ích của softswitch đối với các nhà khai thác và người sử dụng

Công nghệ chuyển mạch mềm trong mạng NGN giúp cho việc thực hiện, khai thác,

vận hành bảo dưỡng mạng một cách dễ dàng, hiệu quả. Sau đây ta xét một số lợi ích của

chuyển mạch mềm đối với các nhà khai thác và người sử dụng:

Những cơ hội mới về doanh thu.



Công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch thế hệ mới cho ra đời những dịch vụ

giá trị gia tăng hoàn toàn mới với nhiều ứng dụng thoại, số liệu và Video. Các dịch vụ

mới này hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với các dịch vụ thoại truyền

thống. Hội thảo IP cũng như IP-Centrex là các dịch vụ cao cấp mới mô phỏng các tính

năng của điện thoại truyền thống bằng công nghệ IP. Các nhà cung cấp dịch vụ Internet

(ISP) có thể sử dụng Softswitch để xây dựng nhiều dịch vụ có tính năng thoại. Cấu trúc

phân tán vốn thuộc về bản chất của softswitch sẽ vẫn cho phép mạng thoại phát triển vì

các nhà cung cấp vẫn có thể thêm các dịch vụ khi nào và tại đâu họ muốn.

Thời gian triển khai ngắn.

Không chỉ có việc triển khai dịch vụ mới được nhanh chóng hơn, mà cả việc cung

cấp các dịch vụ sau đó hay nâng cấp dịch vụ cũng trở nên nhanh chóng không kém, do

các dịch vụ được cung cấp thông qua các phần mềm.

Trong thế giới truyền thống, thời gian tiếp cận thị trường là rất quan trọng. Những

công ty mới gia nhập thị trường chỉ có thể trông mong chiếm được 30% thị phần. Trong

Mạng NGN, các nhà khai thác mới vẫn có cơ hội chiếm giữ tới 80% thị phần, tất nhiên

nều họ có đủ khả năng.

Khả năng thu hút khách hàng.

Công việc kinh doanh cũng như cuộc sống của các khách hàng sẽ được trợ giúp rất

nhiều bởi mạng thế hệ mới, chính vì vậy khách hàng sẽ lệ thuộc nhiều hơn vào các nhà

cung cấp dịch vụ, điều đó làm giảm bớt nguy cơ biến động trong kinh doanh của các nhà

cung cấp dịch vụ. Các nhà cung cấp có thể sử dụng công nghệ Softswitch để cho phép các

khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát các dịch vụ thông tin do mình sử dụng. Viễn cảnh

hấp dẫn này sẽ làm khách hàng trở nên “trung thành” với nhà cung cấp dịch vụ.

Giảm chi phí xây dựng mạng.

Các hệ thống chuyển mạch mềm sẽ thay thế cho các tổng đài trong mạng chuyển

mạch kênh truyền thống, vì giải pháp mới này về căn bản ít tốn kém hơn nhiều nên trở

ngại đối với các nhà khai thác mới muốn tham gia không còn lớn như trước nữa. Chi phí

cho các hệ thống Softswitch chủ yếu là chi phí cho phần mềm mà không phải chi phí

nhiều cho các cơ cấu chuyển mạch kênh như trước nữa, do đó đầu tư vào Softswitch sẽ

tăng gần như tuyến tính theo số lượng khách hàng mà không phải là một khoản đầu tư ban

đầu rất lớn như trước đây.



Các nhà khai thác mới chỉ cần mua các tính năng mà họ thấy cần thiết, khởi đầu với

vài trăm khách hàng và thêm dần tính năng khi quy mô khách hàng được mở rộng. Và

mặc dù chỉ khởi đầu với số lượng khách hàng nhỏ, các nhà khai thác này vẫn có thể cung

cấp đầy đủ các dịch vụ cho khách hàng như các nhà khai thác lớn hơn. Đây là điểm đặc

biệt vì chuyển mạch truyền thống luôn được thiết kế với tính năng và quy mô lớn hơn

nhiều số lượng khách hàng và nhu cầu dịch vụ thực tế.

Giảm chi phí điều hành mạng và chi phí hoạt động trung bình.

Như đã nói ở trên, softswitch cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát quá

trình sử dụng dịch vụ của mình, điều đó giúp giảm thiều công việc cho các nhà điều hành

mạng. Giảm chi phí hoạt động trong thời gian dài cũng là điều hiển nhiên vì với

softswitch sẽ không còn các tổng đài lớn tận trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều

hành, chuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán trong mạng, được điều khiển

bởi các giao diện thân thiện người sử dụng (GUI).

Sử dụng băng thông một cách hiệu quả.

Trong mô hình hiện nay, hệ thống điện thoại thiết lập một kênh dành riêng giữa

người gọi và người được gọi trong một cuộc gọi bình thường. Đường truyền này sẽ không

sử dụng được cho bất kỳ một mục đích nào khác trong suốt quá trình đàm thoại. Kỹ thuật

TDM cho phép hệ thống truyền nhiều cuộc gọi trên một đường trung kế, tuy nhiên kênh

dành riêng vẫn sử dụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức thực tế yêu cầu, đặc biệt tại

những khoảng lặng trong quá trình đàm thoại của bất bỳ một cuộc hội thoại trên mạng.

Quản lý mạng hiệu quả hơn.

Chuyển mạch mềm cũng cho phép các công ty quản lý mạng của mình một cách

hiệu quả hơn. Bên cạnh việc có thể giám sát và điều chỉnh hoạt động của mạng theo thời

gian thực, khả năng truy nhập từ xa giúp cho việc nâng cấp cũng như thay đổi cấu hình

mạng được thực hiện từ một trạm trung tâm, không nhất thiết phải đến tận nơi đặt thiết bị

chuyển mạch.

Cải thiện dịch vụ.

Khả năng nâng cấp một cách dễ dàng là một trong những nguyên nhân làm cho

chuyển mạch mềm sẽ được nhanh chóng chấp nhận trong lĩnh vực viễn thông. Bằng cách

thêm những dịch vụ mới thông qua một máy chủ ứng dụng mới riêng biệt hay bằng cách

triển khai thêm một module của nhà cung cấp thứ 3 (third party vendors). Các nhà khai



thác có thể cung cấp những dịch vụ mới nhanh chóng hơn và với giá thấp nhiều so với

trong chuyển mạch truyền thống. Chuyển mạch mềm hỗ trợ nhiều tính năng giúp cho các

công ty viễn thông có một cấu hình nền tảng mạnh cho phép họ phân biệt dịch vụ cho

từng khách hàng đơn lẻ.

Chuyển mạch mềm tạo ra một môi trường tạo lập dịch vụ linh hoạt hơn cho phép

các nhà khai thác triển khai các dịch vụ mới mà không vấp phải những trở ngại của việc

nâng cấp phần cứng (giá thành cao) và các chi phí kèm theo khác như về nhân công,

chuyên chở...

Tiết kiệm không gian lắp đặt thiết bị.

Chuyển mạch mềm cho phép các ứng dụng được chạy tại bất cứ khu vực nào trong

mạng. Mạng có thể có cấu trúc sao cho các máy chủ được bố trí gần những nơi mà nó thật

sự là tài nguyên quan trọng. Các ứng dụng và tài nguyên có nhiệm vụ cung cấp các dịch

vụ và tính năng mới không nhất thiết phải đặt tại cùng một nơi trong mạng. Các nhà khai

thác có thể sử dụng diện tích của mình một cách hiệu quả hơn vì NGN vốn bản chất là

mạng phân tán, hơn nữa các thành phần cấu thành nên mạng thế hệ mới cũng có kích

thước nhỏ hơn so với các chuyển mạch truyền thống.

Đặt các máy chủ ở nhiều nơi trong mạng, đồng nghĩa với việc sẽ không còn những

điểm “nút” lưu lượng mạng, do đó cũng sẽ làm mạng trở nên tin cậy hơn.

Một môi trương tạo lập dịch vụ mềm dẻo.

Một môi trường tạo lập dịch vụ linh hoạt cho phép các nhà khai thác triển khai các

dịch vụ mới mà không vấp phải những trở ngại của việc nâng cấp phần cứng (nói chung

là giá thành cao) và các chi phí kèm theo khác như về nhân công, chuyên chở …

An toàn vốn đầu tư.

Mạng NGN hoạt động song song với hạ tầng mạng sẵn có, vì vậy các nhà khai thác

vẫn thu hồi được vốn đã đầu tư vào thiết bị mạng truyền thống, cùng lúc đó vẫn triển khai

được những dịch vụ mới hoạt động tốt trên môi trường mạng có kiến trúc phức tạp, không

đồng nhất.

Ngoài những lợi ích kể trên, thì chuyển mạch mềm còn cho phép khách hàng có

được chất lượng dịch vụ của thông tin thoại, số liệu, video qua đường dây điện thoại vốn

có của mình (cùng với một đầu cuối thông minh, một chiếc PC chẳng hạn) mà không cần



quan tâm tới kiến trúc hạ tầng mạng. Các hệ thống chuyển mạch mềm tích hợp được với

các thành phần mạng khác nhằm cung cấp các dịch vụ phức tạp, cao cấp cho phép điều

khiển cuộc gọi đa giao thức và hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện.

Bên cạnh việc ứng dụng các chức năng của điện thoại truyền thống trên một mạng

IP chi phí thấp hơn nhiều, chuyển mạch mềm cho phép các nhà cung cấp xác lập, triển

khai và điều hành các dịch vụ mới, tính toán mức độ sử dụng các dịch vụ đó để tính cước

khách hàng trong của hai hệ thống trả sau hay trả trước. Bằng cách sử dụng các giao diện

lập trình mở (API) trong chuyển mạch mềm, các nhà phát triển có thể tích hợp dịch vụ

mới hay thêm các máy chủ mới dễ dàng. Các nhà khai thác cũng có thể truy nhập tới các

danh mục có sẵn để hỗ trợ cho các dịch vụ nhận dạng cuộc gọi (Caller-ID) hay chuông có

chọn lọc (Selective Ringing).

Chuyển mạch mềm nói chung có thể cung cấp một số dịch vụ cơ bản sau:

Trung tâm cuộc gọi ảo

Nhắn tin hợp nhất

IP Centrex

Hỗ trợ đa phương tiện

Tương tác với PSTN

Bao trùm hết tập tính năng của các chuyển mạch lớp 4 và lớp 5

Thẻ gọi trả trước

Tính cước

Cuộc gọi khẩn cấp

Khi vẫn tận dụng mạng PSTN, chuyển mạch mềm được sử dụng trong mạng công

cộng để thay thế cho tổng đài cấp 4 (tandem switch) và trong mạng riêng. Khi đó, phần

mềm điều khiển chuyển mạch chỉ có nhiệm vụ đơn giản là thiết lập và giải phóng cuộc

gọi.

Trong tương lai khi tiến tới mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụng chuyển

mạch mềm sẽ thay thế cả các tổng đài nội hạt (cấp 5). Khi đó chuyển mạch mềm không

chỉ thiết lập và giải phóng cuộc gọi mà còn thực hiện cả các chức năng phức tạp khác của

một tổng đài cấp 5.



2.5 Thiết lập cuộc gọi trong chuyển mạch mềm

Với chức năng chuyển mạch và điều khiển cuộc gọi, softswitch là thành phần chính

trong mạng thế hệ mới. Tuy nhiên khác với tổng đài điện tử, lưu lượng cuộc gọi trong mạng

chuyển mạch mềm không đi qua softswitch, các đầu cuối trực tiếp trao đổi dữ liệu với nhau

(trong cuộc gọi VoIP các đầu cuối thiết lập kết nối RTP trực tiếp)

Hình 2.3: Thiết lập cuộc gọi

Để hiểu rõ hơn vai trò của softswitch chúng ta xem xét quá trình thiết lập cuộc gọi

như trên hình 2.3. Máy điện thoại SIP thực hiện quay số đến máy điện thoại analog được

kết nối vào Access gateway. Softswtich, máy điện thoại SIP và gateway trao đổi với nhau

các bản tin báo hiệu cuộc gọi SIP. Sau khi thủ tục báo hiệu cuộc gọi thực hiện xong, máy

điện thoại SIP và Access gateway thiết lập kết nối RTP và trực tiếp trao đổi các gói dữ

liệu thoại, không cần đến sự can thiệp của softswitch.

Như vậy, mạng chuyển mạch mềm là mạng xử lý tập trung về mặt logic nhưng tài

nguyên phân tán. Chuyển mạch cuộc gọi trên nền mạng chuyển mạch gói và tạo ra nhiều

ưu thế vượt trội mà chúng ta sẽ tiếp tục xem xét.

2.5 So sánh chuyển mạch mềm với chuyển mạch kênh.

2.5.1 Đặc tính chuyển mạch

Mạng chuyển mạch kênh truyền thống có thể được minh hoạ đơn giản như sau:


Softswitch

M¹ng IP/ MPLS

Máy điện thoại SIPMáy điện thoại

analog

Báo hiệu

Báo hiệu

Kết nối RTP

Access gateway

28


Hình 2.4: Chuyển mạch kênh

Tổng đài là một thiết bị hết sưc phức tạp thực hiện việc số hoá tín hiệu thoại của

thuê bao (nếu là thuê bao analog chứ không phải là ISDN) và thực hiện chuyển mạch,

ghép các luồng PCM tín hiệu số.

Trong các hệ thống chuyển mạch mềm chúng ta có nhiều module tương tác với

nhau:

Hình 2.5: Thành phần của mạng chuyển mạch NGN

Một cách đơn giản, chúng ta có thể hiểu softswitch là hệ thống chuyển mạch dựa

trên phần mềm, thực hiện được chức năng của các tổng đài điện tử truyền thống.

Softswitch là hệ thống mềm dẻo, tích hợp được cả chức năng của tổng đài nội hạt hoặc

tandem với chức năng tổng đài doanh nghiệp (PBX). Hơn nữa softswitch t ra sự liên kết


PhonePhone

SwitchSwitch

PhonePhone

PhonePhone

PhonePhone

PhonePhone

PhonePhone

SS7/IPGtewaySS7/IPGteway

MediaGtewayMedia

GtewayBilling

ModulesBilling

Modules

Softswitch(hay MGC)Softswitch(hay MGC)

DatabaseApplication

29


giữa mạng IP và mạng PSTN truyền thống, điều khiển và chuyển mạch lưu lượng hỗn

hợp thoại-dữ liệu-video.

Trong hình 2.5 ta thấy có các module sau: MGC (Media Gateway Controller),

SS7/IP gateway, MG (Media Gateway) khối tính cước và cơ sở dữ liệu. MGC còn được

gọi là softswitch, chính là phần lõi của mạng NGN. Khác với tổng đài truyền thống

softswitch chạy trên nền máy tính chuẩn và tất cả chức năng chuyển mạch do phần mềm

đảm nhiệm.

Bảng 2.1: So sánh các đặc tính chuyển mạch của tổng đài truyền

thống và softswitch

Softswitch Tổng đài PSTN

Phương pháp chuyển mạch

Phần mềm Điện tử

Kiến trúc Phân tán, theo các chuẩn mởRiêng biệt của từng nhà sản xuất

Khả năng tích hợp với ứng dụng của nhà cung cấp khác

Dễ dàng Khó khăn

Khả năng thay đổi mềm dẻo

Có Khó khăn

Giá thànhRẻ, khoảng bằng một nửa tổng đài điện tử

Đắt

Khả năng nâng cấp Rất cao Rất tốt, tuy có hạn chế hơn

Giá thành của cấu hình cơ bản

Thấp, giá thành thay đổi gần như tuyến tính với số lượng thuê bao. Cấu hình cơ bản có thể sử dụng cho mạng doanh nghiệp

Rất cao, tổng đài PSTN không thích hợp cho mạng doanh nghiệp

Truyền thông đa phương tiện

Có Rất hạn chế

Hội nghị truyền hình Tốt hơn Có



Lưu lượng Thoại, fax, dư liệu, video Chủ yếu là thoại và fax

Thiết kế cho độ dài cuộc gọi

Không hạn chế Ngắn (chỉ vài phút)

2.5.2 Cấu trúc hai mạng có sự khác biệt

Hình 2.6: Cấu trúc của chuyển mạch mềm

Hình 2.7: Cấu trúc của chuyển mạch kênh

Nhận xét: Cả 2 dạng chuyển mạch đều sử dụng phương pháp ghép kênh trước khi

thực sự chuyển mạch.



Như trên hình vẽ ta cũng thấy rõ trong chuyển mạch mềm các thành phần cơ bản của

hệ thống chuyển mạch là các module riêng biệt nhau, phần mềm xử lý điều khiển cuộc

gọi không phụ thuộc vào phần cứng chuyển mạch vật lý cũng như môi trường lõi truyền

thông tin. Còn đối với mạng truyền thống thì tất cả các thành phần đều tích hợp trong 1

phần cứng.

Cấu trúc của tổng đài TDM truyền thống và softswitch được so sánh trên hình sau:

Hình 2.8: Cấu trúc tổng đài điện tử và softswitch

2.5.3 Quá trình xử lý cuộc gọi

Để tiện so sánh ở đây, cuộc gọi trong mạng chuyển mạch kênh sử dụng báo hiệu số

7. Đối với chuyển mạch mềm, cuộc gọi được thực hiện giữa 2 thuê bao điện thoại (vẫn sử

dụng báo hiệu số 7) trong mạng PSTN với nhau thông qua mạng lõi của mạng thế hệ mới

NGN.

2.5.3.1 Cuộc gọi chuyển mạch kênh

Quá trình này gồm những giai đoạn sau:

(1) Thuê bao chủ gọi (TBCG): nhấc máy.

(2) Tổng đài chủ gọi (TĐCG): gửi âm mời quay số cho thuê bao chủ gọi.

(3) TBCG: quay số.

(4) TĐCG: thu số, phân tích và định tuyến để chuyển cuộc gọi đến đích. Bản tin

SS7 được chuyển đến tổng đài đích.

(5) Tổng đài bị gọi (TĐBG): thu bản tin SS7, xác định trạng thái của thuê bao bị

gọi (TBBG) (bận hay rỗi) và cấp tín hiệu chuông nếu TBBG rỗi. Đồng thời


Giải pháp chọn gói (phần cứng, phần mềm, ứng dụng) thuộc quyền của nhà cung cấp

Khách hàng bị phụ thuộc vào nhà cung cấp ngày một chặt chẽ hơn, giải pháp có thể rất đắt tiền khi triển khai và bảo dưỡng

Giải pháp của nhiều nhà cung cấp tại tất cả các mức khi tuân theo chuẩn mở của thiết bị

Khách hàng tự do lựa chọn sản phẩm tốt nhất để xây dựng mạng. Tiêu chuẩn mở thúc đẩy phát triển và giảm giá thành.

Chuyển mạch kênh Chuyển mạch mềm

Phần cứng truyền tải

Điều khiển gọi mềm

Dịch vụ, ứng dụng, tính năng (quản lý giám sát nền tảng)

PROPRIETARY

Dịch vụ vàứng dụng

Điều khiển gọi và chuyển mạch

Phần cứngtruyền tải

APIs

APIs

32


cũng gửi bản tin SS7 thông báo cho TĐCG trạng thái của TBBG.

(6) TBBG: nhấc máy.

(7) TĐBG thiết lập kết nối, TĐCG bắt đầu tính cước.

(8) TBCG và TBBG: đàm thoại.

(9) TBCG hoặc TBBG đặt máy: cuộc gọi kết thúc.

(10) TĐCG và TĐBG: ngừng tính cước, bản tin kết thúc cuộc gọi được trao đổi.

* Lưu đồ xử lý gọi (hình 2.9)

Hình 2.9: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong chuyển mạch kênh

2.5.3.2 Cuộc gọi chuyển mạch mềm

(1) Khi có một thuê bao nhấc máy (thuộc PSTN) và chuẩn bị thực hiện cuộc gọi thì tổng

đài nội hạt quản lý thuê bao đó sẽ nhận biết trạng thái nhấc máy của thuê bao. SG

nối với tổng đài này thông qua mạng SS7 cũng nhận biết được trạng thái mới của

thuê bao.

(2) SG sẽ báo cho MGC trực tiếp quản lý mình thông qua CA-F, đồng thời cung cấp tín


Rungchuông

Telephone

Đàm thoại

STP

Local SW Local SW

Telephoneee

Nhấc máy,nhấn số IAM

Đàm thoại

Ringbacktone Nhấc máy

STP

ACM

ANC

CBK

RLG

CLFGác máy

Gác máy

33


hiệu mời quay số cho thuê bao. Ta gọi MGC này là MGC chủ gọi.

(3) MGC chủ gọi gửi yêu cầu tạo kết nối đến MG nối với tổng đài nội hạt ban đầu nhờ

MGC-F.

(4) Các con số quay số của thuê bao sẽ được SG thu và chuyển tới MGC chủ gọi.

(5) MGC chủ gọi sử dụng những số này để quyết định công việc tiếp theo sẽ thực hiện.

Cụ thể : các số này sẽ được chuyển tới chức năng R-F, R-F sử dụng thông tin lưu

trữ của các máy chủ để có thể định tuyến cuộc gọi. Trường hợp đầu cuối đích cùng

loại với đầu cuối gọi đi (tức đều là thuê bao PSTN):

- Nếu thuê bao bị gọi cùng thuộc MGC chủ gọi, tiến trình theo bước (7).

- Còn nếu thuê bao này thuộc sự quản lý của một MGC khác, tiến trình theo bước

(6).

(6) MGC chủ gọi sẽ gửi yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến một MGC khác. Nếu chưa đến

đúng MGC của thuê bao bị gọi (ta gọi là MGC trung gian) thì MGC này sẽ tiếp tục

chuyển yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến MGC khác cho đến khi đến đúng MGC bị gọi.

Trong quá trình này, các MGC trung gian luôn phản hồi lại MGC đã gửi yêu cầu đến

nó. Các công việc này được thực hiện bởi CA-F.

(7) MGC bị gọi gửi yêu cầu tạo kết nối với MG nối với tổng đài nội hạt của thuê bao bị

gọi (MG trung gian).

(8) Đồng thời MGC bị gọi gửi thông tin đến SG trung gian, thông qua mạng SS7 để xác

định trạng thái của thuê bao bị gọi.

(9) Khi SG trung gian nhận được bản tin thông báo trạng thái của thuê bao bị gọi (giả sử

là rỗi) thì nó sẽ gửi ngược thông tin này trở về MGC bị gọi.

(10) Và MGC bị gọi sẽ gửi phản hồi về MGC chủ gọi để thông báo tiến trình cuộc gọi.

(12) MGC bị gọi gửi thông tin để cung cấp tín hiệu hồi âm chuông cho MGC chủ gọi, qua

SG chủ gọi đến thuê bao chủ gọi.

(13) Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì quá trình thông báo tương tự như các bước trên:

qua nút báo hiệu số 7, qua SG trung gian đến MGC bị gọi, rồi đến MGC chủ gọi,

qua SG chủ gọi rồi đến thuê bao thực hiện cuộc gọi.

(14) Kết nối giữa thuê bao chủ gọi và thuê bao bị gọi được hình thành thông qua MG chủ



gọi và MG trung gian..

(15) Khi kết thúc cuộc gọi thì quá trình sẽ diễn ra tương tự như thiết lập cuộc gọi.

* Lưu đồ xử lý gọi (hình 2.10)

Hình 2.10: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong chuyển mạch mềm

Cả 2 cách thức thực hiện cuộc gọi trên (chuyển mạch mềm hay chuyển mạch kênh)

đều phải thiết lập kết nối trước khi thực hiện đàm thoại.


Nhấc máy, nhấn số

Ringbacktone

Rungchuông

Nhấc máy trả lời

IAMIAM

CRCX

OKInvite

CRCX

OK

IAM IAM

ACMACM

ACMACM

ANMANM

183

200MDCX

OKACK

SS7SIGTRAN

MGCPSIP

ANMANM

Thông tin thoạiĐàm thoạiĐàm thoại

35


Trong chuyển mạch kênh, kênh báo hiệu và kênh thoại là 2 kênh khác nhau nhưng cùng

truyền đến 1 điểm xử lý trên cùng kết nối vật lý (kênh báo hiệu được thiết lập trước, sau

đó kênh thoại mới được thiết lập).

Trong khi đó đối với chuyển mạch mềm thì 2 kênh này không chỉ là 2 kênh riêng

biệt mà chúng còn được truyền trên 2 kết nối khác nhau: thông tin báo hiệu được truyền

qua SG và thông tin thoại được truyền qua MG.

2.6 Các ứng dụng chính

Trong mục này chúng ta sẽ xem xét các ứng dụng chính của softswitch:

Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway

Ứng dụng trong tổng đài chuyển tiếp chuyển mạch gói (packet tandem)

Ứng dụng tổng đài nội hạt

2.6.1 Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway (giảm tải Internet)

Ứng dụng này nhằm vào các nhà khai thác dịch vụ thoại cạnh tranh, những doanh

nghiệp đang tìm kiếm một giải pháp giá thành thấp thay cho chuyển mạch kênh truyền

thống để cung cấp giao diện PRI cho các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) phục vụ các

đường truy nhập dial-up.

Sự bùng nổ truy cập Internet (qua đường dial-up) và khuynh hướng của các ISP

muốn kết nối các Modem Server của họ với các luồng PRI làm cho các nhà cung cấp dịch

vụ nhanh chóng cạn hết cổng PRI hiện có. Hơn thế nữa, các kênh PRI do các ISP thuê

thường mang lại cho các nhà khai thác tổng đài lợi nhuân ít hơn so với các kênh PRI

khác.

Bên cạnh việc làm cạn kiệt các kênh PRI, lưu lượng truy cập Internet qua đường

dial-up làm quá tải và tắc nghẽn cho mạng chuyển mạch kênh. Bởi vì chuyển mạch kênh

vốn được thiết kế để phục vụ các cuộc gọi có độ dài trung bình khoảng 3 phút, nên

khoảng thời gian trung bình tăng thêm do truy cập Internet, vào cỡ 35 phút, có xu hướng

làm suy kiệt tài nguyển tổng đài, tăng số lượng cuộc gọi không thành công. Và để duy trì

chất lượng thoại cho các khách hàng sử dụng dịch vụ điện thoại thực sự, các nhà khai thác

phải chọn một trong hai phương án: mua thêm tổng đài, hoặc cung cấp cho các ISP các

kênh PRI có lưu lượng tải thấp; cả hài phương án này đều tương đương nhau về mặt đầu

tư.



Phần bên trái trong hình 2.11 minh hoạ mô hình mạng hiện nay của các nhà khai

thác tổng đài nội hạt, nó cho thấy các kênh PRI phục vụ thông tin thông thường và phục

vụ các ISP là như nhau. Và bởi vì phần lớn thuê bao Internet nằm ở phía thiết bị của nhà

khai thác cấp cao hơn nên phần lớn lưu lượng số liệu từ modem sẽ đi qua các kênh kết nối

giữa thiết bị của nhà khai thác cấp cao và nhà khai thác cạnh tranh, hơn nữa không có sự

phân biệt giữa lưu lượng thoại và lưu lượng số liệu Internet, điều đó dẫn đến tình trạng

chuyển mạch của nhà khai thác cạnh tranh trở thành một “nút cổ chai” trên mạng. Modem

vẫn sẽ là phương tiện thông dụng nhất để kết nối Internet trong một thời gian nữa, thực tế

đó đòi hỏi các nhà khai thác tìm ra một giải pháp kinh tế cung cấp kênh PRI cho các ISP

và chuyển các kênh PRI họ đang dùng cho các khách hàng điện thoại truyền thống.

Hình 2.11: Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway của softswitch

Ứng dụng softswitch làm SS7 PRI gatewat là một trong những giải pháp trong tình

huống này. Như phần bên phải của hình trên cho thấy, softswitch và media gateway được

đặt ở trung kế liên tổng đài giữa nhà khai thác cấp cấp và nhà khai thác cạnh tranh.

Chuyển mạch kênh kết nối với MG bằng giao diện TDM chuẩn còn liên lạc với softswitch

thông qua báo hiệu số 7. Các modem server của ISP vì thế sẽ được chuyển sang kết nối

với Media Gateway, giải phóng các luồng PRI cho chuyển mạch kênh TDM truyền thống.

Khi cuộc gọi Internet (dial-up) hướng tới ISP từ phía tổng đài cấp cao, nó sẽ đi qua trung

kế tới MG rồi được định hướng tới ISP từ phía tổng đài cấp cao, nó sẽ đi qua trung kế tới



MG rồi được định hướng trực tiếp tới modem server mà không qua chuyển mạch kênh

như trước. Các cuộc gọi thoại vẫn diễn ra như bình thường.

Bên cạnh việc cung cấp các kênh PRI giá thành thấp, chịu được các cuộc gọi thời

gian trung bình lâu hơn so với trước đây, ứng dụng SS7 PRI Gateway còn có khả năng

cung cấp các dịch vụ mới VoIP.

2.6.2 Ứng dụng tổng đài Packet tandem

a) Giảm tải các tổng đài chuyển tiếp

Ứng dụng Packet Tandem hướng vào các nhà cung cấp dịch vụ thoại truyền thống

với mong muốn giảm vốn đầu tư và chi phí điều hành các tổng đài quá giang chuyển

mạch kênh hiện nay, ngoài ra còn cung cấp các dịch vụ mới về số liệu. Giải pháp chuyển

mạch TDM hiện nay đang bộc lộ dần nhược điểm trước nhu cầu ngày càng tăng nhưng rất

thất thường của lưu lượng thông tin thoại nội hạt (phát sinh do truy nhập Internet), vô

tuyến và đường dài.

Phần bên trái của hình 2.12 cho thấy một mạng tổng đài TDM cấp thấp nhất (lớp 5,

tổng đài nội hạt, MSC của mạng di động…) được nối với nhau và nối tới tổng đài chuyển

tiếp cấp cao hơn (lớp 3, 4) bằng một mạng lưới trung kế điểm - điểm khá phức tạp. Khi

một cuộc gọi diễn ra giữa hai tổng đài cấp thấp, thông tin sẽ đi trên trung kế nối trực tiếp

giữa hai tổng đài, nếu đường nối trực tiếp đã sử dụng hết, cuộc gọi có thể được định tuyến

thông qua tổng đài chuyển tiếp. Một số cuộc gọi (ví dụ như truy nhập hộp thoại hay quay

số bằng giọng nói…) lại được định tuyến trực tiếp tới tổng đài chuyển tiếp để sử dụng các

tài nguyên tập trung phục vụ cho các dịch vụ cao cấp. Kiến trúc này đã được sử dụng

nhiều năm nay, và cũng đã được cải tiến rất nhiều nhằm phục vụ các ứng dụng thoại, tuy

nhiên vẫn có một số giới hạn như sau:

- Chi phí điều hành và bảo dưỡng cao, mất thời gian; việc định lại cấu hình và

nâng cấp mạng lưới phải thiết lập mạng lớn hơn nhu cầu thực tế cho các tổng đài

chuyển tiếp. Ví dụ, khi một tổng đài nội hạt được thêm vào mạng lưới, phải xây

dựng các nhóm trung kế từ tổng đài đó tới tổng đài chuyển tiếp và tới một số

tổng đài nội hạt khác.

- Các trung kế điểm - điểm hoạt động với hiệu suất không cao vì chúng được thiết

kế để hoạt động được trong các vùng của mạng (ví dụ ở khu doanh nghiệp là ban

ngày còn khu dân cư lại là buổi đêm).



- Nếu có nhiều tổng đài chuyển tiếp trong mạng, mỗi tổng đài đó lại nối với một

nhóm các tổng đài nội hạt, cuộc gọi có thể chuyển qua nhiều tổng đài chuyển tiếp

để đến được nơi lưu giữ tài nguyên mạng (như trong trường hợp dịch vụ hộp thư

thoại).

Hình 2.12: Ứng dụng Packet Tandem

Tất nhiên là sẽ có giải pháp cho vấn đề này. Softswitch là một trong những giải pháp

như vậy. Trong hình 2.12 phía bên phải cho thấy softswitch cùng với các MG thay thế

chức năng của các tổng đài chuyển tiếp chuyển mạch kênh trước đây, các tổng đài nội hạt

kết nối tới các Media Gateway bằng giao diện chuẩn TDM thông thường và với

softswitch bằng báo hiệu số 7.

Mô hình này mạng lại một số lợi ích so với mô hình mạng chuyển mạch kênh:

- Loại bỏ lưới trung kế hoạt động hiệu suất không cao, thay thế chúng bằng các

“siêu xa lộ” trong mạng IP/ATM phục cụ cho các cuộc gọi cần chuyển tiếp, giảm

tải cho các tổng đài chuyển tiếp truyền thống hoặc loại bỏ chúng hoàn toàn.

- Giảm được chi phí vận hành vì giảm được số tổng đài chuyển tiếp, số trung kế ít

hơn (so với mạng lưới trước đây), và tránh không phải thiết kế các mạch TDM

phức tạp.

- Giảm được một số lượng các cổng chuyển mạch dùng cho các trung kế giữa các

tổng đài nội hạt với nhau.



- Truy nhập các tài nguyên tập trung một cách hiệu quả hơn.

- Hợp nhất thông tin thoại và số liệu vào một mạng duy nhất, qua đó giảm vốn đầu

tư và chi phí so với các mạng riêng biệt hiện nay cho thoại và số liệu.

b) Dịch vụ đường dài

Dịch vụ này hướng tới các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại đường dài đang mong

muốn có một giải pháp giá thành thấp hơn so với phương pháp chuyển mạch kênh truyền

thống để cung cấp các dịch vụ gọi đường dài trong nước và quốc tế.

Hình 2.13: Sử dụng softswitch để cung cấp thoại đường dài

Hình 2.13 cho thấy giải pháp sử dụng softswitch cùng với MG có thể cung cấp dịch

vụ thoại đường dài một cách hiệu quả. Các nhà khai thác nối tổng đài của họ với MG

thông qua giao diện TDM chuẩn, còn nối với softswitch qua giao diện báo hiệu số7. Các

tổng đài PBX cũng được nối tới MG thông qua giao diện ISDN PRI.

Tuỳ thuộc yêu cầu của nhà khai thác, softswitch có thể cung cấp nhiều loại dịch vụ

thoại đường dài khác nhau, ví dụ như: bán lại dịch vụ (resale), dịch vụ gọi quốc tế từ tổng

đài PBX, dịch vụ thoại giữa các thuê bao trong các tổng đài PBX với nhau (Flat rate On -



net Call), hay dịch vụ đường dài cung cấp cho các nhà khai thác cấp thấp hơn (Wholesale

Service).

2.6.3 Ứng dụng tổng đài nội hạt

Ứng dụng tổng đài nội hạt có thể triển khai mạng thế hệ mới bằng cách sử dụng

softswitch và các Media Gateway. Ngoài những chức năng như SS7 PRI Gateway hay

Packet Tandem mà chúng ta đã đề cập đến ở phần trên softswitch có thể đảm nhiệm chức

năng của tổng đài nội hạt, cung cấp các dịch vụ thoại, gói và Internet.

a) Cung cấp dịch vụ cho doanh nghiệp

Một doanh nghiệp vừa hoặc nhỏ thông thường sử dụng 8 đến 16 đường dây thoại và

một kết nối Internet. Trong mạng thế hệ mới băng thông sẽ được chia sẻ mềm dẻo giữa

các dịch vụ thoại và dịch vụ dữ liệu.

Hình 2.14: Mạng thế hệ mới và thuê bao doanh nghiệp

Trên hình 2.14 ta thấy thuê bao doanh nghiệp có thể sử dụng dịch vụ PBX truyền

thống (chỉ cho thoại) hoặc có thể sử dụng một kết nối dữ liệu duy nhất từ Access Gateway

tới mạng LAN và sử dụng kết nối này cho cả các dịch vụ thoại và dữ liệu. Chú ý rằng có

thể sử dụng lại hệ thống cáp đã có sẵn và qua đường dữ liệu này thuê bao có thể kết nối

với các mạng LAN khác, với mạng WAN, mạng ATM hoặc mạng của các nhà cung cấp

dịch vụ Internet. Do phần lớn các sản phẩm softswitch tách riêng biệt 2 module phần

mềm giám sát cuộc gọi và xử lý tính năng nên có thể cung cấp nhiều dịch vụ Centrex như



làm việc tại nhà và nhân viên di động. Như vậy việc tổ chức một văn phòng ảo là hoàn

toàn có thể thực hiện được.

b) Cung cấp dịch vụ tư nhân

Dĩ nhiên các thuê bao tư nhân có thể chỉ sử dụng dịch vụ thoại như trước đây. Ngoài

ra nếu sử dụng modem cáp hoặc xDSL thì thuê bao có thể sử dụng các dịch vụ dữ liệu:

Hình 2.14: Mạng thế hệ mới và thuê bao tư nhân

2.7 Vị trí của softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN

Do có chức năng là xử lý cuộc gọi (Call Control) nên vị trí tương ứng của softswitch

trong mô hình phân lớp chức năng của NGN là lớp Điều khiển cuộc gọi và báo hiệu (Call

Control and Signaling Layer). Và các thực thể chức năng của softswitch là: MGC-F, CA-

F, IW-F, R-F và A-F.


Lớp truy nhập và truyền dẫn

Lớp phương tiện


Lớp dịch vụSoftswitch

42

Call Control & Signalling Plane

Bearer Signalling MGCP, H.248, SIP

Service & Application Plane

Transport Plane

ManagementPlane Application / Feature Servers

(SCP, Service logic, LDAP service)

Subscriber & Service Províioning, Network Management Operational Support Billing Support

ApplicationSignalling (SIP)

Call Agents, MGC, Softswitch, GK

Signalling(ISUP, MAP, RANAP, MGCP, H.248, SIP)

IN/AIN

Open APLs & Protocols(JAIN, Parlay, CAMEL, SIP, AIN/INAP)

IP Transport Domain:IP Backbone, Routers, Switches, BGs QoS Mechanisms (RSVP, Diffserv, MPLS…), MS (Bearer Portion)

InterworkingDomain: TG (MG), SG, Interworking Gataway

Non-IP Access Domain: Wireline Access (AG, Access Proxles)Mobile Access (RAN AG)Broadband Access (IADs, MTAs)

IP Phones (H.323, SIP, MGCP…)IP TerminalsIP PBXs

PSTN/SS7/ATMNetworks

Inter-Network

Switch

Other VoIP Network

Non-IP Terminals/Mobile

Networrk

IP

SS7:TDM/ATM


Hình 2.15: Vị trí của softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN

CHƯƠNG 3. KIẾN TRÚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA SOFTWITCH

3.1 Kiến trúc chuyển mạch mềm.

Kiến trúc chuyển mạch mềm có thể được chia thành các mặt bằng phần mềm như

sau (Hình 3.1). Các mặt bằng này thể hiện sự phân chia giữa các thực thể chức năng trong

mạng VoIP. Có 4 mặt bằng chức năng riêng biệt được thực hiện bởi chuyển mạch mềm để

mô tả chức năng của mạng VoIP đâu cuối tới đầu cuối :

- Mặt bằng truyền tải.

- Mặt bằng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu.

- Mặt bằng dịch vụ và ứng dụng.

- Mặt bằng quản lý.



Hình 3.1: Kiến trúc của chuyển mạch mềm

3.1.1 Mặt bằng truyền tải.

Thực hiện xử lý và truyền tải các bản tin báo hiệu cuộc gọi, cuộc gọi và thiết lập

phương tiện qua mạng VoIP. Cơ chế truyền tải được sử dụng dựa trên bất kỳ công nghệ

nào phù hợp với các tiêu chuẩn như SS7, ANSI hoặc ITU. Nhìn từ mạng ngoài, mặt bằng

này giống như lớp truy nhập có thể vào để sử dụng các dịch vụ điều khiển cuộc gọi. Các

thiết bị và các chức năng của mặt bằng này được điều khiển bởi các chức năng trong mặt

bằng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu.

Mặt bằng truyền tải có thể được chia làm 3 miền :

- Miền truyền tải IP.

- Miền tương tác (Interworking).

- Miền truy nhập không IP.

a. Miền truyền tải IP

Miền này bao gồm:

- Mạng đường trục truyền tải và định tuyến/trường chuyển mạch.

- Các thiết bị như: các bộ định tuyến và các chuyển mạch.

- Các thiết bị cung cấp các cơ chế chất lượng dịch vụ (QoS) và các chính sách

truyền tải thuộc về miền này.

b. Miền tương tác

Gồm có các thiết bị thực hiện biến đổi báo hiệu hoặc phương tiện nhận được từ các

mạng ngoài và có thể gửi đến cho các thực thể trong mạng VoIP.Chẳng hạn như, cổng

báo hiệu SG (biến đổi báo hiệu truyền tải giữa các lớp truyền tải khác nhau), cổng phương

tiện MG ( biến đổi phương tiện giữa các mạng truyền tải và phương tiện khác nhau), và

các cổng tương tác IWG (Interworking Gateway) (tương tác báo hiệu trên cùng một lớp

truyền tải nhưng giao thức khác nhau).

c. Miền truy nhập không IP

Ứng dụng cơ bản đối với các thiết bị đầu cuối không IP và các mạng vô tuyến truy

nhập tới mạng VoIP. Gồm có: các cổng truy nhập AG hoặc các cổng thường trú RG cho

các thiết bị hoặc máy điện thoại không IP, các thiết bị ISDN, các thiết bị truy nhập tích



hợp (IAD) cho các mạng DSL, modem cáp/bộ tương thích thiết bị đa phương tiện (MTA)

cho các mạng HFC, và các cổng phương tiện cho mạng truy nhập vô tuyến di động

GSM/3G.

3.1.2 Mặt bằng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu

Thực hiện điều khiển các thành phần cơ bản của mạng VoIP, đặc biệt là các thành

phần trong mặt bằng truyền tải. Mặt bằng này là trái tim của hệ thống, thực hiện xử lý

cuộc gọi và báo hiệu, cụ thể như: xử lý các yêu cầu của thuê bao để thiết lập và giải

phóng kênh thoại, thực hiện điều khiển cuộc gọi dựa trên cơ sở các bản tin báo hiệu nhận

được, điều khiển các thành phần trong mặt bằng truyền tải, đảm bảo việc biên dịch số và

định tuyến theo các con số danh bạ,…

Mặt bằng này gồm có các thiết bị như: Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC (hay

Call Agent hoặc Bộ điều khiển cuộc gọi), Gatekeeper và các máy chủ LDAP.

3.1.3 Mặt bằng dịch vụ và ứng dụng.

Cung cấp việc điều khiển chức năng và thực thi của máy chủ đặc tính và các ứng

dụng khác như các mạng thông minh, tức là cung cấp các dịch vụ khác nhau tới thuê bao.

Các thiết bị trong mặt bằng này điều khiển luồng cuộc gọi dựa trên chức năng thực thi

dịch vụ và đạt được điều này nhờ việc trao đổi thông tin với các thiết bị khác trong mặt

bằng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu. Ngoài ra, mặt bằng cũng thực hiện việc điều khiển

các thành phần mang đặc biệt như các máy chủ phương tiện, thực hiện các chức năng: hội

nghị, IVR, xử lý âm báo.

Mặt bằng này bao gồm các thiết bị như: các máy chủ ứng dụng và các máy chủ đặc

tính.

3.1.4 Mặt bằng quản lý.

Cung cấp các chức năng hỗ trợ vận hành, tính hoá đơn cước và các công việc quản

lý mạng khác. Mặt bằng này có thể tương tác với bất kỳ mặt bằng nào trong ba mặt bằng

trên thông qua các tiêu chuẩn hoặc các giao thức thích hợp và các API. Điều đó có nghĩa

là mặt bằng trên tạo ra một vùng vận hành và bảo dưỡng.

3.2 Các thành phần của chuyển mạch mềm.

Thành phần chính của chuyển mạch mềm là bộ điều khiển thiết bị Media Gateway

Controller (MGC). Bên cạnh đó còn có các thành phần hỗ trợ hoạt động như: Signalling



Gateway (SG), Media Gateway (MG), Media Server (MS), Application Server

(AS)/Feature Server (FS). Trong đó Media gateway là thành phần nằm trên lớp Media

Layer, Signalling Gateway là thành phần ở trên cùng lớp với MGC; Media Server và

Application Server/Feature Server nằm trên lớp Application và Service Layer.

Cách kết nối các thành phần trên được thể hiện ở hình sau:

Hình 3.2: Các thành phần của chuyển mạch mềm

Một Media Gateway Controller có thể quản lý nhiều Media Gateway. Hình trên chỉ

minh hoạ 1 MGC quản lý 1 MG. Và một Media Gateway có thể nối đến nhiều loại mạng

khác nhau.

3.2.1 Bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC).

MGC là đơn vị chức năng cơ bản của chuyển mạch mềm, và cũng thường được gọi

là Call Agent hay bộ điều khiển cổng (Gateway Controller), hay chuyển mạch mềm. Hình

trình bày kết nối của MGC với các thành phần khác của mạng NGN.

MGC điều khiển xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện truyền thông. MGC

điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Ngoài ra còn giao tiếp với hệ thống OSS và

BSS.

MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau như PSTN, SS7,

mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác



nhau.

Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho Chuyển mạch mềm.

Các chức năng của MGC

Hình 3.3: Các chức năng của MGC

- Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên một MG.

- Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của MG, SG.

- Trao đổi các bản tin cơ bản giữa 2 MG-F.

- Xử lý bản tin báo hiệu SS7 (khi sử dụng SIGTRAN).

- Xử lý các bản tin liên quan QoS như RTCP.

- Phát hoặc nhận bản tin báo hiệu.

- Thực hiện định tuyến cuộc gọi (bao gồm bảng định tuyến và biên dịch).

- Tương tác với AS-F để cung cấp dịch vụ hay đặc tính cho người sử dụng.

- Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR- Call Detail

Record).



- Quản lý các tài nguyên mạng (port, băng tần…).

Các giao thức Media Gateway Controller có thể sử dụng

- Để thiết lập cuộc gọi: H.323, SIP.

- Điều khiển Media Gateway: MGCP, Megaco/H.248.

- Điều khiển Signalling Gateway: SIGTRAN (SS7).

- Để truyền thông tin: RTP, RTCP.

Các thành phần của mạng NGN liên lạc với nhau qua các giao thức được thể hiện

trong hình sau:

Hình 3.4: Các giao thức sử dụng giữa các thành phần

Đặc tính hệ thống

- Là một CPU đặc hiệu, yêu cầu hê thống đa xử lý.

- Cần bộ nhớ lớn để lưu trữ cơ sở dữ liệu. Điều này cũng rất cần thiết cho các quá

trình đa xử lý.

- Chủ yếu làm việc với lưu lượng IP, do đó yêu cầu các kết nối tốc độ cao.

- Hỗ trợ nhiều loại giao thức.

- Độ sẵn sàng cao.



Ví dụ sử dụng MGC (Hình 3.5 )

Hình 3.5: Ví dụ sử dụng MGC

Trong ví dụ này, giao thức SIP được sử dụng để khởi tạo kết nối nên MGC có thêm

chức năng SPS-F (SIP Proxy Server-Function). SPS-F hỗ trợ R-F trong quá trình định

tuyến.

Nhận thấy ở mạng trên không chỉ hỗ trợ các mạng cung cấp dịch vụ truyền thống mà

còn có các mạng cung cấp các dịch vụ mới (H.323, SIP, IP Phone…).

3.2.2 Cổng báo hiệu (SG)

SG thực hiện chức năng cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 và các nút được quản lý

bởi chuyển mạch mềm trong mạng IP. SG làm cho chuyển mạch mềm giống như một nút

SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu.

Các chức năng của SG

- Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu.

- Truyền thông tin báo hiệu giữa MGC và SG thông qua mạng IP.

- Cung cấp đường thoại, dữ liệu và các dạng thông tin khác.




- Là thiết bị vào/ra.

- Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo để lưu trữ các thông tin trạng thái, thông

tin cấu hình, lộ trình...

- Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập, do đó không yêu cầu

dung lượng lớn.

- Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP).

- Giao diện với mạng SS7 bằng cách sử dụng một luống E1/T1 với 2 đến 16 kênh

D.

- Sử dụng bus H.110 hoặc H.100 để tăng hiệu suất và tính linh hoạt

- Yêu cầu độ sẵn sàng cao: nhiều SG, nhiều liên kết báo hiệu…

3.2.3 Cổng phương tiện (MG)

MG cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa

mạng gói IP và mạng PSTN. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DS0.

Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói. Đặc biệt ở

đây người ta sử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processors) thực hiện

các chức năng: chuyển đổi AD (analog to digital), nén mã thoại/audio, triệt tiếng dội, bỏ

khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tính hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF…

Các chức năng của một MG

- Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức thời gian thực (RTP - Real Time

Protocol).

- Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP - Digital

Signal Processing) dưới sự điều khiển của MGC. Đồng thời quản lý tài nguyên

DSP cho dịch vụ này.

- Hỗ trợ các giao thức đã có như loop-start, ground-start, E&M, CAS, QSIG và

ISDN qua T1.

- Quản lý tài nguyên và kết nối T1.

- Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP.



- Có phần mềm MG dự phòng.

- Cho phép khả năng mở rộng MG về: cổng (ports), cards, các nút, mà không làm

thay đổi các thành phần khác.


Một MG có các đặc tính sau:

- Là một thiết bị vào/ra đặc hiệu (I/O).

- Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin

cấu hình, các bản tin MGCP, thư viện DSP…

- Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập (logging).

- Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP), mở rộng một vài giao diện

T1/E1 với mạng TDM.

- Mật độ khoảng 120 cổng.

- Sử dụng bus H.110 để đảm bảo tính linh động cho hệ thống nội bộ.

3.2.4 Máy chủ phương tiện (MS)

MS là thành phần tuỳ chọn của chuyển mạch mềm, được sử dụng để xử lý các thông

tin đặc biệt. Một MS phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất.

Các chức năng của một MS

- Chức năng thư thoại.

- Hộp thư fax tích hợp, hay các thông báo có thể sử dụng thư điện tử, hay các bản

tin ghi âm trước (pre-recorded message).

- Khả năng nhận dạng tiếng nói (nếu có).

- Khả năng hội nghị truyền hình (video conference).

- Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text).


- Là một CPU, có khả năng quản lý lưu lượng bản tin MGCP.

- Lưu trữ các phương pháp thực hiện liên kết với DSP nội bộ hay lân cận.

- Cần dung lượng bộ nhớ lớn để lưu trữ các cơ sở dữ liệu, bộ nhớ đệm, thư viện…



- Dung lượng đĩa tương đối nhỏ.

- Quản lý hầu hết lưu lượng IP nếu tất cả tài nguyên IP được sử dụng để xử lý

thoại.

- Sử dụng bus H.110 để tương thích với DSP và MG.

- Độ sẵn sàng cao.

3.2.5 Máy chủ ứng dụng/ máy chủ đặc tính (AS/FS)

Máy chủ đặc tính là một máy chủ ở mức ứng dụng, chứa một loạt các dịch vụ của

doanh nghiệp. Chính vì vậy nó còn được gọi là máy chủ ứng dụng thương mại. Do hầu

hết các máy chủ tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng không

ràng buộc nhiều với chuyển mạch mềm về việc phân chia hay nhóm các thành phần

ứng dụng.

Các dịch vụ bổ sung có thể trực thuộc Call Agent, hoặc cũng có thể thực hiện một

cách độc lập. Những ứng dụng này giao tiếp với Call Agent thông qua các giao thức như:

SIP, H.323,… Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu truy nhập cơ sở dữ

liệu đặc trưng.

Chức năng của máy chủ đặc tính

Xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa

chuyển mạch. Một vài ví dụ về các dịch vụ đặc tính :

Hệ thống tính cước - Call Agents sử dụng các bản ghi chi tiết cuộc gọi (CDR).

Chương trình CDR có rất nhiều đặc tính, chẳng hạn khả năng ứng dụng tốc độ dựa trên

loại đường truyền, thời điểm trong ngày… Dịch vụ này cho phép khách hàng truy nhập

vào bản tin tính cước của họ thông qua cuộc gọi thoại hay yêu cầu trang Web.

H.323 Gatekeeper - dịch vụ này hỗ trợ định tuyến thông qua các miền khác nhau

(các mạng khác nhau). Mỗi miền có thể đăng ký số điện thoại và số truy nhập trung kế

với Gatekeeper thông qua giao thức H.323. Gatekeeper sẽ cung cấp dịch vụ định tuyến

cuộc gọi (và chuyển dịch sang dạng số) cho mỗi đầu cuối H.323. Gatekeeper còn có thể

điều khiển tính cước và quản lý băng thông cho chuyển mạch mềm.

VPN - Dịch vụ này sẽ thiết lập mạng riêng ảo cho khách hàng với các đặc tính

sau :

- Băng thông xác định ( thông qua mạng thuê riêng tốc độ cao)



- Đảm bảo QoS.

- Nhiều tính năng riêng theo tiêu chuẩn.

- Kế hoạch quay số riêng.

- Bảo mật các mã thoại được truyền dẫn.


- Yêu cầu CPU tiện ích cao ( phụ thuộc vào các ứng dụng).

- Bộ nhớ lớn với độ trễ thấp.

- CPU có khả năng mở rộng để đáp ứng cho việc nâng cấp dịch vụ và lưu lượng.

- Đặt một vài cơ sở dữ liệu trong máy chủ.

- Dung lượng đĩa lớn, tùy thuộc vào đặc tính của ứng dụng. Chẳng hạn như dung

lượng 100GB- 2TB cho ngân hàng thư thoại.

- Giao diện Ethernet (với mạng IP) được thực hiện với đầy đủ khả năng dự phòng.


Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 4. Các giao thức trong chuyển mạch mềm

CHƯƠNG 4. CÁC GIAO THỨC TRONG CHUYỂN MẠCH MỀM

Trong mạng điện thoại công cộng hiện nay có hai hệ thống báo hiệu đang được sử

dụng, đó là báo hiệu kênh liên kết và báo hiệu kênh chung SS7. Mạng thế hệ mới ngoài

các dịch vụ truyền thống như thoại/fax còn cung cấp các dịch vụ dữ liệu, do đó đòi hỏi

phải có các giao thức báo hiệu mới. Hệ thống chuyển mạch mềm có kiến trúc phân tán,

các chức năng báo hiệu và xử lý báo hiệu, chuyển mạch, điều khiển cuộc gọi được thực

hiện bởi các thiết bị nằm phân tán trong cấu hình mạng. Để có thể tạo ra các kết nối giữa

các đầu cuối nhằm cung cấp dịch vụ, các thiết bị này phải trao đổi các thông tin báo hiệu

với nhau. Cách thức trao đổi thông tin báo hiệu được quy định bởi các giao thức báo hiệu.

Các giao thức báo hiệu chính sử dụng trong các hệ thống chuyển mạch mềm là:

H.323

SIP (Session Intiation Protocol)

SIGTRAN

MGCP (Media Gateway Control Protocol)

MEGACO (Media Gateway Controller)

Hình 4.1: Phân loại giao thức báo hiệu trong chuyển mạch mềm


Các giao thức này có thể phân thành hai loại:

- Giao thức ngang cấp: H323, SIP

- Giao thức chủ tớ: MGCP, MEGACO

Vai trò của từng giao thức trên được minh hoạ trên hình vẽ sau:

Hình 4.2: Các giao thức cơ bản ứng dụng trong mạng ứng dụng softswitch

Giao thức ngang cấp H.323, SIP được sử dụng để trao đổi thông tin báo hiệu

giữa các MGC, giữa MGC và các Server.

Giao thức chủ tớ MGPC, MEGACO là giao thức báo hiệu điều khiển giữa

MGC và các Gateway (trong đó MGC điều khiển Gateway).

Giao thức SIGTRAN là giao thức báo hiệu giữa MGC và Signalling Gateway.

Các giao thức ngang cấp thực hiện chức năng mạng ở cấp cao hơn, quy đinh cách

thức giao tiếp giữa các thực thể cùng cấp để cùng phối hợp thực hiện cuộc gọi hay các

ứng dụng khác. Trong khí đó các giao thức chủ tớ là sản phẩm của việc phân bố không

đồng đều trí tuệ mạng, phần lớn trí tuệ mạng được tập trung trong các thực thể chức năng

điều khiển (đóng vai trò là master), thực thể này sẽ giao tiếp (điều khiển) với thực thể

khác qua giao thức chủ tớ nhằm cung cấp dịch vụ.


4.1 H.323

4.1.2 Giới thiệu về H.323

H.32x là họ giao thức của ITU-T định nghĩa các dịch vụ truyền thông đa phương

tiện trên cơ sở mạng chuyển mạch gói và H.323 là một phần trong họ này. Phiên bản đầu

tiên được đưa ra vào năm 1996 và phiên bản gần đây nhất (version 4) được ban hành vào

7/2001. Phiên bản 1 và 2 hỗ trợ H.245 trên nền TCP, Q.931 trên nền TCP và RAS trên

nền UDP. Các phiên bản 3 và 4 hỗ trợ thêm H.245 và H.931 trên nền TCP và UDP. Ban

đầu H.323 dự đinh giành cho X.25, sau đó là ATM, nhưng giờ đây lại là Internet và

TCP/IP, trong khi đó có rất ít H.323 được vận hành trên mạng X.25 và ATM.

Theo tiêu đề của ITU-T cho H.323: “Hệ thống truyền thông đa phương tiện dựa trên

công nghệ gói”, H.323 thực tế đã mô tả cách thức của hệ thống kết nối là những hệ thống

có nhiều khả năng hơn ngoài khả năng truyền và nhận tín hiệu audio. Người ta hy vọng

rằng các hệ thống truyền thông đa phương tiện này có thể hỗ trợ cho ngành viễn thông và

các ứng dụng video như teleconferencing và data - conferencing hoặc truyền file. Mặc dù

H.323 có nhiều công dụng nhưng trọng tâm chính của thị trường đối với khuyến nghị này

là khả năng audio để thực hiện thoại IP.

4.1.2 Cấu hình mạng H.323

Hình 4.3: Cấu hình mạng H.323

Cấu hình mạng bao gồm các thành phần sau

Đầu cuối H.323

TerminalGateway

Circuit Switch Networks

Gatekeeper MultipointControl Unit

Packet Based Networks


Là thành phần dùng trong truyền thông 2 chiều đa phương tiện thời gian thực được

dùng trong việc kết nối các cuộc gọi. Như vậy, nó bắt buộc phải hỗ trợ:

- H.225 cho quá trình báo hiệu và thiết lập cuộc gọi

- H.245 cho việc trao đổi khả năng của đầu cuối và để tạo các kênh

thông tin.

- RAS cho việc đăng ký và điều khiển các hoạt động quản lý khác với

GK

- RTP/RTCP được sử dụng cho việc truyền các gói thông tin thoại và

hình

- G.711 cho các codec thoại

Việc hỗ trợ các codec video là không bắt buộc đối với các đầu cuối H.323.

Gateway

Thực hiện chức năng chuyển đổi về báo hiệu và dữ liệu, cho phép các mạng hoạt

động dựa trên các giao thức khác nhau có thể phối hợp với nhau. Cấu tạo của một

Gateway bao gồm một MGC (Media Gateway controller), MG (Media Gateway) và SG

(Signalling Gateway) được minh họa trong hình vẽ sau:

Hình 4.4: Cấu tạo của Gateway.


Các đặc tính cơ bản của một Gateway

- Một Gateway phải hỗ trợ các giao thức hoạt động trong mạng H.323

và mạng sử dụng chuyển mạch kênh (SCN-Switched Circuit Network).

- Về phía H.323, Gateway phải hỗ trợ báo hiệu điều khiển H.245 cho

quá trình trao đổi khả năng hoạt động của Terminal cũng như của Gateway, báo

hiệu cuộc gọi H.225, báo hiệu RAS.

- Về phía SCN, Gateway phải hỗ trợ các giao thức hoạt động trong

mạng chuyển mạch kênh (như SS7 sử dụng trong PSTN).

Gatekeeper

Một Gatekeeper được xem là bộ não của mạng H.323, nó chính là điểm trung tâm

cho mọi cuộc gọi trong mạng H.323. Mặc dù là thành phần tuỳ trọn nhưng Gatekeeper

cung cấp các dịch vụ quan trong như dịch địa chỉ, sự ban quyền và nhận thực cho

Terminal và Gateway, quản lý băng thông, thu thập số liệu và tính cước.

Hình 4.5: Chức năng của một Gatekeeper.

MCU là thành phần hỗ trợ dịch vụ hội nghị điểm đa điểm có sự tham gia của từ 2

Terminal H.323 trở lên. Mọi Terminal tham gia vào hội nghị đều phải thiết lập một kết

nối với MCU. Trong MCU có hai module: MC (Multipoint Controller) có chức năng điều

khiển và MP (Multipoint Processor) nhận và xử lý các luồng dữ liệu thoại, video hoặc dữ

liệu khác.

Bộ quản lý Gatekeeper

H.225.0 RAS

(server)

H.225.0 Báo hiệu cuộc gọi

H.245 Báo hiệu điều

khiển

Dịch vụ tính cước

Dịch vụ bảo mật

Dịch vụ thư mục

Quản lýcuộc gọi/

chính sáchCác giao thức truyền tải và giao diện

mạng


Hình 4.6: Cấu tạo của MCU.

4.2 SIP

4.2.1 Giới thiệu về SIP

SIP được xây dựng bởi IETF, là một giao thức báo hiệu điều khiển thuộc lớp ứng

dụng dùng để thiết lập, điều chỉnh và kết thúc phiên làm việc của một hay nhiều người

tham gia.

SIP là một giao thức đơn giản, dựa trên văn bản (text based) được sử dụng để hỗ trợ

trong việc cung cấp các dịch vụ thoại tăng cường qua Internet. SIP được đưa ra trên cơ sở

nguyên lý giao thức trao đổi thông tin của mạng Internet (HTTP). SIP là giao thức ngang

cấp, hoạt động theo nguyên tắc hỏi đáp (server/client).

4.2.2 Chức năng của SIP

Giao thức SIP được thiết kế với những tiêu chí sau:

- Tích hợp với các giao thức đã có của IETF.

- Đơn giản và có khả năng mở rộng

- Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối

- Dễ dàng tạo tính năng cho dịch vụ và dịch vụ mới

SIP có các chức năng chính sau:

Xác định vị trí của người sử dụng (User location): Hay còn gọi là chức năng

dịch tên (name translation) và xác định người được gọi. Để đảm bảo cuộc gọi

đến được người nhận dù họ ở đâu.

H.245 Báo hiệu cuộc gọi

Multipoint Controller

MultipointProcessor

RTP

Các giao thức truyền tải và giao diện mạng


Xác định khả năng của người sử dụng: Còn gọi là chức năng thương lượng

đặc tính cuộc gọi (feature negotiation). Dùng để xác định loại thông tin và các

loại thông số liên quan đến thông số sẽ được sử dụng.

Xác đinh sự sẵn sàng của người sử dụng: Dùng để xác định người gọi có

muốn tham gia kết nối hay không.

Thiết lập cuộc gọi: Chức năng này thực hiện việc rung chuông, thiết lập các

thông số cuộc gọi của các bên tham gia kết nối.

Xử lý cuộc gọi: Bao gồm chuyển và kết thúc cuộc gọi, quản lý những người

tham gia cuộc gọi, thay đổi đặc tính cuộc gọi.

4.2.3 Các thành phần của SIP

Hình 4.7: Các thành phần của hệ thống SIP

Có 3 thành phần: SIP terminal, SIP servers và SIP Gateway

SIP terminal

Giao tiếp người dùng với hệ thống SIP, đó có thể là các SIP phone, phần mềm SIP.

SIP servers

Thực hiện các chức năng của hệ thống SIP trong mạng như: điều khiển, quản lý

cuộc gọi, trạng thái người dùng...

SIP gateway

Gateway

SIP Components

PSTN

Redirect Server

Proxy Server

Location Server

User Agent

Registrar Server

Proxy Server


Các gateway thực hiện chức năng Interworking giữa hệ thống SIP với các mạng

khác.

4.3 SIGTRAN

4.3.1 Giới thiệu về SIGTRAN

Nhiệm vụ chính của giao thức Sigtran là dùng để truyền thông tin báo hiệu của

mạng PSTN quan mạng IP. Đây là giao thức truyền tải mới (transport protocol) được xây

dựng để thay thế TCP (Transmission Control Protocol) trong việc truyền tín hiệu SS7.

SIGTRAN được ra đời để khắc phục những hạn chế của TCP.

- Các cơ chế đảm bảo sự tin cậy

- Yêu cầu thời gian thực

- Cơ chế socket của TCP

- Vấn đề an toàn

4.3.2 Mô hình chức năng

Mô hình chức năng của SIGTRAN bao gồm 3 thành phần được thể hiện trong hình

sau:

Hình 4.8: Mô hình chức năng của SIGTRAN

Theo thuật ngữ của Softswitch, mô hình này thể hiện chức năng chính của

SIGTRAN là truyền bản tin báo hiệu số 7 giữa Signalling Gateway và Media Gateway

Controller qua mạng IP. Để làm điều này, SIGTRAN sử dụng một loạt các giao thức

thành phần và các module tương thích bao gồm: SCTP (Stream Control Transport

Protocol: Giao thức truyền tải điều khiển dòng), M2UA (MTP lớp 2), IUA (lớp tương

Common SignalingTransport (SCTP)

Standard InternetProtocol (IP)

Adaptation Protocol(xPA, xUA)

SIGTRAN


thích với người dùng ISDN). Ngăn xếp giao thức SIGTRAN được minh hoạ trên hình như

sau:

Hình 4.9: Ngăn xếp giao thức SIGTRAN

a) SCTP

SCTP là giao thức hướng kết nối ở cùng cấp với TCP có chức năng cung cấp việc

truyền bản tin một cách tin cậy giữa những người sử dụng SCTP ngang cấp.

b) M2PA (Message Transfer Path 2 peer to peer Adaptation)

M2PA hỗ trợ việc truyền bản tin báo hiệu số 7 lớp MTP3 qua mạng IP. Signalling

Gateway sử dụng giao thức thích ứng này đóng vai trò như một nut mạng SS7. M2PA có

chức năng như MTP2.

c) M2UA (MTP2 User Adaptation)

M2UA cũng được sử dụng để truyền bản tin lớp MTP3 nhưng Signalling Gateway

sử dụng nó không phải là một nút mạng SS7.

d) M3UA (MTP3 User Adaptation)

M3UA được dùng để truyền bản tin người dùng lớp MTP3 (như bản tin ISUP,

SCCP). Lớp này cung cấp cho ISUP và SCCP các dịch vụ của MTP3 tại Signalling

Gateway ở xa.

e) SUA (SCCP User Adaptation)

SUA định nghĩa giao thức truyền bản tin báo hiệu của người dùng lớp SCCP

(TCAP, RANAP). SUA cung cấp cho TCAP các dịch vụ của lớp SCCP tại Signalling

Gateway ở xa.


4.4 MGCP (Media Gateway Control Protocol)

4.4.1 Giới thiệu về MGCP

MGCP là giao thức ở mức ứng dụng dùng để điều khiển các gateway thoại từ các

thiết bị điều khiển cuộc gọi, được gọi là MGC (Media Gateway Controller) hoặc CA (Call

Agent)

MGCP là sự bổ sung của cả hai giao thức SIP và H.323, được thiết kế đặc biệt như

một giao thức bên trong giữa các MG và các MGC cho việc tách hoá kiến trúc GW. .

Trong đó, MGC xử lý cuộc gọi bằng việc giao tiếp với mạng IP qua truyền thông với một

thiết bị báo hiệu địa chỉ giống như H.323 GK hoặc SIP Server và với mạng chuyển mạch

kênh qua một GW báo hiệu tuỳ chọn. MGC thực hiện đầy đủ chức năng của lớp báo hiệu

trong H.323 và như một H.323 GK. MG có nhiệm vụ chuyển đổi giữa dạng tín hiệu

analog từ các mạch điện thoại, với các gói tin trong mạng chuyển mạch gói. MGCP hoàn

toàn tương thích với VoIP GW. Nó cung cấp một giải pháp mở cho truyền thông qua

mạng và sẽ cùng tồn tại với H.323 và SIP.

4.4.2 Kiến trúc và các thành phần

MGCP là giao thức sử dụng phương thức master/slave. Trong đó MGC đóng vai trò

là master, còn MG là slave.

Hình 4.10: MG và MGC

Call Agent or Media Gateway

Contronller (MGC)

Call Agent or Media Gateway

Contronller (MGC)

Media Gateway (MG)

Media Gateway (MG)

SIPH.323

MGCP MGCP


Quan hệ giữa MG và MGC (hay CA) được mô tả trên hình 13. MGC thực hiện báo

hiệu cuộc gọi, điều khiển MG. MGC và MG trao đổi lệnh với nhau thông qua MGCP.

Quá trình thiết lập giữa hai đầu cuối tại các Gateway cùng được quản lý bởi MGC

diễn ra như sau:

- MGC gửi CreatConnection tới GW đầu tiên. GW sẽ định vị các tài nguyên cần

thiết và gửi trả các thông tin cần thiết cho kết nối như địa chỉ IP, cổng UDP, các

tham số cho quá trình đóng gói. Các thông tin này được chuyển tiếp qua MGC.

- MGC gửi CreatConnection tới GW thứ hai chứa các thông tin chuyển tiếp ở

trên. GW này trả về các thông tin mô tả phiên của nó.

- MGC gửi lệnh ModifyConnection tới đầu cuối thứ nhất.Quá trình kết nối thành

công sau khi hoàn tất các bước trên.

4.4.3 Thiết lập cuộc gọi

Hình 4.11: Thiết lập cuộc gọi giữa A và B

Trình tự thiết lập cuộc gọi giữa hai máy điện thoại A điện thoại B như sau:

- Khi máy điện thoại A được nhấc lên Gateway A gửi bản tin cho MGC

- Gateway A tạo âm mời quay số và nhận số bị gọi

- Số bị gọi được gửi cho MGC

Call AgentMedia Gateway Controller

Gateway A Gateway B

Analog Phone A

Analog Phone B

RTP/RTCP

MGCP MGCP


- MGC xác định định tuyến cuộc gọi như thế nào

MGC gửi lệnh cho Gateway B

- Gateway B đổ chuông ở máy B

- MGC gửi lệnh cho Gateway A và B tạo phiên kết nối RTP/RTCP

4.5 MEGACO

4.5.1 Giới thiệu về MEGACO

MEGACO là giao thức điều khiển cổng phương tiện nói chung, bao gồm cổng nội

hạt, trung kế trong mạng PSTN, giao diện ATM, giao diện thoại và dây analog, điện thoại

IP, các loại server… Với tính năng hỗ trợ rộng rãi các ứng dụng một cách mềm dẻo, đơn

giản và hiệu quả ở mức chi phí hợp lý, MEGACO sẽ là chuẩn được sử dụng trong mạng

thế hệ mới. MEGACO không bị ràng buộc với bất kỳ một giao thức điều khiển cuộc gọi

ngang cấp nào (ví dụ SIP hay H.323) và hoàn toàn tuỳ thuộc vào thiết kế của người quản

trị mạng. Kiến trúc của MEGACO dựa trên 3 lớp: lớp MGC, lớp MG, lớp MEGACO.

Hình 4.12: Kiến trúc điều khiển của MEGACO

Lớp MGC chứa tất cả các phần mềm điều khiển, xử lý cuộc gọi. Lớp này thực hiện

các đặc điểm ở mức cuộc gọi như phát triển cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, hội thoại hay

Líp MG

Líp giao thøc ®iÒu khiÓn MG

Líp ®iÒu khiÓn MG

Líp cæng b¸o hiÖu SG


hold. Lớp MGC cũng thực hiện giao tiếp với các MGC cũng như các thực thể ngang cấp

hay cấp dưới khác, MGC quản lý mọi thuộc tính trong quá trình giao tiếp.

Lớp MG thực hiện các kết nối lưu lượng đi và tới các mạng khác, tương tác với các

luồng lưu lượng này qua ứng dụng báo hiệu và sự kiện. Lớp MG cũng điều khiển các

thuộc tính thiết bị của cổng phương tiện (ví dụ như giao diện với người dùng). Lớp này

không hề biết gì về việc điều khiển các thuộc tính cuộc gọi và hoạt động theo sự điều

khiển của lớp MGC.

Lớp MEGACO/H.248 quy định cách thức mà lớp MGC điều khiển lớp MG.

4.5.2 Chức năng của giao thức MEGACO

Giao thức MEGACO/H.248 định nghĩa giao diện điều khiển của MGC đối với MG.

MEGACO cung cấp các chức năng sau:

- Điều khiển các loại MG khác nhau (TGW, RGW, AGW, MS...)

- Hỗ trợ đàm phán quyết định các thuộc tính cuộc gọi

- Có khả năng xử lý cuộc gọi đa người dùng

- Hỗ trợ QoS và đo lường lưu lượng (các thông tin thống kê sau mỗi kết nối)

- Thông báo lỗi giao thức, mạng, hay các thuộc tính cuộc gọi

Hình 4.13: Vị trí và chức năng của giao thức MEGACO/H.248


4.5.3 Vị trí của giao thức MEGACO trong mô hình OSI

Như chỉ ra trong hình 18, giao thức MEGACO thực hiện chức năng của mình ở 3

lớp trên cùng trong mô hình OSI: lớp ứng dụng, lớp trình diễn và lớp phiên

Hình 4.14: Giao thức MEGACO trong mô hình OSI

4.5.4 Hoạt động của giao thức MEGACO

Khi một đầu cuối nào đó nhấc máy và đinh thực hiện cuộc gọi, sự kiẹn offhook này

sẽ được phát hiện bởi MG quản lý nó. MG sẽ thông báo sự kiện này tới MGC trực thuộc,

MGC sẽ chỉ định MG này bằng một lệnh để gửi âm báo mời quay số tới đầu cuối đó,

đồng thời digitmap cũng được MG này cập nhật từ MGC, để phục vụ cho việc thu các

chữ số và gửi toàn bộ số được quay về MGC.

Giả sử đầu cuối bị gọi thuộc một MG khác nhưng cùng được quản lý bởi MGC trên.

Quá trình thiết lập liên kết được tiến hành theo 3 bước cơ bản sau:

- MGC yêu cầu MG thứ nhất thiết lập một kết nối tại điểm kết cuối thứ nhất.

MG này sẽ phân bổ tài nguyên cho kết nối yêu cầu và đáp ứng lại bằng bản tin

trả lời. Bản tin trả lời sẽ chứa các thông tin cần thiết để MG thứ hai có thể gửi

các bản tin một cách tin cậy tới liên kết vừa thiết lập. Các thông tin này có thể

là: địa chỉ IP, tên cổng UDP, TCP hay các thông tin đóng gói bản tin.

Lớp vật lý

Lớp ứng dụng

Lớp trình diễn

Lớp liên kết dữ liệu

Lớp phiên

Lớp truyền tải

Lớp mạng

H.248Mô hình OSI


- Tương tự, MGC cũng yêu cầu MG thứ hai thiết lập một liên kết ở điểm kết

cuối thứ hai. MG này phân bổ tài nguyên cho kết nối này trên cơ sở các thông

tin trong bản tin đáp ứng của MG thứ nhất. Tới lượt, MG thứ hai cũng đáp ứng

lại bằng bản tin chứa các thông tin cần thiết nhằm đảm bảo MG thứ nhất có thể

gửi các bản tin một cách tin cậy tới liên kết vừa thiết lập bởi MG thứ hai.

- Các thông tin trong bản tin đáp ứng của MG thứ hai sẽ được gửi tới MG

thư nhất. Khi này liên kết đã được thiết lập, quá trình truyền thông có thể diễn

ra theo hai chiều. Lưu lượng được truyền tải nhờ các giao thức RTP hay RTCP.

Trong trường hợp hai MG được quản lý bởi 2 MGC khác nhau, các MGC này sẽ

trao đổi các thông tin báo hiệu thông qua một giao thức báo hiệu từ MGC tới MGC (có

thể là SIP hay H.323) để đảm bảo việc đồng bộ trong việc thiết lập kết nối tới hai điểm

kết cuối.

Hình 4.15: Mô tả cuộc gọi MEGACO

Khi liên kết đã được thiết lập, các tham số của nó được giám sát bởi MGC và có thể

được thay đổi dưới các lệnh của MGC (ví dụ như thêm một kết cuối vào liên kết).


PHẦN II. GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM

CHƯƠNG 5. GIẢI PHÁP CỦA HÃNG ALCATEL

5.1 Kiến trúc NGN của Alcatel

Alcatel đưa ra kiến trúc NGN với các lớp như sau (hình 5.1 ):

- Lớp truy nhập và truyền tải

- Lớp truyền thông

- Lớp điều khiển

- Lớp dịch vụ mạng

Hình 5.1 Kiến trúc NGN của Alcatel

Kiến trúc mạng NGN sử dụng mạng cơ sở gói để truyền tải thoại và dữ liệu. Mô

hình này thực hiện chia tách các khối của tổng đài hiện tại thành các lớp mạng riêng rẽ,

liên kết với nhau qua các giao diện tiêu chuẩn mở. Sự thông minh của phần mềm xử lý

cuộc gọi trong tổng đài PSTN được tách riêng ra khỏi phần cứng ma trận chuyển mạch,

và được đặt trong một thiết bị riêng biệt gọi là chuyển mạch mềm hay MGC. Chuyển

mạch mềm hoạt động như một thành phần điều khiển trong lớp điều khiển của kiến trúc

NGN. Các giao diện mở trong các ứng dụng mạng IN và các máy chủ ứng dụng mới dễ

dàng cung cấp dịch vụ, đảm bảo thời gian tiếp cận thị trường nhanh.


Ở lớp truyền thông, các cổng truyền thông (Gateway) được đưa vào để tương thích

thoại và các phương tiện khác với mạng truyền tải gói. Các cổng phương tiện (MG) được

sử dụng để giao tiếp hoặc với thiết bị đầu cuối của người sử dụng (cổng thường trú RG),

với các mạng truy nhập (cổng truy nhập AG) hoặc với PSTN (cổng trung kế TG). Các

máy chủ phương tiện đặc biệt thực hiện nhiều chức năng khác nhau như: cung cấp âm

mời quay số hay các bản tin thông báo. Các chức năng ưu việt hơn của các máy chủ

phương tiện như đáp ứng thoại tương tác, chuyển đổi văn bản - thoại hay thoại - văn bản.

Các giao diện mở của NGN cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng.

Đồng thời, các giao diện này tạo thuận lợi cho việc đưa vào các mô hình kinh doanh mới

nhờ chia tách chuỗi giá trị hiện nay thành một số dịch vụ được cung cấp bởi nhiều nhà

cung cấp khác nhau.

Lớp điều khiển là các chuyển mạch mềm điều khiển các kết nối, phân phát dịch vụ

theo các máy chủ ứng dụng. Chuyển mạch mềm là thành phần quan trọng trong mạng

NGN. Giải pháp chuyển mạch mềm của Alcatel có khả năng thúc đẩy các tính năng của

công nghệ truy nhập băng rộng (như ADSL), mở ra các dịch vụ mới kết hợp thoại, dữ liệu

và đa phương tiện.

Đối với mạng đang tồn tại và mạng gói có định hướng, giải pháp là thực hiện cải

tiến các sản phẩm Alcatel 1000 và thêm vào bộ điều khiển cổng phương tiện MGC để tiến

tới NGN. Hợp nhất mạng PSTN có thể thực hiện được bởi chuyển mạch mềm Alcatel

1000 softswitch là giải pháp lai ghép TDM/NGN.

Lớp này cho phép:

- Cung cấp thoại tới người dùng NGN đảm bảo tính liên tục về tài chính cho các

nhà khai thác, dễ dàng tối ưu mạng, hợp nhất và chuyển dịch.

- Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ thoại và tất cả các chức năng, thoả mãn sự

mong chờ của nhà khai thác và người sử dụng.

- Thúc đẩy đầu tư vào cơ sở hạ tầng hiện có, tận dụng các đơn vị thuê bao xa

(nguồn đầu tư khá lớn) đã được lắp đặt.

Các cổng truyền thông thực hiện biến đổi luồng dữ liệu, cho phép các mạng khác

nhau hội thoại với nhau. Các cổng truyền thông của Alcatel cho phép liên kết mềm dẻo,

không xung đột (trouble - free) giữa các kiểu mạng khác nhau.


5.2 Giải pháp chuyển dịch NGN của Alcatel

Kiến trúc mới NGN đã tạo cơ hội không chỉ tăng lợi nhuận mà còn giảm chi phí

khai thác và đầu tư. Đối với các nhà khai thác mới vấn đề chuyển dịch NGN không phải

là áp lực, bởi họ có thể chọn giải pháp NGN thoại và dữ liệu hội tụ để cung cấp các dịch

vụ thoại và dữ liệu tiên tiến. Song đối với những nhà cung cấp dịch vụ có uy tín sẽ phải

cân nhắc hạ tầng TDM đã có và phải đối mặt với quyết định khó khăn là: liệu nâng cấp

các chuyển mạch kênh có sẵn để tối ưu đầu tư về thiết bị chuyển mạch và xây dựng một

mạng NGN xếp chồng, hay thay thế các chuyển mạch kênh hiện có bằng công nghệ mới.

Đồng thời, họ cũng phải xem xét ảnh hưởng của việc tăng lưu lượng Internet quay số với

thời gian chiếm dùng lớn, gây nghẽn cổ chai trong các mạng chuyển mạch kênh được xây

dựng để xử lý lưu lượng thoại với thời gian chiếm dùng nhỏ hơn nhiều. Để tiếp tục cạnh

tranh các nhà khai thác cần tìm cách cung cấp các dịch vụ mới cho khách hàng của mình

trong thời kỳ chuyển dịch mạng hiện có lên NGN hoàn toàn.

Do không có một khuyến nghị chung về việc làm cách nào hay khi nào thì chuyển

dịch mạng. Cho nên, chiến lược chuyển dịch lên NGN sẽ phụ thuộc vào điều kiện mạng

hiện có, các yêu cầu của khách hàng mà các nhà khai thác mạng đặt ra mục tiêu và kế

hoạch mở rộng trong tương lai.

5.2.1 Cải tiến chuyển mạch kênh

Các nhà cung cấp dịch vụ đang khai thác các tổng đài Alcatel 1000, có thể nâng cấp

các hệ thống hiện có để chuyển dịch sang NGN. Các tổng đài Alcatel 1000 có thể được

mở rộng để hoạt động trong môi trường NGN dựa trên chuyển mạch gói như hình 5.2.

Những sự mở rộng này bao gồm các cổng thoại qua gói VoPG (Voice over Packet

Gateway) kết hợp từ bên ngoài (cho giao thức IP hoặc ATM) và ma trận chuyển mạch

băng rộng dựa trên gói. Việc kích hoạt và ngừng kích hoạt dựa trên WEB do thuê bao

điều khiển cũng như việc quản lý các dịch vụ thoại tiên tiến cung cấp cho thuê bao độ linh

hoạt đáng kể, trong khi đó lại giảm được chi phí vận hành cho nhà khai thác.


Hình 5.2 Cải tiến Alcatel 1000

Tiếp theo các tổng đài Alcatel 1000 được phát triển để trở thành một khối kiến trúc

NGN cơ bản, hoạt động như chuyển mạch mềm (ứng dụng tổng đài cấp 4/ cấp 5), hoặc

như một cổng truy nhập do một chuyển mạch mềm bên ngoài điều khiển. Mục đích là

thực hiện quá trình chuyển dịch một cách nhịp nhàng, tối thiểu sự ngưng trệ kinh doanh

của các nhà khai thác.

Hình 5.3: A1000 E10 tiến tới A1000 Softswitch

5.2.2 Giải pháp "giảm tải" PSTN

availablenow

availablenow

Alcatel 1000 E10Multiservice Switch

Alcatel 1000 MM E10Next Generation Switch

Alcatel 1000 Softswitch Packet

TDMTDM

TDM/ATMTDM/ATM

TDM/ATM/IPTDM/ATM/IP

Circuit


Lưu lượng Internet quay số tăng đã tạo các nút cổ chai trong mạng điện thoại, làm

phát sinh các vấn đề về dung lượng và chất lượng đối với lưu lượng thoại. Các nhà khai

thác có uy tín đang phải đương đầu với việc mở rộng mạng điện thoại bằng các thiết bị

truyền thống để bù lưu lượng dựa trên gói này. Việc giảm tải (offload) PSTN sẽ chuyển

lưu lượng dành cho nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) ra khỏi mạng PSTN tại một điểm

sớm nhất sang mạng gói trục chính để tới ISP.

Giải pháp giảm tải PSTN của Alcatel cho các mạng băng hẹp dựa trên sự kết hợp

cổng báo hiệu cuộc gọi CSG 5424 và máy chủ truy nhập từ xa RAS 7410. Các cuộc gọi

Internet từ PSTN được định tuyến qua một RAS gần nhất tới mạng số liệu dựa trên ATM

hoặc IP sử dụng các đường trung kế liên kết thiết bị giá rẻ giữa tổng đài nội hạt và RAS.

Trung tâm quản lý dịch vụ SMC Alcatel 5737 cung cấp một tập tính năng quản lý

của mạng riêng ảo VPN mở cho nhà cung cấp dịch vụ, người mong muốn tận dụng mạng

hiện có để mở các dịch vụ truy nhập thương mại trọn gói.

Giải pháp chuyển dịch này đạt được bằng cách bổ sung thêm những khả năng mới,

bao gồm tính năng của “gatekeeper” để biến đổi số điện thoại sang địa chỉ IP.

Hình 5.4: Giảm tải PSTN sử dụng cổng báo hiệu và trung tâm quản lý dịch vụ

5.2.3 Giảm tải PSTN thông qua truy nhập băng rộng

Một cách giảm tải cho lưu lượng quay số Internet trực tiếp trong khi lợi nhuận từ

khách hàng đầu cuối vẫn tăng là cung cấp dịch vụ truy nhập Internet băng rộng, chẳng


hạn dựa trên công nghệ đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL. Với công nghệ

này, đường dây điện thoại và dây dẫn modem số liệu được kết hợp lại trên một truy nhập

dây đồng đơn tại nhà thuê bao và được chia tách nhờ bộ phân chia tại bộ ghép kênh truy

nhâp đường thuê bao số DSLAM. Lưu lượng thoại được gửi chuyển tiếp tới các tổng đài

chuyển mạch kênh truyền thống, trong khi lưu lượng dữ liệu được chuyển tiếp tới mạng

gói. Giải pháp này tạo ra thêm lợi nhuận không chỉ từ truy nhập băng rộng mà còn từ các

dịch vụ tiên tiến mới có thể được thực hiện qua truy nhập này. Cuối cùng, sự chuyển dịch

lưu lượng thoại sang NGN có thể đạt được bằng việc triển khai chuyển mạch mềm kết

hợp với các cổng truy nhập.

5.2.4 Truy nhập đa dịch vụ

Nút truy nhập đa dịch vụ của Alcatel cho phép nhà khai thác cung cấp bất kỳ sự kết

hợp nào của thoại băng hẹp và băng rộng DSL, cùng các dịch vụ dữ liệu cho khách hàng.

Thông thường các nút đa truy nhập đa dịch vụ cần được triển khai ngay từ bây giờ, vì xu

hướng tất yếu là các thuê bao PSTN rồi đây sẽ chuyển sang NGN.

Giao diện mở V5/GR.303 cung cấp kết nối tới các mạng thoại hiện có, các dịch vụ

băng rộng được hỗ trợ bởi các giao diện kết nối tới các mạng SDH, PDH và ATM. Khi

được triển khai trong môi trường NGN, cổng truy nhập Litespan-1540 kết hợp với VoIP

cho phép chuyển mạch mềm điều khiển các dịch vụ qua mạng IP/ATM như hình dưới đây

Hình 5.5: Alcatel 1000 softswitch


5.2.5 Giải pháp NGN cấp 4

Giải pháp này tập trung vào nhu cầu của nhà khai thác thay thế các tổng đài cấp 4 lỗi

thời hoặc triển khai mạng xếp chồng NGN để xử lý sự gia tăng của lưu lượng thoại trên

mạng đường trục. Điểm quan trọng là chuyển mạch mềm có thể thay thế triệt để và khả

thi cho các tổng đài chuyển mạch kênh cấp 4 và cấp 5 đang tồn tại trong khi vẫn hỗ trợ

một phạm vi rộng các dịch vụ gia tăng giá trị mới. Nó cho phép nhà khai thác triển khai

một NGN xếp chồng lên mạng chuyển mạch kênh cấp 5 đã cũ để xử lý lượng thuê bao rất

lớn trong các khu vực đặc biệt trong vùng phục vụ. Một chuyển mạch mềm có thể đồng

thời phục vụ cho nhiều khu vực nói trên, tạo thuận lợi cho xếp chồng. Về nguyên tắc, một

chuyển mạch mềm có thể hoặc triển khai tại biên của một mạng lớn hoặc trong lõi của

một mạng nhỏ. Ngược lại với chuyển mạch kênh, các chuyển mạch mềm có thể phục vụ

tất cả các thiết bị đầu cuối: các máy điện thoại tiêu chuẩn, các máy điện thoại IP, các đầu

cuối đa phương tiện mới và các máy tính cá nhân PC hoặc được kết nối trực tiếp với

mạng số liệu, hoặc qua các cổng truyền thông.

Hình 5.6: Giải pháp NGN cấp 4 của Alcatel

5.3 Giải pháp cải tiến chuyển mạch kênh

5.3.1 Mạng hiện tại

Các mạng hiện nay được bố trí xung quanh 2 thành phần truyền tải khác nhau: một

cho thoại và một cho dữ liệu, như hình 5.7.


Hình 5.7: Mạng hiện nay

Việc tối ưu các mạng này có thể đạt được, khi có nhu cầu, nhờ giai đoạn hợp nhất.

Đối với các mạng A1000E10, Alcatel đã đưa ra hệ thống A1000 MME10. Hệ thống này

hoàn toàn tương thích với A1000E10 về mặt các dịch vụ và các giao diện hoạt động (IN,

OSS, tính cước,…) cũng như các hệ thông truy nhập (như các CSN), sử dụng lại phần

mềm A1000E10. Năng lực xử lý của hệ thống rất lớn so với các hệ thống E10 trước đây,

lên đến 8 triệu BHCA, dung lượng chuyển mạch 16000 PCM, tốc độ chuyển mạch ATM

có thể lên tới 80 Gbit/s.

Acatel giới thiệu các chuyển mạch đa dịch vụ, đa phương tiện 1000 MM E10 và

Alcatel 1000 Softswitch cho giải pháp xây dựng mạng NGN. Trong đó họ sản phẩm 1000

MM E10 là các hệ thống cơ sở để xây dựng mạng viễn thông thế hệ mới từ mạng hiện có.

5.3.2 Bước đầu tiên tiến đến hội tụ thoại - dữ liệu ở mức truy nhập

Cải tiến đầu tiên ở các mạng hiện có tiến đến hội tụ thoại - dữ liệu đang diễn ra, ở

mức truy nhập, sử dụng thành công đường thuê bao. Bước này dựa trên việc triển khai đại

trà các tính năng của ADSL. Alcatel đề xuất các giải pháp đứng riêng (như, với thiết bị

Alcatel 7300 ASAM, hoặc Alcatel 1540 Litespan) hoặc tích hợp (như, với Alcatel 1000

CSNMM), như hình 5.8 .

IP or ATM Packet BackboneCoporate

LAN

RSU

POST

ISDN

LEX TEX

S/R

TGWTGWNASNAS

GKGK

BASBAS

BASBAS

V90Modulation

DSLAM

Voi

ceD

ata

Access Edge

Core

ADSL

Splitter


Hình 5.8: Hội tụ thoại - dữ liệu ở mức truy nhập

5.3.3 Bổ sung tính năng MGC vào A1000 MM E10

Việc đưa vào tính năng MGC trong A1000 MM E10 mang lại cơ hội cho các nhà

khai thác chuyển dịch nhịp nhàng tiến tới NGN từ hạ tầng cơ sở lắp đặt hiện có, đảm bảo

tính liên tục của các dịch vụ. Khi đó, hệ thống chuyển mạch cũ tiếp tục hoạt động trong

môi trường TDM trong khi được tăng cường tính năng MGC.

Hình 5.9: Bổ sung chức năng MGC

Transit Voice Backbone

Data Backbone

CSNMM LEX

Alcatel 1000 MM E10

DSLAM

Litespan

DataVoice

CallControl

CallControl

MGCFunction

MGCFunction

Alcatel 1000 MM E10Next Generation Switch

PSTN PSTN

CallControl

with MGC

CallControl

with MGC

Alcatel 1000 Softswitch(Media Gateway Controller)

NGN

Voice SwitchVoice Switch Voice Switch + SoftSwitchVoice Switch + SoftSwitch


Tính năng này cho phép điều khiển các cổng bổ sung liên kết với đơn vị truy nhập

hiện có (hoặc trung kế) tới mạng gói. Kết quả hình thành chuyển mạch tiên tiến A1000

MM E10 với tính năng của MGC như hình dưới đây.

Hình 5.10: Bổ sung tính năng MGC trong A1000 MM E10

Giải pháp này cho phép chuyển giao lưu lượng thoại từ môi trường TDM sang môi

trường dữ liệu, trong khi vẫn duy trì độ sẵn sàng các dịch vụ của người dùng đầu cuối

hiện có cũng như các giao diện điều khiển và quản lý. Như chỉ ra ở hình 5.10, nguồn đầu

tư vào tất cả RSU sẵn có (cũng như trong lõi chuyển mạch) được bảo toàn.

Hình 5.11: CSN trong A1000 MM E10 MGC

Alcatel 1000 MM E10 with MGC

MGMG

MGMG

MGMG

MGMG

Same Connection Unit Same Service

VoIP Backbone

Voice (TDM) Backbone

Data Network

OtherMGC

TGW

E10 MM(+MGC)

OtherLEX/TEX C-AGW AGW

POTS / ISDNRSU

POTS / ISDNCSN

POTS / ISDN

CSN

POTS / ISDN

CSN MM

POTS / ISDNand ADSL

CSN MM

POTS / ISDNand ADSL

PSTN

ISUP

BICC

H.248H.248

H.248

TDM – Connected Subscriber NGN – Connected Subscriber


Alcatel 1000MM E10 MGC đảm bảo :

- Sự cải tiến mạng mềm dẻo, không phá vỡ và suy giảm dịch vụ. Cho phép đưa

vào truyền tải VoP nhịp nhàng trong vòng nội hạt, đối với việc mở rộng mạng

(kết nối các đơn vị thuê bao mới tới mạng đường trục gói) và việc chuyển dịch

mạng (kết nối các đơn vị thuê bao hiện có với mạng đường trục gói).

- Tính liên tục về tính năng và các dịch vụ. từ vị trí của người dùng đầu cuối, các

dịch vụ thoại là như nhau, bất kể RSU nào mà thuê bao kết nối tới.

- Bảo toàn vốn đầu tư khi cải tiến lên NGN, nhờ việc sử dụng lại các hệ thống

chuyển mạch hiện có (gồm các đơn vị kết nối thuê bao) cũng như các thiết bị

ngoài, như các điểm điều khiển dịch vụ IN (với giao diện INAP), các trung tâm

quản lý mạng hoặc các hệ thống chăm sóc khách hàng và tính cước.

5.3.4 Liên kết với các thuê bao IP (H.323 hoặc SIP).

Song song với việc cải tiến PSTN tiến lên NGN, các kiểu thuê bao mới đang xuất

hiện: các thuê bao IP (sử dụng giao thức H.323 hoặc SIP). Các thuê bao này được kết nối

trực tiếp tới mạng IP (qua LAN hợp nhất, truy nhập Internet quay số, hoặc qua xDSL...)

và có thể kích hoạt các dịch vụ đa phương tiện. Khi đó các thuê bao này sẽ được điều

khiển bởi máy chủ cuộc gọi băng rộng (BB) đứng tách riêng (như Alcatel 5020), hỗ trợ

các ứng dụng đa phương tiện.

Hình 5.12: Liên kết với thuê bao IP

Mặc dù 2 môi trường được xây dựng song song, song thuê bao của môi trường này

phải có khả năng thông tin với thuê bao của môi trường kia (chỉ có cuộc gọi thoại do một

PSTNIDSNPOTS

H.248

E10MGC

OtherMGC

BB Call Server

Other BB Call Server

TGW MGWAGW

H.323 or SIP

SIP BICC

IP-Phone or PC(H.323 or SIP)

H.323 or SIP IP

ISUP

ISDNPOTSV5.2 orCSN-Sig

CSN or V5.2


trong hai người dùng đầu cuối là băng hẹp). Đối với liên kết này, tính năng MGC của

Alcatel 1000 MM E10 sẽ hỗ trợ giao thức SIP (SIP-kết nối cho các cuộc gọi thoại).

5.4 Tổng quan về Alcatel 1000 MM E10 MGC

5.4.1 Tổng quan chức năng

Alcatel 1000 MM E10 MGC cho phép đưa nhịp nhàng truyền tải VoP vào vòng nội

hạt, với tính liên tục của các dịch vụ tổng đài cấp 4 và cấp 5. Thêm vào các giao diện

trung kế TDM, các giao diện trung kế VoATM tích hợp và các đơn vị kết nối thuê bao

(CSN, V5.2 AN, PRA), Alcatel 1000 MME10 MGC có thể điều khiển các giao diện trung

kế TDM và các đơn vị truy nhập thuê bao được kết nối tới mạng đường trục gói qua các

cổng phương tiện.

Tổng đài được tăng cường tính năng MGC cấp 5 như hình 5.12, với môi trường

TDM ở phía trên và kết nối tới mạng đường trục VoP ở phía dưới của hình vẽ.

Hình 5.13: A1000 MM E10 MGC

Một số CSN được kết nối tới đường trục VoP qua cổng phương tiện, mà không ảnh

hưởng gì đến CSN này. Báo hiệu của CSN sẽ được gửi (qua SIGTRAN) qua mạng

đường trục VoP tới Alcatel 1000 MM E10 MGC, điều này đảm bảo khả năng điều khiển

của CSN. Tương tự như vậy đối với V5.2 AN và PRA. Dù CSN có được kết nối đến cổng

PSTN

SS7

PSTN

SS7


hay không, Alcatel 1000 MME10 MGC thu nhận báo hiệu từ thuê bao (hoặc tách biệt từ

mạng), và xử lý việc thiết lập cuộc gọi và các dịch vụ cũng như vậy.

Alcatel 1000 MM E10 MGC gửi các lệnh kết nối H.248 tới cổng khi cổng này có

liên quan đến cuộc gọi. Trong trường hợp, cuộc gọi được định tuyến qua mạng đường trục

VoP với cổng được điều khiển bởi MGC khác, báo hiệu BICC được sử dụng giữa hai

MGC này. Các cổng được sử dụng trong giải pháp này là các cổng chuẩn H.248.

Cuộc gọi thuần trong NGN (giữa hai đầu cuối NGN), thoại chỉ được truyền tải qua

mạng đường trục gói, cho phép tối ưu các tài nguyên mạng toàn cầu. Đối với các cuộc gọi

cố định (giữa đầu cuối NGN và TDM), cổng được kết nối tới Alcatel 1000 MM E10

MGC được sử dụng để gói hoá thoại.

Chỉ có tính năng MGC được đưa vào là phần mềm mới trong phần mềm hoạt động

của tổng đài đã lắp đặt. Do vậy, Alcatel 1000 MME10 MGC có thể coi như là tổng đài

cấp 5 hoặc cấp 4. Cấu hình tổng đài cấp 4 bổ sung cấu hình tổng đài cấp 5, như hình 5.13.

Hình 5.14: A1000 MM E10 - ứng dụng cấp 4

5.4.2 Kiến trúc chung

Chức năng MGC được đóng gói trong phần mềm mới gọi là phần mềm MGC

(MLMGI), và được cài đặt trong trạm SMB. Phần mềm mới này sẽ gửi các lệnh H.248 tới

PSTN

SS7

PSTN

SS7


các MG có liên quan đến quá trình thiết lập, đàm thoại, giải phóng của một cuộc gọi nào

đó (Hình 5.14).

Nguyên lý chính như sau :

Đưa vào ứng dụng MLMGI. MLMGI bao gồm tất cả các chức năng cần thiết giao

tiếp các MG: giao tiếp điều khiển cuộc gọi, xử lý MG/các thiết bị đầu cuối, API

của giao thức H.248. Tất cả các lớp giao tiếp được thực hiện trên SMB, bao

gồm chồng giao thức H.248.

Sử dụng chức năng điều khiển cuộc gọi hiện có, tối thiểu sự thay đổi.

Nâng cấp các cơ chế thông tin IP : bổ sung chức năng đánh địa chỉ hệ thống của IP

đối với các địa chỉ IP riêng hiện có.

Hình 5.15: Kiến trúc chung của Alcatel 1000 MM E10 MGC

* Chức năng của MLMGI

Thực hiện xử lý toàn bộ lưu lượng có liên quan tới các cuộc gọi NGN. Cụ thể :

Remotesubscribers

CSN

PRA

TMN

SMM

SDHSTM1

To externalOS-IS

PSTNPCM

New E10 MMNew E10 MM

New E10 MGCNew E10 MGC

IPNetwork

ATMNetwork

SMB

Unix Servers

SMBSMB

Term &ConnectControl

H.248 /MEGACO

Stack

MLMGI Software

H.248

•

LAN

SMA

SMT SMT

Access

RCP

TUSDH

Network

TUSDH

TUTranscoder

STSSTS

ATMSwitching

Matrix

CSN

AN

PDHor SDH

PCM

GSM/BSS

V5.2

“A”Fixed-radiosubscribers

GSM subscribers

UTRANUMTS

subscribers

ATM

• • •••

•

TUVoATM


Xử lý báo hiệu H.248

Liên kết giữa nguồn tài nguyên bên trong UR/EQT

Ở một phía với MG/thiết bị đầu cuối tiêu chuẩn bên ngoài ở phía bên kia.

Phần mềm MLMGI được phân tách trên một thành phần chính và một số thành phần phụ

của SMB. Mỗi thành phần phụ chạy trên một bảng xử lý.

5.4.3 Báo hiệu trong A1000 MM E10 MGC

Alcatel 1000 MME10 MGC đề xuất các giao thức sau:

- H.248: để điều khiển các cổng trung kế bên ngoài. Các bản tin H.248 được gửi

nhận qua mạng IP.

- BICC-CS2: cho phép liên kết hoạt động với các chuyển mạch mềm khác để điều

khiển các cuộc gọi với phần tải tin được xử lý qua mạng đường trục IP.

- ISUP V3 + các tương thích quốc gia.

- CSN hoặc giao thức điều khiển AN V5.2 hoặc giao thức điều khiển PRA Q.931

để điều khiển các đơn vị kết nối thuê bao được kết nối tới lõi.

Điều khiển các cuộc gọi vào/ra/chuyển tiếp sử dụng trung kế TDM hoặc kết nối tới

tổng đài hoặc kết nối tới cổng phương tiện được điều khiển bởi Alcatel 1000 MM E10

MGC.

5.4.3.1 Giao thức báo hiệu H.248

Hình 5.16: Giao thức báo hiệu H.248

PSTN

PSTN

A1000 SS

TGW TGW

TDM

TDMIP

H.248

SS7

SS7

Signalling path

Voice path

H.248


5.4.3.2 Giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi độc lập với tải tin BICC

Là giao thức báo hiệu dựa trên ISUP, được sử dụng để hỗ trợ dịch vụ ISDN băng

hẹp qua mạng đường trục băng rộng mà không gây phiền phức với các giao diện với

mạng hiện tại và các dịch vụ đầu cuối - đầu cuối. Được khuyến nghị bởi ITU-T, BICC

được thiết kế để hoàn toàn tương thích với mạng hiện có và với bất kỳ hệ thống nào khả

năng truyền các bản tin thoại.

BICC hỗ trợ các dịch vụ băng hẹp độc lập với công nghệ truyền tải bản tin tải tin và

báo hiệu. Các bản tin BICC chứa thông tin điều khiển cuộc gọi và điều khiển tải tin.

BICC được phát triển để có thể hoạt động được với bất kỳ tải tin nào như :

Phương thức truyền tải không đồng bộ ATM, đề cập tới BICC - CS1, cũng có sẵn

trong A1000 MM E10.

Các công nghệ IP (BICC- CS2).

5.6 Lưu đồ cuộc gọi ví dụ

Hình 5.17: Xử lý cuộc gọi lại trong A1000 MM E10 MGC

POTS

ISDN A1000 Softswitch NGN

SwitchSS7

PSTN

CSN

SS7

IP or ATM Network

TGW TGW

BICC CS2

H.248H.248

ISUP

ISUP

Set-Up

PCM

(Voice) VoP

PCM


Hình 5.18: Lưu đồ cuộc gọi lai trong A1000 MM E10 MGC

Trong sơ đồ có :

ISUP NGN đầu vào tới BICC đầu ra

BICC đầu vào tới ISUP NGN đầu ra.

Ý nghĩa của ISUP NGN tương ứng với các kiểu cuộc gọi mà tại đó báo hiệu ISUP được gửi/

nhận tới lõi của Alcatel 1000 MME10 MGC và kênh thoại (TDM) được kết nối tới TGW.

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 6. Giải pháp của hãng Siemens

CHƯƠNG 6. GIẢI PHÁP CỦA HÃNG SIEMENS

6.1 Kiến trúc NGN của Siemens

Giải pháp xây dựng mạng thế hệ mới của Siemens có tên là SURPASS. Theo quan

điểm của Siemens, khi xây dựng mạng thế hệ mới (NGN) ta dựa trên 4 khía cạnh sau:

- Chuyển mạch thế hệ mới

- Truy nhập thế hệ mới

- Truyền tải (quang) thế hệ mới

- Mạng quản lý thế hệ mới

Trong phần này ta chỉ xét đến 3 phần trừ phần truyền tải quang thế hệ mới. Với phần

truyền tải quang thế hệ mới thì nội dung chính của nó chỉ là sử dụng công nghệ quang tiên

tiến để truyền thông tin với tốc độ cao trong mạng thế hệ mới.

Giải pháp mạng thế hệ mới của Siemens được thể hiện trong hình sau:

Hình 6.1: Giải pháp SURPASS của Siemens


6.2 Chuyển mạch thế hệ mới

Cấu trúc chuyển mạch của SURPASS dựa theo mô hình MSF (Multiservice

Switching Forum) đưa ra. Ta xem xét các yếu tố sau:

6.2.1 Trung kế ảo (Virtual trunking)

Đây là giải pháp mà SURPASS đưa ra cho cấu trúc và các ứng dụng của mạng

truyền tải lõi, đường trục (backbone). Giải pháp này cho phép mạng vẫn hoạt động tốt khi

mạng được mở rộng và phục vụ cho một lượng lưu lượng lớn hơn.

Giải pháp này cho phép thoại và dữ liệu cùng được tích hợp trên một cơ sở hạ tầng

duy nhất.

Hinh 6.2: Giải pháp trung kế ảo

Đặc điểm nổi bật của giải pháp trung kế ảo là nó có khả năng tính toán tất cả các

thông số quan trọng của mạng. Những thông số này bao gồm: số kết nối tối đa có thể

phục vụ cùng lúc, cung cấp đặc tính cho từng thuê bao, sự linh hoạt về băng thông (băng

thông sẽ được cung cấp khác nhau tuỳ thuộc vào dịch vụ), các kết nối báo hiệu, khả năng

xử lý và đặc biệt là việc cung cấp chất lượng QoS tối ưu theo yêu cầu.

Đây là giải pháp tối ưu bởi những lý do chính sau:


Cung cấp tất cả các dịch vụ của các mạng PSTN và ISDN đồng thời hoạt động

trong suốt so với các mạng này.

Là cầu nối cho mạng lõi NGN với các mạng hiện tại bao gồm mạng PSTN,

ISDN, mạng di động…

Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành.

6.2.2 Chuyển mạch gói nội hạt (Packet Local Switch)

Đây là giải pháp xây dựng NGN ở cấp độ chuyển mạch lớp 5 hay chuyển mạch nội

hạt. Điểm nổi bật của giải pháp này chính là việc đưa chuyển mạch nội hạt này vào bất cứ

topo mạng nào đều cũng có thể hoạt động tốt. Và có thể nối tất cả các dạng thuê bao một

cách tiết kiệm và hiệu quả tới NGN đồng thời cung cấp sẵn nhiều giao diện mở để có thể

hoạt động với các thành phần khác của mạng.

Hình 6.3: Giải pháp chuyển mạch nội hạt của Siemens

6.2.3 Truyền thoại qua mạng băng thông rộng

SURPASS đưa ra giải pháp này nhằm cung cấp dịch vụ thoại và dịch vụ thế hệ mới

sử dụng truy nhập tốc độ cao tới các thuê bao dưa trên gói (Packet-based). Giải pháp này

bao gồm tập đặc tính tốt nhất của PSTN, độ tin cậy cao với băng thông lớn, sự linh hoạt

và các giao diện mở để giao tiếp với mạng gói. Nó có thể cung cấp VoDSL, VoCable và

đặc biệt là VoAnyNet.


Đặc điểm nổi bật của giải pháp này là cho phép sử dụng nhiều dịch vụ trên một

đường dây truy nhập đơn, cho phép sử dụng một bộ điểu khiển đa chức năng (chuyển

mạch mềm softswitch) và có thể được sử dụng với bất kỳ phương tiện truyền tải nào.

Một sản phẩm cung cấp dịch vụ VoCable là SURPASS hiQ8000. Có thể coi

hiQ8000 là một phần trong chuyển mạch mềm.

6.2.4 Báo hiệu

Giải pháp của SURPASS đưa ra là Signalling Overlay Network. Giải pháp này cho

phép truyền nhiều báo hiệu, đặc biệt là báo hiệu số 7 qua NGN. Ngoài ra nó còn cho phép

dễ dàng nâng cấp khả năng và các đặc tính hoạt động mà không cần quan tâm đến quá

trình báo hiệu.

Sản phẩm này có tên là hiS.

6.2.5 Các ứng dụng thế hệ mới

Đây chính là các server hay phần mềm mở mà SURPASS cung cấp cho nhà vận

hành để tạo ra các đặc tính mới cho dịch vụ hay tạo ra các dịch vụ mới cho khách hàng.

6.3 Một số sản phẩm của SIEMENS

6.3.1 SURPASS hiG 1000

6.3.1.1 Giới thiệu

Cổng SURPASS hiG 1000 có nhiệm vụ liên kết mạng chuyển mạch kênh (TDM) và

mạng chuyển mạch gói bằng cách chuyển các luồng phương tiện từ một mạng (mạng

PSTN) sang một mạng khác (mạng IP). SURPASS hiG 1000 là cổng băng hẹp và nó được

sử dụng chủ yếu trong giải pháp trung kế ảo (Virtual Trunking) và thoại lớp truyền tải

(Carrier Class Dial), nhưng nó cũng là một phần của giải pháp chuyển mạch nội hạt thế hệ

mới và các ứng dụng đa phương tiện.

SURPASS hiG 1000 có thể làm việc như một RAS băng hẹp hoặc cổng VoIP. Cả

hai chức năng đều được cung cấp giống như giải pháp vật lý của các cổng chung. Với

chức năng cổng chung, SURPASS hiG 1000 cho phép mỗi cổng có cấu hình động như

cổng quay số hoặc VoIP trong một cuộc gọi khi cuộc gọi cho phép. Cấu hình cổng được

hình thành căn cứ trên số đã gọi.


Trong chức năng VoIP, tất cả các kết nối tải tin khác như Fax, ISDN qua IP cũng

được hỗ trợ.

Khi là cổng quay số, SURPASS hiG 1000 hỗ trợ máy chủ truy nhập từ xa (RAS) và

các chức năng bộ tập trung truy nhập L2TP. Với các chức năng đó, Multi-ISP và VPN

cũng được hỗ trợ.

6.3.1.2 Mô tả chức năng

SURPASS hiG 1000 là tổng thể của 4 khối chức năng: Modem Pool Card (MoPC),

Packet Hub (PHub), Ethernet Switch type A (ESA) và tùy chọn vùng rộng SDH tích hợp,

cung cấp giao diện STM-1 cho mạng PSTN. Hình 6.4 cho thấy sự điều hoà của

SURPASS hiG 1000 giữa đường trục của PSTN và IP

Hình 6.4: Tổng quan chức năng của SURPASS hiG 1000

Giao diện tới PSTN có thể là STM-1 sử dụng thiết bị SDH tích hợp hoặc kết cuối

trực tiếp luồng E1 tại MoPC. Với VoIP các gói IP được gửi trực tiếp lên đường trục IP

qua chuyển mạch Ethernet. Dữ liệu nhận được từ thuê bao RAS được gửi tới Phub và qua

xử lý ở bên trong kết nối ATM tốc độ bít cao.

Khối chức năng Phub chịu trách nhiệm xử lý lưu lượng RAS nhận được từ MoPCs

và nó là giao diện để điều khiển cuộc gọi và quản lý mạng. SURPASS hiG 1000 được

điều khiển từ MGC qua MGPC. Truyền thông với NetManage để cảnh báo và quản lý qua

SNMP.


6.3.1.3 Chức năng VoIP

VoIP là truyền dẫn thoại, fax và lưu lượng điều biến qua mạng IP. Điều đó nghĩa là

lưu lương thoại được truyền trên mạng gói thay vì truyền trên mạng chuyển mạch kênh.

Hình 6.5 là một loại ứng dụng VoIP trong trung kế ảo.

Hình 6.5 S: URPASS hiG 1000 với chức năng VoIP

Một cuộc gọi được thiết lập, tín hiệu thoại từ mạng PSTN đến SURPASS hiG 1000.

Thông tin thoại sau đó được chuyển thành luồng gói thoại số bằng cách sử dụng các bộ

mã khác nhau. Luồng tín hiệu đó được đóng gói trong RTP/UDP/IP và được truyền qua

mạng IP tới cổng khác.

6.3.2 SURPASS hiQ 9200

6.3.2.1 Giới thiệu

Trong giải pháp mạng SURPASS, SURPASS hiQ 9200 cung cấp các chức năng

điều khiển sau:

Điều khiển cổng truyền thông (Media Gateway Controller) cho quay số lớp

truyền tải để thiết lập các kết nối mức truyền tải từ mạng Internet và trung kế ảo

(Virtual Trunking) để xây dựng lưu lượng thoại qua IP bằng việc sử dụng mạng

đường trục IP

Máy chủ đặc tính cuộc goi (Call Feature Server) cho chuyển mạch nội hạt thế hệ

mớia để cung cấp các dịch vụ cho người sử dụng/khách hàng một cách mềm dẻo

trong mạng.


Worldwide mobile

business

Sharing network resources and joint network operation

Interoperability of IP telephony

and PSTN

Hình 6.6: SURPASS hiQ 9200 trong giải pháp mạng SURPASS

6.3.2.2 Các khối chức năng của SURPASS hiQ 9200

SURPASS hiQ 9200 có các khối chức năng cơ bản sau:

Hình 6.7: Các khối chức năng của SURPASS hiQ 9200

Call Feature Control


CFC xử lý một dải các yêu cầu về tính năng từ người sử dụng mạng và điều khiển

cuộc gọi. Nó bao gồm việc xử lý tín hiệu cuộc gọi, thực hiện điều khiển cuộc gọi, xử lý

các tính năng trung kế và dịch vụ thoại; thiết lập cuộc gọi bao gồm biên dịch số và định

tuyến cuộc gọi, phân phát dịch vụ và các mặt về quản lý có liên quan như thu gom các dữ

liệu tính toán. Nó giao tiếp với các hệ thống khác như cổng báo hiệu SS7, MGC và điều

khiển báo hiệu IP, ở đây có quan hệ với các chồng giao thức và các chức năng mạng riêng

biệt của mạng SS7 tương ứng với mạng IP để xử lý.

Chức năng CFC của SURPASS hiQ 9200 cung cấp tập các tính năng thoại rất phong

phú làm nền tảng tốt nhất cho các dịch vụ mạng thế hệ mới đáp ứng tất cả các tính năng

của mạng thoại truyền thống và hơn nữa như với mạng thông minh.

SS7 Signaling Gateway

SS7 Signaling Gateway được đưa ra để kết cuối các đường báo hiệu SS7 từ các

mạng chuyển mạch kênh liền nhau hoặc các điểm báo hiệu chuyển giao qua IP hoặc

TDM. Nó xử lý chồng giao thức SS7 theo ITU-T từ Q.701 đến Q.707 cho MTP , từ Q.711

đến Q.714 cho SCCP và theo IETF “SIGTRAN” nhóm làm việc cho SS7 qua IP sử dụng

SCTP và M3UA cung cấp lớp truyền tải cho phần người dùng SS7 và các ứng dụng.

Media Gateway Control

Thực hiện điều khiển kết nối kết nối cho các kết nối thoại và đa phương tiện

IP Signaling Control

SURPASS hiQ 9200 tích hợp chức năng điều khiển báo hiệu IP để hoàn thành kết

nối H.323 của các khách hàng.

Đồ án tốt nghiệp Đại học

KẾT LUẬN

Cùng với sự phát triển của các công nghệ viễn thông, hệ thống chuyển mạch mềm ra

đời với các tính năng ưu việt có thể khắc phục được phần lớn các hạn chế của hệ thống

chuyển mạch kênh truyền thống. Vì vậy hệ thống chuyển mạch mềm đã trở thành một

thành tố quan trọng bậc nhất trong mạng thế hệ mới NGN, việc ứng dụng công nghệ

chuyển mạch mềm là điều tất yếu nhằm thoả mãn sự gia tăng nhu cầu của khách hàng, đa

dạng hoá và giảm giá thành dịch vụ.

Đứng trước nhu cầu phát triển ngày càng cao của khách hàng về dịch vụ số liệu

cũng như các dịch vụ tích hợp thì việc triển khai mạng thế hệ mới mà hệ thống chuyển

mạch mềm là nòng cốt là rất cấp thiết trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng.

Tuy nhiên, việc triển khai mạng thế hệ mới còn gặp nhiều khó khăn đối với các nhà khai

thác, đứng trước sự lựa chọn là xây dựng NGN dựa trên cơ sở mạng hiện tại hay hoàn

toàn mới. Do đó, việc tìm hiểu hệ thống chuyển mạch mềm đặc biệt là giải pháp triển khai

chuyển mạch mềm của các hãng lớn trên thế giới là vấn đề thiết thực để có thể đưa ra giải

pháp triển khai phù hợp với tình hình phát triển viễn thông của Việt Nam trong những

năm tới.

Hiện nay, các nước trên thế giới đang tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện và triển khai

mạng thế hệ mới NGN, trong đó có chuyển mạch mềm. Tổng công ty BCVT Việt Nam

cũng đang đẩy mạnh việc nghiên cứu để chuyển từ mạng chuyển mạch kênh truyền thống

tiến lên NGN. Có thể nói vào thời điểm hiện nay chuyển mạch mềm đã được triển khai ở

Việt Nam đó là hệ thống VoIP. Tuy nhiên đây mới chỉ là khía cạnh rất đơn giản của

chuyển mạch mềm. Mặc dù vậy với những gì đã đạt được từ hệ thống này, chúng ta có thể

tin tưởng công nghệ chuyển mạch mềm đang có một tương lai tươi sáng đầy hứa hẹn.

Qua một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu và tổng hợp các vấn đề em đã nắm bắt được

một cách tổng quan về hệ thống chuyển mạch mềm và giải pháp triển khai NGN. Tuy

nhiên, do những hạn chế về thời gian cũng như năng lực nên bản đồ án tốt nghiệp này

không tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và bàn bè để em

có những hiểu biết hoàn thiện hơn.


PHẦN PHỤ LỤC

Ở nước ta hiện nay, tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT) đã và

đang xúc tiến và đẩy mạnh việc nghiên cứu và triển khai mạng thế hệ mới NGN cho phù

hợp với điều kiện kinh tế, cơ sở mạng viễn thông hiện có và nhu cầu của khách hàng về

các dịch vụ mới. Vì vậy việc tìm hiểu tình hình triển khai một số kiến trúc mạng thế hệ

mới và những dịch vụ được đưa ra trên nền kiến trúc mạng đó của VNPT là rất cần thiết.

1. Một số dịch vụ trên nền NGN

Dịch vụ dành cho người sử dụng

Dịch vụ thoại VoIP trả trước 1719 (Call card)

Dịch vụ báo cuộc gọi từ Internet (Call Waiting Internet)

Dịch vụ thoại qua trang Web Webdial Page

Dịch vụ dành cho doanh nghiệp

Dịch vụ thoại miễn phí 1800 (Free phone)

Dịch vụ thông tin giải trí 1900 (1900 Premium rate service)

Dịch vụ mạng riêng ảo (Virtual Private Network)

Dịch vụ thoại miễn phí từ trang WEB (Free Call Button)

Dịch vụ cuộc gọi thương mại miễn phí (Comercial Free Call Service)

2. Một số kiến trúc NGN của VNPT

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ


Hình 1.1: Cấu trúc lớp mạng của NGN............................................................................................9Hình 1.2: Cấu trúc phân lớp và các thành phần chính trong NGN.................................................10Hình 1.3: Các thành phần chính trong NGN..................................................................................11Hình 2.1: Cấu trúc mạng NGN.......................................................................................................21Hình 2.2: Ví dụ về chuyển mạch mềm trong mạng........................................................................22Hình 2.3: Thiết lập cuộc gọi...........................................................................................................29Hình 2.4: Chuyển mạch kênh.........................................................................................................30Hình 2.5: Thành phần của mạng chuyển mạch NGN.....................................................................30Hình 2.6: Cấu trúc của chuyển mạch mềm.....................................................................................32Hình 2.7: Cấu trúc của chuyển mạch kênh.....................................................................................32Hình 2.8: Cấu trúc tổng đài điện tử và softswitch..........................................................................33Hình 2.9: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong chuyển mạch kênh............................................................34Hình 2.10: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong chuyển mạch mềm.........................................................36Hình 2.11: Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway của softswitch.........................................................38Hình 2.12: Ứng dụng Packet Tandem............................................................................................40Hình 2.13: Sử dụng softswitch để cung cấp thoại đường dài.........................................................41Hình 2.14: Mạng thế hệ mới và thuê bao doanh nghiệp.................................................................42Hình 2.14: Mạng thế hệ mới và thuê bao tư nhân..........................................................................43Hình 2.15: Vị trí của softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN.............................43Hình 3.1: Kiến trúc của chuyển mạch mềm...................................................................................44Hình 3.2: Các thành phần của chuyển mạch mềm.........................................................................47Hình 3.3: Các chức năng của MGC................................................................................................48Hình 3.4: Các giao thức sử dụng giữa các thành phần...................................................................49Hình 3.5: Ví dụ sử dụng MGC.......................................................................................................50Hình 4.1: Phân loại giao thức báo hiệu trong chuyển mạch mềm..................................................55Hình 4.2: Các giao thức cơ bản ứng dụng trong mạng ứng dụng softswitch.................................56Hình 4.3: Cấu hình mạng H.323.....................................................................................................57Hình 4.4: Cấu tạo của Gateway......................................................................................................58Hình 4.5: Chức năng của một Gatekeeper......................................................................................59Hình 4.6: Cấu tạo của MCU...........................................................................................................60Hình 4.7: Các thành phần của hệ thống SIP...................................................................................61Hình 4.8: Mô hình chức năng của SIGTRAN................................................................................62Hình 4.9: Ngăn xếp giao thức SIGTRAN......................................................................................63Hình 4.10: MG và MGC.................................................................................................................64Hình 4.11: Thiết lập cuộc gọi giữa A và B.....................................................................................65Hình 4.12: Kiến trúc điều khiển của MEGACO............................................................................66Hình 4.13: Vị trí và chức năng của giao thức MEGACO/H.248...................................................67Hình 4.14: Giao thức MEGACO trong mô hình OSI.....................................................................68Hình 4.15: Mô tả cuộc gọi MEGACO............................................................................................69Hình 5.1 Kiến trúc NGN của Alcatel.............................................................................................70Hình 5.2 Cải tiến Alcatel 1000......................................................................................................73Hình 5.3: A1000 E10 tiến tới A1000 Softswitch...........................................................................73Hình 5.4: Giảm tải PSTN sử dụng cổng báo hiệu và trung tâm quản lý dịch vụ...........................74Hình 5.5: Alcatel 1000 softswitch..................................................................................................75Hình 5.6: Giải pháp NGN cấp 4 của Alcatel..................................................................................76Hình 5.7: Mạng hiện nay................................................................................................................77Hình 5.8: Hội tụ thoại - dữ liệu ở mức truy nhập...........................................................................78


Hình 5.9: Bổ sung chức năng MGC...............................................................................................78Hình 5.10: Bổ sung tính năng MGC trong A1000 MM E10.........................................................79Hình 5.11: CSN trong A1000 MM E10 MGC...............................................................................79Hình 5.12: Liên kết với thuê bao IP...............................................................................................80Hình 5.13: A1000 MM E10 MGC.................................................................................................81Hình 5.14: A1000 MM E10 - ứng dụng cấp 4...............................................................................82Hình 5.15: Kiến trúc chung của Alcatel 1000 MM E10 MGC......................................................83Hình 5.16: Giao thức báo hiệu H.248............................................................................................84Hình 5.17: Xử lý cuộc gọi lại trong A1000 MM E10 MGC.........................................................85Hình 5.18: Lưu đồ cuộc gọi lai trong A1000 MM E10 MGC........................................................86Hình 6.1: Giải pháp SURPASS của Siemens.................................................................................87Hinh 6.2: Giải pháp trung kế ảo.....................................................................................................88Hình 6.3: Giải pháp chuyển mạch nội hạt của Siemens.................................................................89Hình 6.4: Tổng quan chức năng của SURPASS hiG 1000............................................................91Hình 6.5 S: URPASS hiG 1000 với chức năng VoIP....................................................................92Hình 6.6: SURPASS hiQ 9200 trong giải pháp mạng SURPASS.................................................93

TÀI LIỆU THAM KHẢO


1. Information about NGNwww.de.infowin.org/ACTS/ANALYSYS/PRODUCTS/MATHETIC/NGI/ch5/ch5.pdf

2. Softswitch: Next Generation Telecomunication Switching platform Sun Microsystems

www.sun.com3. Alcatel NGN technology

www.alcatel.pl/download/pdf tech/bcg.pdf4. Local Exchange Softswitch System: Softswitch & Packet Voice

www.ec.org5. Các địa chỉ Internet:

www.ietf.orgwww.itu.intwww.protocols.comwww.nortelnetworks.comwww.softwitch.orgwww.mobilein.comwww.coppercom.com

http://www.coppercom.com/

http://www.mobilein.com/

http://www.softwitch.org/

http://www.nortelnetworks.com/

http://www.protocols.com/

http://www.itu.int/

http://www.ietf.org/

http://www.ec.org/

http://www.alcatel.pl/download/pdf%20tech/bcg.pdf

http://www.sun.com/

http://www.de.infowin.org/ACTS/ANALYSYS/PRODUCTS/MATHETIC/NGI/ch5/ch5.pdf

Documents

Chuyen Mach Mem