Mạng thế hệ sau và ông nghệ chuyển mạch mềm

96 Trang 8 CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮTViết tắtTiếng AnhTiếng ViệtAGW Access Gateway Cổng truy nhậpALL ATM Adaption Layer L t ng thích ATM ớp ươAPI Application Programming Interface Gia

Tổng quan về mạng thế hệ sau

Đặc điểm của NGN

Lớp Cao học CNTT 2003 M ạng thế ệ h sau v Công à nghệ chuyển mạch mềm

Kiến trúc mở của mạng được thể hiện qua hai đặc điểm chính Đầu tiên, các mô đun chức năng được tách rời và trở thành những thành phần mạng độc lập, cho phép mỗi thành phần được thiết lập và quản lý mà không phụ thuộc vào các thành phần khác hoặc các chức năng của chúng Thứ hai, giao thức của từng thành phần và giao thức trao đổi giữa các thành phần được chuẩn hóa Hai đặc điểm này giúp việc xây dựng mạng trở nên đơn giản và linh hoạt hơn.

 Kích hoạt bằng dịch vụ

Trong mạng NGN, các dịch vụ được tách rời khỏi điều khiển cuộc gọi, cho phép chúng hoạt động độc lập và thực hiện hiệu quả trong tương lai Điều này cũng giúp các cuộc gọi không bị ràng buộc bởi vật mang Nhờ vào tính chất này, người sử dụng có khả năng thiết lập cấu hình và xác định các đặc tính của dịch vụ mà không cần lo lắng về thiết bị đầu cuối hay mô hình mạng, mang lại sự linh hoạt trong quản lý dịch vụ.

 Là mạng dựa trên chuyển mạch gói và có giao thức thống nhất

Mạng chuyển mạch sau được sử dụng như một phương tiện để truyền số liệu và thông tin Nền tảng của mạng này là công nghệ IP.

Các tính chất của NGN

Theo 6] NGN [1 phải có các tính chất sau đây:

 Có kiến trúc mà ở đó các dịch vụ và mạng là tách rời nhau dựa trên các lớp hoặc các tầng

 Có khả năng tạo, thực thi và quản lý tất cả các dịch vụ trên mạng.

 Có các thực thể phân tán về chức năng ở trong mạng và truyền thông giữa các thực thể được thực hiện thông qua một giao diện mở

 Có khă năng cung cấp cho thiết bị đầu cuối cũ CPE hoặc thiết bị đầu cuối mới.

Các yêu cầu được đặt ra đối với NGN

 Khả năng di động cao

 Chất lượng dịch vụ được đảm bảo

Có khả năng cung cấp đa dạng dịch vụ với tốc độ thay đổi linh hoạt, bao gồm cả dịch vụ thời gian thực và không thời gian thực, cũng như các dịch vụ quảng bá.

 Thao tác và bảo trì đơn giản

 Là platform sử dụng công nghệ IP

Có một kiến trúc tổ chức và chức năng chung, cùng với một bộ giao thức và giao diện tiêu chuẩn hóa, cho phép các thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau tương tác và thay thế lẫn nhau một cách hiệu quả.

 Có khả năng phục vụ nhiều loại mạng truy nhập như : cáp đồng, cáp quang, không dây, mobile

Kiến trúc dịch vụ mở cung cấp các giao diện chuẩn mở cho nhà cung cấp dịch vụ thứ ba, cho phép tương tác hiệu quả giữa các dịch vụ truy cập Internet và các dịch vụ truy cập đa phương tiện.

Các cơ chế quản lý chất lượng cho dịch vụ âm thanh hình ảnh bao gồm việc giới hạn tốc độ bit truy cập, nhằm chia sẻ hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau Bên cạnh đó, còn có các cơ chế phân phối dải tần để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng.

Cấu trúc phân lớp chức năng

NGN consists of five functional layers: the service access layer, the service transport/core layer, the control layer, the application/service layer, and the management layer Figure 1-1 illustrates the architecture of NGN.

Lớp ứng dụng/dịch vụ

Lớp điều khiển là hệ thống kết nối cuộc gọi giữa các thuê bao thông qua việc điều khiển thiết bị chuyển mạch (ATM+IP) và thiết bị truy nhập Chức năng chính của lớp điều khiển là kết nối cuộc gọi với lớp ứng dụng/dịch vụ, đồng thời tích hợp các chức năng quản lý, chăm sóc khách hàng và tính cước.

Lớp chuyển tải dịch vụ

Hệ thống chuyển mạch hiện đại bao gồm các nút chuyển mạch ATM và IP, cùng với các hệ thống truyền dẫn như SDH và WDM, thực hiện chức năng chuyển mạch và định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao lớp truy nhập Tất cả hoạt động này được quản lý bởi thiết bị điều khiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển Hiện tại, vẫn còn nhiều tranh cãi về việc lựa chọn giữa ATM và MPLS cho lớp chuyển tải này.

Lớp truy nhập dịch vụ

Các thiết bị truy nhập cung cấp cổng kết nối cho thiết bị đầu cuối thuê bao thông qua mạng ngoại vi, bao gồm cáp đồng, cáp quang và các phương thức truyền dẫn vô tuyến như thông tin di động, vệ tinh và truy cập vô tuyến cố định.

Lớp Cao học CNTT 2003 tập trung vào mạng thế hệ mới và công nghệ chuyển mạch mềm, nổi bật với sự quản lý mạng, dịch vụ và kinh doanh Đây là lớp học đặc biệt, kết nối và phát triển các kiến thức từ các lớp học trước đó.

Hình 1-1 : Cấu trúc lớp mạng NGN

Các thành phần trong NGN

Thiết bị Softswitch

Thiết bị Softswitch đóng vai trò quan trọng trong mạng NGN, chịu trách nhiệm điều khiển cuộc gọi, báo hiệu và các tính năng cần thiết để thiết lập cuộc gọi trong mạng NGN hoặc giữa các mạng khác như PSTN và ISDN Softswitch còn được biết đến với tên gọi Call Agent do chức năng điều khiển cuộc gọi, hoặc Media Gateway Controller (MGC) nhờ vào vai trò quản lý cổng truyền thông.

Thiết bị Softswitch tương tác với mạng PSTN qua cổng báo hiệu (Signalling Gateway) và cổng truyền thông (Media Gateway) Softswitch quản lý cuộc gọi thông qua các tín hiệu, với hai loại chính.

Ngang hàng (peer-to-peer): giao tiếp giữa Softswitch và Softswitch, giao thức sử dụng là BICC hay SIP

Lớp Cao học CNTT 2003 tập trung vào mạng thế hệ sau và công nghệ chuyển mạch mềm Chương trình nghiên cứu điều khiển truyền thông, đặc biệt là giao tiếp giữa Softswitch và Gateway, sử dụng các giao thức như MGCP và Megaco/H.248.

Cổng truyền thông

Cổng truyền thông (MG Media Gateway) chủ yếu chuyển đổi truyền thông giữa các định dạng khác nhau, thường từ dạng kênh (circuit) sang dạng gói (packet), hoặc từ mạch tương tự/ISDN sang dạng gói Quá trình chuyển đổi này được điều khiển bởi Softswitch và cổng truyền thông cũng thực hiện mã hóa, giải mã và nén dữ liệu thoại.

Cổng truyền thông hỗ trợ giao tiếp với mạng điện thoại truyền thống (PSTN) và các giao thức như CAS (Channel Associated Signalling) và ISDN Nó cung cấp phương tiện truyền thông để truyền tải thoại, dữ liệu, fax và hình ảnh giữa mạng PSTN và mạng gói IP.

Cổng truy nhập

Cổng truy nhập (Access Gateway) là một loại cổng truyền thông có khả năng giao tiếp với máy PC và thuê bao của mạng PSTN, xDSL, đồng thời kết nối với mạng gói IP qua giao tiếp STM Trong mạng hiện tại, lưu lượng thoại từ thuê bao được kết nối đến tổng đài chuyển mạch PSTN khác thông qua giao tiếp V5.2 Tuy nhiên, trong mạng thế hệ mới (NGN), cổng truy nhập được điều khiển từ Softswitch qua giao thức MGCP hoặc Megaco/H.248, cho phép lưu lượng thoại từ các thuê bao được đóng gói và kết nối vào mạng trục IP.

Hình 2-2 : Các thành phần chính trong NGN

Cổng báo hiệu

Cổng báo hiệu (Signalling Gateway) là cầu nối giữa mạng báo hiệu số 7 (SS7) và các điểm được quản lý bởi thiết bị Softswitch trong mạng IP, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải thông tin và quản lý cuộc gọi.

Lớp Cao học CNTT 2003 nhấn mạnh rằng công nghệ chuyển mạch mềm yêu cầu một kết nối vật lý tới mạng SS7 và sử dụng các giao thức phù hợp Cổng báo hiệu đóng vai trò cầu nối giữa mạng SS7 và mạng IP, được điều khiển bởi Softswitch, giúp Softswitch hoạt động như một nút bình thường trong mạng SS7 Cần lưu ý rằng cổng báo hiệu chỉ quản lý SS7, trong khi cổng truyền thông đảm nhiệm việc điều khiển các mạch thoại được thiết lập qua cơ chế SS7.

Mạng trục IP

Mạng trục là mạng IP kết hợp với công nghệ ATM hoặc MPLS, hiện đang phân chia thành hai xu hướng sử dụng khác nhau Các dịch vụ và ứng dụng trên mạng thế hệ mới (NGN) được quản lý và cung cấp bởi các máy chủ dịch vụ, hoạt động trên mạng thông minh (IN Intelligent Network) và giao tiếp với mạng PSTN thông qua giao thức SS7.

Các giao thức báo hiệu trong NGN

Megaco/H.248

Megaco và H.248 đều là giao thức điều khiển MG, với Megaco được phát triển bởi IETF vào cuối năm 1998 và H.248 được ITU-T giới thiệu vào tháng 5/1999 Sau đó, IETF và ITU-T đã hợp tác để thống nhất giao thức điều khiển MG, dẫn đến sự ra đời của chuẩn Megaco/H.248 vào tháng 6/2000.

Megaco/H.248 là giao thức báo hiệu giữa SW/MGC và các cổng truyền thông như Trunking Media Gateway, Lines Media Gateway hoặc IP Phone Media Gateway Giao thức này điều khiển MG để kết nối các luồng dữ liệu từ bên ngoài Sơ đồ điều khiển MG theo Megaco/H.248 được minh họa trong hình 3-2.

Megaco/H.248 có cấu trúc tương tự như MGCP, với mối liên hệ rõ ràng giữa bộ điều khiển và cổng gateway Tuy nhiên, Megaco/H.248 nổi bật hơn nhờ khả năng hỗ trợ đa dạng các loại mạng, bao gồm cả mạng ATM.

Hình 3-2: Sơ đồ điều khiển MG của Megaco/H.248

BICC

BICC (Bearer Independent Call Control) là giao thức báo hiệu giữa các MGC/Call Server từ các nhà cung cấp khác nhau, nhằm đảm bảo lưu lượng thoại qua kỹ thuật gói (VoP - Voice over Packet) Theo ITU-T, BICC được thiết kế để tích hợp hoàn toàn với các mạng hiện có và hỗ trợ chuyển tải bản tin nhắn thoại.

BICC cung cấp dịch vụ băng hẹp (PSTN, ISDN) độc lập với đường truyền và kỹ thuật chuyển tải bản tin báo hiệu Bản tin BICC không chỉ chuyên chở thông tin điều khiển cuộc gọi mà còn điều khiển đường truyền BICC giúp đơn giản hóa báo hiệu trong việc giao tiếp giữa mạng truyền thống và mạng NGN Điều này cho phép mạng NGN, với nền tảng mạng chuyển mạch gói, cung cấp đầy đủ các dịch vụ băng hẹp thông qua báo hiệu BICC.

Trong BICC, giao thức báo hiệu điều khiển đường truyền phụ thuộc vào công nghệ đường truyền lớp dưới như ATM, IP/MPLS

Hình 3-3 minh họa ứng dụng của BICC trong việc kết nối hoạt động giữa mạng truyền thống (PSTN/ISDN) và mạng NGN Trong đó, hai thuê bao điện thoại truyền thống giao tiếp thông qua sự điều khiển của chuyển mạch mềm theo báo hiệu BICC Đối với các trường hợp liên lạc giữa hai thuê bao IP phone hoặc giữa một

Vào nửa cuối năm 1999 và đầu năm 2000, nhóm nghiên cứu 11 SG11 của ITU đã thực hiện các hoạt động nhằm ban hành tập khả năng số 1 của BICC vào tháng.

6 năm 2000 Trong đó BICC CS1 được thiết kế để cho phép các nhà khai thác mạng

Lớp Cao học CNTT 2003 đã chỉ ra rằng công nghệ chuyển mạch mềm cỡ lớn sử dụng ISUP có khả năng chuyển đổi từ mạng truyền tải TDM và mạng báo hiệu MTP3 sang công nghệ gói một cách dần dần Mô hình BICC CS1 cho phép tích hợp từng đoạn ATM vào mạng ISUP băng hẹp mà không làm mất đi tính năng của ISUP hay IN BICC CS1 còn cung cấp các khả năng mới như “codec negotiation” và “codec modification”, cho phép thực hiện các thao tác chuyển mã tự do trong mạng, đặc biệt là cải thiện chất lượng thoại cho dịch vụ di động bằng cách tránh chuyển mã không cần thiết Mô hình ISN trong BICC CS1 bao gồm nhiều chức năng quan trọng.

Chức năng dịch vụ cuộc gọi CSF đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối giữa báo hiệu ISUP truyền thống trong mạng TDM và bộ chuyển đổi chuyển tải báo hiệu (STC) Nó cũng liên kết với chức năng phối hợp hoạt động/điều khiển mang (bearer) BIWF/BCF STC chuyển đổi từ BICC sang chuyển tải báo hiệu riêng, với BICC CS1 được định nghĩa bởi ITU cho các loại chuyển tải báo hiệu như MTP3/3B, SSCOP và SSCOPMCE.

BIWF cung cấp khả năng phối hợp giữa các công nghệ mạng khác nhau như TDM và ATM BCF đảm nhận vai trò báo hiệu đặc biệt để thiết lập "mang" mới cho cuộc gọi BICC BICC CS1 CSF điều khiển BIWF/BCF qua giao diện "primitive" Để đảm bảo sự tương thích giữa các ISN của các nhà sản xuất khác nhau, cần phải cung cấp chi tiết về chuyển đổi BICC tới/từ các công nghệ mạng "mang" Trong trường hợp BICC CS1, chuyển đổi được định nghĩa bởi ITU T.

AAL1 sử dụng báo hiệu DSS2.

AAL1 sử dụng báo hiệu B-ISUP

AAL2 sử dụng báo hiệu AAL2 ( CS1 )

Ngoài ra , diễn đàn ATM cũng đã định nghĩa việc chuyển đổi của BICC như sau :

AAL1 sử dụng báo hiệu ATM-F UNI

AAL1 sử dụng báo hiệu ATM-F PNNI

AAL1 sử dụng báo hiệu AINI

BICC CS1 được chỉ định đi cùng với ISUP 2000 Tập khuyến nghị ISUP

2000 bao gồm ITU T Q761 đến Q764 ( bao gồm cả Addendum Q762 và Q763 ) và - Q765

Phụ lục của khuyến nghị ITU T Q1901 nêu rõ sự phối hợp giữa ISUP và BICC tại một ISN, cùng với các yêu cầu về bộ chuyển đổi chuyển tải báo hiệu BICC/ISUP được ứng dụng đặc biệt trong cơ chế chuyển tải ứng dụng APM.

Lớp Cao học CNTT 2003 tập trung vào công nghệ chuyển mạch mềm được ứng dụng trong BICC, hỗ trợ các thủ tục mang riêng biệt theo khuyến nghị ITU T Q765.5 Bài viết mô tả hoạt động của BICC cùng với các hệ thống báo hiệu - điều khiển "mang" theo các khuyến nghị bổ sung của ITU.

TRQ.3010 ( BICC với AAL2 CS1)

TRQ.3020 ( BICC với BISUP cho AAL1 )

Mô tả hoạt động của BICC với hệ thống báo hiệu điều khiển ATM-F nằm trong AF-CS-VMOA-0146.000 ( BICC với SIG4.0/PNNI1.0/AINI )

BICC trong mạng IP hay BICC CS2

Giao thức điều khiển cuộc gọi BICC CS2 được xây dựng dựa trên BICC CS1, bao gồm hầu hết các dịch vụ hỗ trợ trong ISUP, đồng thời tích hợp chức năng của tổng đài nội hạt Điều này dẫn đến việc phát triển các khuyến nghị về cuộc gọi cơ bản bởi ITU SG 11, thay thế cho bản ISUP tương ứng trong CS1 Các khuyến nghị này cho cuộc gọi cơ bản được trình bày như sau:

Q1902.2 Tham số và bản tin ( Được chia sẻ cùng với ISUP )

Q1902.3 Khuôn dạng và mã ( được chia sẻ cùng với ISUP )

Thủ tục để hỗ trợ cho các dịch vụ bổ trợ trong ISUP được thể hiện ở Q1902.6

Việc thực hiện chức năng phối hợp hoạt động giữa BICC với các hệ thống báo hiệu khác đựoc thể hiện dưới đây :

Q1912.1 Phối hợp hoạt động giữa BICC và SS7 ISUP

Q1912.2 Phối hợp hoạt động giữa BICC với các kiểu báo hiệu ( truy nhập PSTN, DSS1, C5, R1,R2, TUP )

Q1912.3 Phối hợp hoạt dộng giữa BICC và H323

Q1912.4 Phối hợp hoạt động giữa BICC và DSS2

Q1922.2 Phối hợp hoạt động giữa BICC và INAP CS2

Một khía cạnh quan trọng nữa được thể hiện trong CS2 đó là việc hỗ trợ IP

Việc điều khiển mang “mang” và cuộc gọi được tách biệt cho phép một CSF điều khiển nhiều BIWF, trong khi một BIWF có thể được điều khiển bởi một hay nhiều CSF Điều này dẫn đến việc tăng khối lượng thông tin từ điểm SN gốc tới điểm kế tiếp, nhằm phục vụ cho mục đích nhận dạng và thông tin liên quan đến cuộc gọi Các khuyến nghị cho phần này sẽ được trình bày dưới đây.

Q1950 Call Bearer Control Protocol - CBC

Q1970 IP Bearer Control Protocol – BCP

Một số các khuyến nghị liên quan đến BICC đuợc thể hiện sau đây :

Q2150.1 Signalling transport converter on MTP3&MTP3B

Q2150.2 Signalling transport converter on SCCOP&SCCOPMCE

Q2150.3 Signalling tranport converter on SCTP

Hình 3-3 (a) Mô hình khách/chủ sử dụng TCP, (b) Chồng giao thức sử dụng UDP/TCP

SIP

SIP (Session Initiation Protocol) là giao thức điều khiển lớp ứng dụng được phát triển bởi IETF, dùng để khởi tạo, điều chỉnh và chấm dứt các phiên làm việc giữa nhiều thành phần tham gia Một phiên được định nghĩa là tập hợp các bên gửi và nhận liên lạc, cùng với trạng thái bên trong mối liên lạc đó Trạng thái này có thể bao gồm các hoạt động như cuộc gọi điện thoại Internet, tín hiệu đa phương tiện phân tán, hội nghị truyền thông đa phương tiện, hoặc trò chơi máy tính phân tán.

SIP là giao thức báo hiệu mở, linh hoạt và có khả năng mở rộng, tối ưu hóa công cụ Internet để phát triển nhiều dịch vụ mới trong mạng thế hệ tiếp theo (NGN) Sơ đồ giao thức SIP trong NGN được minh họa trong hình 3, và nó cũng được sử dụng làm giao thức báo hiệu -4 giữa hai Softswitch, như thể hiện ở hình 3-3.

Giao thức khởi tạo phiên SIP không chỉ là một phương thức báo hiệu cuộc gọi trong thiết kế Softswitch, mà còn giữ vai trò quan trọng như một cơ cấu vận hành hiệu quả, góp phần tối ưu hóa quá trình quản lý và điều phối cuộc gọi.

Lớp Cao học CNTT 2003 đã nghiên cứu về công nghệ chuyển mạch mềm, cho phép giao tiếp giữa các giao thức khác và hệ thống báo hiệu của thiết bị Softswitch với các máy chủ ứng dụng và hệ thống đáp ứng thoại tương tác hai chiều Hiện nay, giao thức SIP đang trở thành lựa chọn phổ biến cho VoIP và dần thay thế H.323 để trở thành giao thức điểm nối điểm trong công nghệ Softswitch.

Giao thức khởi tạo phiên (SIP) là một công nghệ quan trọng được phát triển nhằm cung cấp dịch vụ thoại qua mạng Internet Được đề xuất bởi IETF, SIP được mô hình hóa dựa trên các giao thức Internet khác như SMTP (giao thức chuyển phát thư đơn giản) và HTTP (giao thức chuyển tải siêu văn bản).

SIP (Session Initiation Protocol) được sử dụng để thiết lập, thay đổi và xoá các cuộc gọi trong mạng IP, đảm bảo dịch vụ thoại thông qua các giao thức như RTP, RSVP, RADIUS và DIAMETER Giao thức này cho phép quản lý các phiên đa phương tiện, bao gồm hội nghị trực tuyến và cuộc gọi Internet, với khả năng thông tin đa hướng hoặc đơn hướng giữa các thành viên SIP hỗ trợ việc đồng ý thiết lập phương tiện và tính di động của người dùng thông qua Proxy, chuyển tiếp yêu cầu đến vị trí hiện tại của họ, đảm bảo chất lượng và tính linh hoạt trong các cuộc gọi.

Để định vị người dùng và chuyển đổi tên, cần đảm bảo rằng cuộc gọi tìm kiếm được thực hiện chính xác và phù hợp với vị trí hiện tại Mặc dù không cung cấp thông tin mô tả chi tiết về việc chuyển đổi vị trí, nhưng mọi thông tin liên quan đến cuộc gọi đều phải được hỗ trợ đầy đủ.

Dàn xếp đặc tính cho phép một nhóm người tham gia trong cuộc gọi đồng ý về các tính năng được hỗ trợ, nhận thức rằng không phải tất cả các thành viên đều có khả năng hỗ trợ ở mức độ giống nhau Ví dụ, việc hỗ trợ video có thể không đồng đều giữa các thành viên trong nhóm.

Quản lý thành viên trong cuộc gọi cho phép người tham dự kết nối hoặc hủy kết nối với các thành viên khác Ngoài ra, người dùng cũng có khả năng chuyển hoặc giữ cuộc gọi, mang đến sự linh hoạt trong việc quản lý cuộc trò chuyện.

Người sử dụng có khả năng thay đổi đặc tính cuộc gọi trong quá trình thực hiện, ví dụ như chuyển từ cuộc gọi thoại sang sử dụng video Ngoài ra, thành phần thứ ba tham gia cuộc gọi có thể yêu cầu các tính năng bổ sung để đảm bảo việc tham gia hiệu quả.

SIP bao gồm hai thành phần chính: Đại lý người dùng SIP (SIP user agent) và Server mạng SIP Đại lý người dùng SIP là phần mềm hoặc thiết bị nằm ở cuối cuộc gọi, trong khi Server mạng SIP là các thiết bị mạng quản lý và điều khiển các liên kết báo hiệu cho nhiều cuộc gọi khác nhau.

Đại lý người dùng bao gồm hai thực thể chính: thực thể khách hàng (UAC - user agent client) và thực thể máy chủ (UAS - user agent server) Thực thể khách hàng khởi tạo cuộc gọi, trong khi thực thể máy chủ chịu trách nhiệm trả lời cuộc gọi Sự tương tác này cho phép thực hiện các cuộc gọi ngang hàng thông qua giao thức Client-server.

SIP server là một thực thể cung cấp nhiều loại server, bao gồm SIP stateful proxy server, SIP stateless proxy server và SIP re-direct server Chức năng chính của SIP server là giúp xác định tên và vị trí của người sử dụng, vì người gọi không thể biết tất cả địa chỉ IP hoặc tên máy chủ của người được gọi.

SIP Proxy chịu trách nhiệm tiếp nhận và chuyển tiếp các yêu cầu đến máy chủ tiếp theo theo nguyên tắc định tuyến từng chặng Sự khác biệt giữa stateful và stateless proxy server nằm ở chỗ stateful ghi nhớ tất cả các yêu cầu đã nhận, trong khi stateless không lưu trữ thông tin này.

Re-direct server tiếp nhận yêu cầu nhưng không chuyển sang server kế bên mà gửi trả lời đến chủ gọi chỉ ra địa chỉ của bị gọi

SIP thường được sử dụng qua giao thức UDP hoặc TCP, cung cấp các cơ chế cần thiết để các hệ thống cuối và máy chủ proxy có thể cung cấp dịch vụ hiệu quả.

H.323

H.323 là giao thức tiêu chuẩn cho việc truyền thông thoại, hình ảnh và dữ liệu qua mạng IP, bao gồm cả Internet Đây là một tập hợp các tiêu chuẩn của ITU dành cho truyền thông đa phương tiện và là một trong những giao thức chính cho VoIP, bên cạnh Megaco và SIP.

H323 có quá trình phát triển như sau:

 V1 được phê chuẩn vào năm 1996

 V5 dự kiến đưa ra vào cuối năm 2002

H.323 là một chuẩn mạng quan trọng cho việc cung cấp các dịch vụ thông tin multimedia như audio thời gian thực, video và dữ liệu qua các mạng chuyển mạch gói, bao gồm cả mạng dựa trên giao thức IP Thuộc họ các khuyến nghị ITU H.32x, H.323 quy định các thành phần, giao thức và thủ tục cần thiết để truyền tải thông tin multimedia Chuẩn này có thể được ứng dụng trong nhiều dịch vụ khác nhau như thoại IP, videotelephony, và các dịch vụ tích hợp thoại, video và dữ liệu H.323 cũng hỗ trợ thông tin đa điểm và đa dịch vụ, mang lại nhiều cơ hội cho các lĩnh vực tiêu dùng, thương mại và giải trí.

Các giao thức có liên quan với H.323

H.323 không phụ thuộc vào công nghệ truyền tải của mạng gói và các giao thức sử dụng trên mạng đó Các giao thức có liên quan tới H.323:

 H.225 đăng ký, thu nhận, và trạng thái (RAS)

 Giao thức truyền thời gian thực (RTP)

 Giao thức điều khiển thời gian thực (RTCP)

MGCP: Media Gateway Control Protocol

MGCP, một giao thức VoIP được IETF xác định, đóng vai trò điều khiển MG từ MGC/SW Là giao thức chủ tớ (master/slave), MGCP cho phép MG thực thi các lệnh từ MGC/SW, đồng thời truyền tải các tín hiệu thoại, dữ liệu và hình ảnh giữa mạng IP và mạng truyền thống (PSTN).

Trong mô hình MGCP, các Gateway (MG) tập trung vào việc phiên dịch tín hiệu âm thanh, trong khi đó, Softswitch (SW) đảm nhận vai trò xử lý báo hiệu và quản lý cuộc gọi.

MGCP và Megaco/H.248 đều là giao thức điều khiển MG từ MGC/SW, nhưng Megaco/H.248 là phiên bản mới hơn và đang dần thay thế MGCP Nhiều thiết bị hiện nay được sản xuất để hỗ trợ cả hai giao thức này cùng một lúc.

INAP

INAP, được ITU-T đưa ra vào tháng 10 năm 1995, là một giao thức người dùng ROSE, theo Khuyến nghị X.219 và X.229 Giao thức ROSE được tích hợp trong phần tử lớp phụ của TCAP, theo các khuyến nghị ITU T Q.771 đến Q.775, cũng như trong DSS 1 theo Khuyến nghị ITU T X.209 Bộ tiêu chuẩn INAP đã được chấp nhận toàn cầu với loạt khuyến nghị Q.12x8.

INAP CS-1, hay Tập hợp khả năng cho mạng thông minh, được ITU phát triển nhằm cung cấp một loạt dịch vụ và hỗ trợ cho việc khách hàng hóa nhanh chóng các dịch vụ CS1 được công nhận là tiêu chuẩn quốc tế, giúp nâng cao hiệu quả trong việc triển khai dịch vụ mạng thông minh.

General series Intelligent Network Recommendation structure

Principles of intelligent network architecture

Intelligent network - Service plane architecture

- Global functional plane architecture Q.1203 Intelligent network

Lớp Cao học CNTT 2003 M ạng thế ệ h sau v Công à nghệ chuyển mạch mềm ork distributed functional plane architecture

Intelligent network physical plane architecture

General aspects of the Intelligent Network Application protocol

Q.1210-series Intelligent network Recommendation structure

Introduction to intelligent network capability set 1

Global functional plane for intelligent network CS-1

Distributed functional plane for intelligent network CS-1

Physical plane for intelligent network CS-1

Interface Recommendation for intelligent network CS-1

Intelligent network user's guide for capability set 1

• INAP CS-2 được đưa ra tháng 9 năm 1997

Tiếp theo tập CS 1, trên quan điểm thừa kế phát triển, IT T xây dựng CS- U- -2 là tập khả năng của IN đáp ứng các tiêu chuẩn sau:

- Là một tập con của kiến trúc IN mục tiêu.

- Là một tập các định nghĩa khả năng được dùng trực tiếp cho cả nhà sản xuất thiết bị và khai thác mạng

Mạng cung cấp khả năng hỗ trợ các dịch vụ xác định hoặc đang trong quá trình xác định Đồng thời, CS 2 cũng cung cấp các năng lực hỗ trợ cho những dịch vụ không được đề xuất hoặc chưa được chuẩn hóa bởi ITU T.

- Có thể hỗ trợ mạng PSTN, B ISDN và mạng di động.-

Q.1220 Q.1220-series Intelligent Network Capability Set 2 Recommendation structure

Introduction to Intelligent Network Capability Set 2

Service plane for Intelligent Network Capability Set 2

Global functional plane for Intelligent Network Capability Set 2

Distributed functional plane for intelligent network Capability Set 2

Physical plane for Intelligent Network Capability Set 2

Interface Recommendation for intelligent network Capability Set 2

Intelligent Network user's guide for capability Set 2

IN CS-3 xác định tập hợp các năng lực IN nhằm thỏa mãn các tiêu chuẩn chung sau:

- IN CS-3 là một bước phát triển của cấu trúc mạng thông minh

- IN CS-3 phát triển dựa trên IN CS-2

- IN CS-3 là tập xác định các năng lực cho phép giúp đỡ cả các nhà chế tạo và các nhà điều hành/ cung cấp dịch vụ mạng

IN CS3 cung cấp năng lực mạng xác định nhằm hỗ trợ việc tích hợp các dịch vụ chuẩn IN CS3 cùng với các đặc tính dịch vụ Những năng lực này cũng có thể được áp dụng để hỗ trợ các dịch vụ khác, bao gồm cả những dịch vụ đã được chuẩn hóa bởi ITU T và những dịch vụ không thuộc chuẩn này.

Introduction to Intelligent Network Capability Set 3

Q.1236 Intelligent Network Capability Set 3 - Management Information Model

Q.1237 Extensions to Intelligent Network Capability Set 3 in Support of B-

Q.1238 Interface Recommendation for intelligent network capability set 3

INAP CS-4 được phát triển dựa trên các đặc trưng của INAP CS-3, bổ sung khả năng hỗ trợ dịch vụ VoIP và các dịch vụ IP như truy cập từ hai phía IN và H323 Gatekeeper/SIP Proxy Server Nó cũng hỗ trợ liên kết hoạt động IN với Call server dựa trên H248 Bên cạnh đó, CS-4 giới thiệu một số thực thể và giao diện mới nhằm kết nối giữa IN với mạng IP và mạng IMT-2000.

Cơ sở hạ tầng IN cần phải tách biệt với các giao thức báo hiệu thoại IP như SIP và H323 IN CS4 giới thiệu các thực thể chức năng mới nhằm nâng cao hiệu

- Chức năng Gateway ứng dụng dịch vụ (SA-GF)

- Chức năng quản lý cuộc gọi (CMF)

- Chức năng chuyển mạch dịch vụ mềm (soft SSF)

- Chức năng Gateway nhận truy cập qua đường điện thoại (D/A GF)

- Các thực thể chức năng hiện có cần được mở rộng bao gồm:

- Chức năng tài nguyên đặc biệt (SRF)

- Chức năng điều khiển dịch vụ (SCF)

- Chức năng dữ liệu dịch vụ (SDF)

- Chức năng chuyển mạch dịch vụ (SSF)

- Chức năng điều khiển cuộc gọi (CCF)

Các gateway giao thức lớp dưới có thể cần được cài đặt, với các chức năng chuyển đổi tùy thuộc vào kiến trúc giao thức trong từng miền.

- Chức năng Gateway báo hiệu (S-GF)

- Chức năng Gateway điều khiển dịch vụ (SC-GF)

Introduction to Intelligent Network Capability Set-4

Distributed functional plane for intelligent network capability set-4

The Q.1248 series provides comprehensive interface recommendations for Intelligent Network Capability Set 4, focusing on key components such as common aspects, the SCF-SSF interface, the SCF-SRF interface, and the SCF-SDF interface Each section outlines critical specifications and guidelines to enhance interoperability and functionality within intelligent network systems.

Q.1248.5 Interface Recommendation for Intelligent Network Capability Set 4:

Q.1248.6 Interface Recommendation for Intelligent Network Capability Set 4: SCF-SCF interface Q.1248.7 Interface Recommendation for Intelligent Network Capability Set 4: SCF-CUSF interface

SIGTRAN

SIGTRAN (Signalling Transport) là giao thức do IETF phát triển nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến truyền tải tín hiệu SS7 của mạng PSTN trên nền tảng IP Giao thức này chú trọng đến tính năng và chất lượng của tín hiệu trong mạng PSTN, đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy trong quá trình truyền thông.

Các SG nhận các bản tin báo hiệu SS7 trong mạng TDM và chuyển đổi chúng sang các bản tin SS7 trên IP MGC sau đó tiếp nhận các bản tin SS7 này qua giao thức IP.

Giao thức IP sử dụng SCTP (Streaming Control Transmission Protocol) để quản lý các bản tin báo hiệu trong hệ thống máy chủ điều khiển cuộc gọi.

Lớp thích ứng được định nghĩa bởi SIGTRAN với những mục tiêu sau :

 Chuyển tải các giao thức báo hiệu của các các lớp cao dựa trên chuyển tải

 IP Đảm bảo việc cung cấp dịch vụ tương đương với trong mạng điện thoại PSTN

 Chuyển tải trong suốt các bản tin báo hiệu trên môi trường IP

Kiến trúc Sigtran gồm 3 thành phần chính được viết trong các RFC:

 Lớp truyền tải báo hiệu

 Lớp thích ứng : M2PA, M2UA, M2UA, SUA, IUA

Các tiêu chuẩn về Sigtran đã được IETF đưa ra :

 RFC 2719 ( Architectural Framework for Signaling Transport)

 RFC 2960 ( Stream Control Transmission Protocol)

 RFC 3257 ( Stream Control Transmission Protocol Application Statement)

Liên quan đến vấn đề truyền tải báo hiệu một số vấn đề đang được IETF nghiên cứu để có thể ban hành được liệt kê sau đây:

The M2UA (MTP2 User Adaptation Layer) facilitates MTP2 services in a client/server relationship, enabling efficient communication between the Signaling Gateway (SG) and the Media Gateway Controller (MGC).

 Lớp thích ứng M2PA cung cấp dịch vụ MTP2 trong mối quan hệ ngang hàng cho thông tin giữa các SG

 SS7 Message transfer part (MTP3)- User Adaptation Layer M3UA Lớp thích ứng M3UA cung cấp dịch vụ MTP3 trong mối quan hệ client/server hoặc ngang hàng

 Stream Control Transmisson Protocol Management Information Base using SMIv2

 Signling Connection Control part (SCCP) User Adaptation Layer (SUA)

 SS7 MTP2 – User Peer to Peer Adaptation Layer

 SS7 MTP3 – User Adaptation Layer Management Information Base using SMIv2

Các dịch vụ trên NGN

Tính chất của các dịch vụ trên NGN

Trong môi trường NGN, các dịch vụ có những đặc điểm nổi bật như tính linh hoạt, khả năng mở rộng và khả năng tích hợp cao Chúng hỗ trợ đa dạng các loại dịch vụ, từ thoại đến dữ liệu, và đảm bảo chất lượng dịch vụ ổn định Ngoài ra, các dịch vụ trong NGN còn cho phép người dùng truy cập nhanh chóng và dễ dàng, đồng thời tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng.

Truyền thông đa phương tiện thời gian thực có thể được thực hiện ở bất kỳ đâu, cho phép truy cập dữ liệu với tốc độ cao mọi lúc, mọi nơi Người dùng có thể làm việc với các dữ liệu ở mọi định dạng và kích thước mà không gặp trở ngại.

Các dịch vụ thông minh hiện nay cung cấp cho người dùng khả năng truy cập thông tin cá nhân, học hỏi thói quen và thực hiện các chức năng tùy chỉnh Ví dụ, các tác tử thông minh có thể thông báo về các sự kiện quan trọng, thực hiện tìm kiếm, sắp xếp và lọc thông tin theo nội dung cụ thể, mang lại trải nghiệm sử dụng tối ưu và tiện lợi hơn.

Các dịch vụ thông minh tại mức mạng cung cấp khả năng truy cập và điều khiển các dịch vụ, nội dung và tài nguyên trong mạng thông qua các ứng dụng.

Quản lý thông tin thông minh là các ứng dụng hỗ trợ người dùng trong việc tổ chức và xử lý thông tin hiệu quả Những ứng dụng này cung cấp khả năng tìm kiếm, sắp xếp và lọc nội dung, giúp quản lý bản tin và dữ liệu ở mọi định dạng Ngoài ra, chúng còn cho phép người dùng quản lý thông tin cá nhân như lịch làm việc và danh sách giao dịch một cách dễ dàng và tiện lợi.

Các dịch vụ mà NGN cung cấp

Mặc dù dịch vụ trên NGN có nhiều ưu điểm, nhưng không thể dự đoán chính xác dịch vụ nào sẽ xuất hiện trong tương lai Do đó, kiến trúc dịch vụ thế hệ sau được thiết kế với một tập hợp các đặc trưng chính, cho phép đáp ứng đa dạng các dịch vụ trong tương lai.

Mạng NGN cung cấp nhiều dịch vụ, bao gồm cả những dịch vụ đã tồn tại và những dịch vụ mới chỉ ở dạng khái niệm Các dịch vụ hiện có trên nền tảng đã được cải tiến với khả năng báo hiệu, quản lý và điều khiển tiên tiến Hướng phát triển mạnh mẽ nhất trong NGN là việc bổ sung dịch vụ mới và kết hợp các dịch vụ đã có.

Các dịch vụ truyền thống chủ yếu bao gồm dịch vụ truy nhập, truyền tải, chọn đường và chuyển mạch, cũng như dịch vụ kết nối, quản lý tài nguyên và quản lý phiên Trong mạng thế hệ mới (NGN), có rất nhiều loại dịch vụ đa dạng khác nhau.

 Các dịch vụ tài nguyên cụ thể

 Các dịch vụ xử lý và lưu trữ

 Các dịch vụ mức middleware

 Các dịch vụ ứng dụng cụ thể

 Các dịch vụ cung cấp nội dung dự trữ

 Các dịch vụ liên mạng

 Các dịch vụ quản lý

Sau đây là một số dịch vụ cụ thể trong NGN [15]:

Hình 4-1: Một số dịch vụ trong NGN

Kiến trúc dịch vụ trong NGN

Các ứng dụng trước đây thường được xây dựng theo kiểu ống khói, với mỗi kiểu truyền dữ liệu tương ứng với một phần cứng cụ thể, điều này hiệu quả khi số lượng kỹ thuật truyền hạn chế Tuy nhiên, khi số lượng ứng dụng và dịch vụ gia tăng, phương pháp này trở nên kém hiệu quả do sự tương đồng cao giữa các ứng dụng, tất cả đều yêu cầu thiết lập kết nối, bảo mật và các giao thức báo hiệu Khi số lượng ứng dụng tăng lên, việc cung cấp từng kỹ thuật cụ thể như điều khiển phiên hay điều khiển kết nối cho từng ứng dụng không còn phù hợp Ngược lại, NGN cung cấp một môi trường điều khiển chung, linh hoạt, có khả năng hỗ trợ nhiều kiểu dịch vụ và quản lý các ứng dụng trên nhiều kỹ thuật truyền khác nhau.

Trong phần sau đây ta sẽ trình bày về 3 đặc điểm quan trọng trong môi trường quản lý thế hệ sau

Hình 4-2: Môi trường quản lý trong NGN

Kiến trúc lớp Điều khiển trong NGN được phân chia thành ba thành phần chính: quản lý tài nguyên, quản lý dịch vụ/phiên và quản lý kết nối Việc tách biệt giữa truy cập, dịch vụ và phiên truyền thông trong tầng dịch vụ cho phép các phiên xử lý độc lập, giúp nhiều phiên dịch vụ có thể khởi nguồn từ một phiên truy cập duy nhất Điều này cũng cho phép xử lý riêng rẽ các phiên truyền thông và dịch vụ, tạo điều kiện cho sự phát triển độc lập của các dịch vụ mà không cần quan tâm đến các loại truyền thông được sử dụng.

Giao diện dịch vụ mở

Một môi trường phát triển mở dựa trên giao diện lập trình ứng dụng (API) cho phép nhà cung cấp dịch vụ và nhà phát triển ứng dụng nhanh chóng tạo ra và giới thiệu sản phẩm Ngoài ra, môi trường này còn hỗ trợ việc tái sử dụng các thành phần ứng dụng đã có, từ đó mở ra cơ hội cho việc phát triển và phân phối dịch vụ đến đông đảo người dùng.

Hình 4-3: Kiến trúc lớp và giao diện dịch vụ mở trong NGN

Mạng phân tán thông minh

Trong môi trường dịch vụ của NGN, các dịch vụ thương mại có thể được mở rộng để bao gồm nhiều loại dịch vụ và kết nối với mạng thông minh Môi trường xử lý phân tán DPE tách rời mạng thông minh từ các thành phần vật lý của mạng, cho phép mạng thông minh được phân tán và linh hoạt phù hợp với các vị trí khác nhau trong mạng.

So sánh giữa NGN và mạng PSTN truyền thống

NGN được phát triển trên nền tảng mạng chuyển mạch gói, vì vậy để so sánh với mạng PSTN truyền thống (mạng chuyển mạch kênh), chúng ta cần phân tích các

Mạng chuyển mạch kênh là một loại mạng truyền dữ liệu theo kết nối điểm-điểm, trong đó mỗi cặp gửi nhận được phân bổ một đường thoại riêng biệt Để phục vụ nhiều cuộc truyền thông đồng thời, cần thiết phải có nhiều đường truyền riêng lẻ Mạng này đã được thiết kế và phát triển từ năm 1878.

Mạng chuyển mạch gói truyền dữ liệu dưới dạng các gói tin nhỏ, riêng biệt, sử dụng địa chỉ đích trong phần đầu gói Các gói này có thể được gửi đồng thời hoặc tách biệt qua các đường truyền rỗi Tại điểm nhận, bộ chuyển mạch sẽ sắp xếp và lắp ráp các gói tin thành thông điệp gốc trước khi gửi đến người nhận Mạng chuyển mạch gói mang lại hiệu quả cao hơn nhờ khả năng tìm đường đi tối ưu.

Hình dưới là một ví dụ về chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh

Hình 4-4: Ví dụ về mạng chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh

Về mặt kiến trúc sự khác nhau của NGN và mạng PSTN được biểu diễn như hình vẽ sau:

Hình 4-5: Kiến trúc PSTN và NGN

Nghiên cứu về mạng NGN đã chỉ ra rằng quá trình hình thành của nó liên quan đến nhiều đặc điểm, tính chất và cấu trúc khác nhau Một trong những đặc tính nổi bật của NGN là khả năng tách biệt các dịch vụ và chức năng truyền tải, cho phép phát triển độc lập Điều này dẫn đến sự phân chia rõ ràng giữa các chức năng của dịch vụ và chức năng truyền tải trong cấu trúc của NGN Mạng NGN cung cấp khả năng tích hợp các dịch vụ hiện có và các dịch vụ mới, đồng thời kiểm soát truy cập một cách hiệu quả, đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng của người dùng.

Mạng thế hệ mới yêu cầu các thiết bị không chỉ hỗ trợ đa dạng dịch vụ như thoại, video và dữ liệu, mà còn phải tuân thủ các giao diện và tiêu chuẩn mở.

Sự thay đổi về công nghệ chuyển mạch là điểm cốt yếu của mạng NGN

Việt Nam đang nhanh chóng phát triển và hội nhập trong lĩnh vực điện tử tin học viễn thông, nỗ lực ứng dụng công nghệ mới nhằm rút ngắn khoảng cách với các nước tiên tiến Chính phủ đã phê duyệt kế hoạch phát triển viễn thông đến năm 2010, với mục tiêu xây dựng hạ tầng mạng viễn thông và tin học quốc gia hiện đại, an toàn và hiệu quả Mạng viễn thông thế hệ mới (NGN) sẽ đáp ứng những yêu cầu này, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành.

PH ẦN CHUY 2: ỂN M ẠCH ỀM M (Softswitch)

Thị trường viễn thông đang phát triển nhanh chóng, với cáp đồng và cáp quang không chỉ phục vụ cho truyền thông thoại mà còn cho dữ liệu và video Chuyển mạch kênh truyền thống đang dần được thay thế bởi chuyển mạch gói, mang lại hiệu quả và tính linh hoạt cao hơn, nhờ vào sự bùng nổ của mạng IP Sự tham gia của nhiều công ty mới vào thị trường yêu cầu các nhà cung cấp dịch vụ hiện tại phải thay đổi phương thức kinh doanh, tập trung vào việc nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm giá thành.

Trong mạng chuyển mạc kênh hiện nay, chỉ các khách hàng cỡ vừa và lớn mới được hưởng lợi từ sự cạnh tranh trong dịch vụ viễn thông, trong khi doanh nghiệp nhỏ với dưới 16 line lại gặp khó khăn trong việc nhận ưu đãi Thị trường khách hàng nhỏ mang lại lợi nhuận lớn cho nhà khai thác, nhưng họ vẫn thu được nhiều từ các cuộc gọi nội hạt ngắn, cuộc gọi đường dài và dịch vụ tùy chọn như voicemail Tất cả dịch vụ thoại nội hạt hiện nay đều qua tổng đài nội hạt công nghệ chuyển mạch kênh, tạo ra rào cản cho sự phát triển dịch vụ vì ba nguyên nhân chính.

 Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt

Thị trường thiết bị chuyển mạch nội hạt hiện nay chủ yếu do một số nhà sản xuất lớn kiểm soát, mang lại lợi nhuận cao từ việc cung cấp tổng đài phục vụ hàng chục đến hàng trăm ngàn thuê bao Mặc dù khả năng mở rộng của các thiết bị này rất tốt, nhưng chúng lại không phù hợp cho những triển khai nhỏ hơn với chỉ vài ngàn người do chi phí cao, với mức giá khởi điểm thường từ vài triệu USD Điều này khiến các nhà cung cấp dịch vụ phải tập trung vào các thị trường lớn, trong khi một số nhà cung cấp khác thử nghiệm tham gia vào thị trường cấp 2 và cấp 3 bằng cách thiết lập tổng đài phục vụ cho một vài thành phố Các chuyển mạch được phân chia theo mã vùng, với mỗi thành phố có một hoặc nhiều mã kết nối tới các mạng truy nhập nội vùng thông qua một trung kế.

Lớp Cao học CNTT 2003 đã nghiên cứu về mạng thế hệ mới và công nghệ chuyển mạch mềm, cho thấy phương pháp này giúp giảm chi phí cho một đường dây thuê bao Tuy nhiên, điều này đi kèm với chi phí truyền dẫn tăng lên khi thông tin được gửi đến tổng đài và sau đó quay trở lại thành phố nguồn Nếu các giải pháp cho tổng đài nội hạt có chi phí thấp hơn so với tổng đài chuyển mạch kênh, thì sự cạnh tranh trên thị trường sẽ gia tăng, mang lại lợi ích cho khách hàng với nhiều lựa chọn hơn và giá cước thấp hơn.

 Không có sự phân biệt dịch vụ

Các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt cung cấp nhiều tính năng dịch vụ như đợi cuộc gọi, chuyển cuộc gọi và xác định số chủ gọi, nhưng các dịch vụ mới rất hiếm do chi phí phát triển cao và hầu hết nhu cầu đã được đáp ứng Các nhà khai thác dịch vụ cạnh tranh thường phải cung cấp các dịch vụ tương tự, dẫn đến việc giảm giá cước là cách duy nhất để thu hút khách hàng Tuy nhiên, chỉ dựa vào giá cả không phải là chiến lược bền vững trong ngành viễn thông Nếu có những giải pháp chuyển mạch nội hạt mới mẻ, các nhà khai thác có thể tạo sự khác biệt về dịch vụ, mở ra cơ hội tăng trưởng lợi nhuận và thu hút khách hàng hiệu quả hơn.

 Những giới hạn trong phát triển mạng

Các tổng đài chuyển mạch nội hạt sử dụng chuyển mạch kênh, trong đó thông tin thoại được truyền dưới dạng dòng 64Kbps Tại các cổng vào và ra, các dòng này được dồn và tách kênh theo thời gian vào các luồng số tốc độ cao Quá trình định tuyến và điều khiển cuộc gọi gắn liền với cơ cấu chuyển mạch Lợi ích kinh tế của thoại gói đang thúc đẩy sự chuyển đổi từ chuyển mạch kênh sang mạng truy cập và mạng đường trục Các tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống hiện đang đóng vai trò cầu nối giữa hai mạng này Việc chuyển đổi từ gói sang kênh tại cả hai đầu vào và ra gây ra chi phí phụ và tăng độ trễ, ảnh hưởng đến thông tin nhạy cảm với trễ như tín hiệu thoại Nếu có giải pháp cho phép các tổng đài nội hạt cung cấp dịch vụ thoại và dịch vụ tùy chọn ngay trên thiết bị chuyển mạch gói, sẽ giảm thiểu các chuyển đổi không cần thiết, từ đó giảm chi phí và nâng cao chất lượng dịch vụ, tiến gần hơn tới mục tiêu NGN.

5.2 ác C định nghĩa c Softswitch ủa

Chuyển mạch mềm (Softswitch) là một khái niệm quen thuộc nhưng vẫn gây tranh cãi trong lĩnh vực viễn thông Mặc dù từ "chuyển mạch" và "phần mềm" đã trở nên phổ biến, không phải bất kỳ phần mềm nào thực hiện chức năng chuyển mạch đều được gọi là Softswitch Ý nghĩa thực sự của khái niệm này vẫn còn mơ hồ và là chủ đề nghiên cứu sôi nổi giữa các chuyên gia về tương lai của mạng viễn thông.

Khái niệm Softswitch đã được đề cập từ năm 1999, nhưng chủ yếu mang tính chất marketing Các cuộc tranh luận về một định nghĩa thống nhất và chính xác cho Softswitch vẫn chưa được giải quyết Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét một số định nghĩa từ các nhà phát triển Softswitch.

Tổng quan về Softswitch

Đặt vấn đề

Thị trường viễn thông đang phát triển nhanh chóng, với cáp đồng và cáp quang không chỉ dùng để truyền thông thoại mà còn cho dữ liệu và video Chuyển mạch kênh truyền thống đang dần nhường chỗ cho chuyển mạch gói, mang lại hiệu quả và tính linh hoạt cao hơn, nhờ vào sự bùng nổ của mạng IP Sự gia tăng các công ty mới tham gia vào thị trường buộc các nhà cung cấp dịch vụ hiện tại phải thay đổi phương thức kinh doanh, nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm chi phí.

Chuyển mạch là yếu tố cốt lõi của mọi mạng viễn thông, cho phép kết nối giữa các thuê bao để thực hiện cuộc gọi Mặc dù mạng PSTN hiện tại đáp ứng tốt nhu cầu dịch vụ thoại của khách hàng, vẫn còn nhiều vấn đề trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ thoại chưa được giải quyết triệt để, đặc biệt là đối với các dịch vụ mới như truyền số liệu.

Trong mạng chuyển mạc kênh hiện nay, chỉ khách hàng cỡ vừa và lớn mới tận dụng được lợi ích từ sự cạnh tranh trong dịch vụ viễn thông, trong khi doanh nghiệp nhỏ với dưới 16 line lại ít nhận được ưu đãi Thị trường khách hàng nhỏ, mặc dù mang lại lợi nhuận lớn cho các nhà khai thác, nhưng họ vẫn thu được lợi nhuận chủ yếu từ các cuộc gọi nội hạt ngắn, cuộc gọi đường dài và các dịch vụ tùy chọn như voicemail Tất cả dịch vụ thoại nội hạt hiện đều được cung cấp qua tổng đài nội hạt sử dụng công nghệ chuyển mạch kênh, điều này trở thành rào cản cho sự phát triển dịch vụ do ba nguyên nhân chính.

 Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt

Thị trường thiết bị chuyển mạch nội hạt hiện nay chủ yếu do một số nhà sản xuất lớn kiểm soát, mang lại lợi nhuận cao từ việc cung cấp tổng đài phục vụ hàng chục đến hàng trăm ngàn thuê bao Mặc dù khả năng mở rộng của các thiết bị này rất tốt, nhưng chi phí cao khiến chúng không phù hợp cho các triển khai nhỏ hơn, chỉ phục vụ vài ngàn người Giá khởi điểm cho một tổng đài nội hạt thường lên tới vài triệu USD, điều này khiến nhiều nhà cung cấp dịch vụ ngần ngại tham gia, chỉ dám đầu tư vào các thị trường lớn Một số nhà cung cấp đã cố gắng tham gia vào thị trường cấp 2 và cấp 3 bằng cách thiết lập tổng đài phục vụ cho một vài thành phố, với hệ thống chuyển mạch được phân chia theo mã vùng để kết nối với mạng truy nhập nội vùng.

Lớp Cao học CNTT 2003 đã nghiên cứu về mạng thế hệ mới và công nghệ chuyển mạch mềm, cho thấy phương pháp này giúp giảm chi phí trên một đường dây thuê bao Tuy nhiên, điều này đồng nghĩa với việc tăng chi phí truyền dẫn khi thông tin được chuyển đến tổng đài và sau đó quay trở lại thành phố xuất phát Nếu các giải pháp cho tổng đài nội hạt có chi phí thấp hơn so với tổng đài chuyển mạch kênh, điều này sẽ kích thích tính cạnh tranh trên thị trường, mang lại lợi ích cho khách hàng với nhiều sự lựa chọn và giá cước thấp hơn.

 Không có sự phân biệt dịch vụ

Các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt cung cấp nhiều tính năng dịch vụ như đợi cuộc gọi, chuyển cuộc gọi và xác định số chủ gọi Mặc dù các dịch vụ này đã tồn tại từ lâu, việc phát triển dịch vụ mới thường tốn kém và hiếm gặp Các nhà khai thác dịch vụ thường phải cung cấp các dịch vụ tương tự nhau do sự cạnh tranh và nguồn sản phẩm hạn chế, dẫn đến việc giảm giá cước để thu hút khách hàng Tuy nhiên, chỉ dựa vào việc giảm giá không phải là chiến lược bền vững trong ngành viễn thông Nếu có những giải pháp chuyển mạch nội hạt mới, các nhà khai thác có thể tạo ra sự khác biệt về dịch vụ, mở ra cơ hội tăng trưởng lợi nhuận và thu hút khách hàng hiệu quả hơn.

 Những giới hạn trong phát triển mạng

Các tổng đài chuyển mạch nội hạt hiện nay sử dụng chuyển mạch kênh, với thông tin thoại được truyền dưới dạng dòng 64Kbps Tại các cổng vào và ra, các dòng này được dồn và tách kênh theo thời gian vào các luồng số tốc độ cao Quá trình định tuyến và điều khiển cuộc gọi gắn liền với cơ cấu chuyển mạch, trong khi thoại gói đang thúc đẩy sự chuyển mình từ mạng chuyển mạch kênh sang mạng gói Các tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống hiện đóng vai trò cầu nối giữa hai mạng này Tuy nhiên, việc chuyển đổi gói sang kênh tại cả hai đầu vào và ra gây ra chi phí phụ và tăng độ trễ, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc gọi Nếu các tổng đài nội hạt có thể cung cấp dịch vụ thoại ngay trên thiết bị chuyển mạch gói, sẽ giảm thiểu các chuyển đổi không cần thiết, từ đó giảm chi phí và nâng cao chất lượng dịch vụ, tiến gần hơn đến mục tiêu NGN.

5.2 ác C định nghĩa c Softswitch ủa

Chuyển mạch mềm (Softswitch) là một khái niệm quen thuộc nhưng vẫn gây tranh cãi trong lĩnh vực viễn thông Mặc dù từ "chuyển mạch" và "phần mềm" đã trở nên phổ biến, không phải bất kỳ phần mềm nào thực hiện chức năng chuyển mạch đều được gọi là Softswitch Ý nghĩa thực sự của khái niệm này còn mơ hồ và đang được các nhà nghiên cứu thảo luận, đặc biệt là trong bối cảnh tương lai của mạng viễn thông.

Khái niệm Softswitch đã xuất hiện từ năm 1999, nhưng chủ yếu mang tính chất marketing Đến nay, vẫn còn nhiều tranh cãi xung quanh việc xác định một định nghĩa thống nhất và chính xác cho Softswitch Trong phần này, chúng ta sẽ khám phá một số định nghĩa từ các nhà phát triển Softswitch.

Softswitch là thành phần quan trọng của mạng thế hệ mới (NGN), được định nghĩa là phần mềm mở thực hiện chức năng thông tin phân tán trên môi trường máy tính mở, kết hợp tính năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống Nó tích hợp thông tin thoại, dữ liệu và video, đồng thời phiên dịch giao thức giữa các mạng khác nhau như mạng vô tuyến và mạng cáp Softswitch cho phép triển khai các dịch vụ VOIP mang lại lợi nhuận, kết hợp tính năng của các chuyển mạch thoại lớp 4 và lớp 5 với các cổng VOIP trong môi trường máy tính mở chuẩn Hệ thống máy tính kiến trúc mở sử dụng các thành phần tiêu chuẩn từ nhiều nhà cung cấp, từ máy tính cỡ nhỏ đến server lớn như Netra của Sun Microsystem, giúp các nhà khai thác phát triển dịch vụ độc lập với phần cứng và tận dụng lợi ích từ định luật Moore trong ngành công nghiệp máy tính.

Theo MobileIN, Softswitch là khái niệm tách biệt phần cứng mạng khỏi phần mềm mạng, điều này khác với mạng chuyển mạch kênh truyền thống, nơi phần cứng và phần mềm không độc lập Mạng chuyển mạch kênh sử dụng thiết bị chuyên dụng để kết nối và phục vụ thông tin thoại Trong khi đó, mạng chuyển mạch gói sử dụng giao thức Internet (IP) để định tuyến thông tin thoại và dữ liệu qua các con đường và thiết bị chia sẻ, mang lại hiệu quả cao hơn.

Theo CopperCom, Softswitch là một phương pháp mới trong chuyển mạch thoại, giúp khắc phục những thiếu sót của các chuyển mạch trong tổng đài nội hạt truyền thống Công nghệ này không chỉ giảm chi phí cho các chuyển mạch nội hạt mà còn cung cấp công cụ hiệu quả để tạo sự khác biệt về dịch vụ giữa các nhà cung cấp Hơn nữa, Softswitch đơn giản hóa quá trình chuyển đổi từ mạng truyền thống sang mạng hỗ trợ thoại gói end-to-end trong tương lai.

Trong [1] tác giả đã đưa ra một định nghĩa tổng quát về Softswitch:

Softswitch là một hệ thống bao gồm các sản phẩm, giao thức và ứng dụng, cho phép các thiết bị kết nối với dịch vụ viễn thông và Internet thông qua mạng IP.

Softswitch là công nghệ thực hiện chức năng chuyển mạch bằng cách thiết lập kết nối cho các kết nối viễn thông đầu cuối Nó có thể hoạt động song song với mạng chuyển mạch kênh truyền thống và cung cấp dịch vụ chuyển mạch gói Các dịch vụ hỗ trợ bao gồm âm thanh, fax, video, dữ liệu và nhiều dịch vụ mới trong tương lai Các thiết bị đầu cuối có thể là điện thoại thông thường, điện thoại IP, máy tính, PDA, máy nhắn tin và thiết bị video hội nghị.

Khái niệm Softswitch thường được dùng để chỉ một thành phần quan trọng, đó là Call Agent hay Media Gateway Controller, cho phép thực hiện các kết nối trong hệ thống.

Các lợi ích của Softswitch

Softswitch mang lại nhiều lợi ích cho cả nhà khai thác và người sử dụng Trong bài viết này, chúng ta sẽ phân tích các lợi ích nổi bật của Softswitch, giúp tối ưu hóa hiệu suất và nâng cao trải nghiệm người dùng.

• Những cơ hội mới về doanh thu

Công nghệ mạng và chuyển mạch thế hệ mới đã tạo ra các dịch vụ giá trị gia tăng độc đáo, tích hợp thoại, dữ liệu và video Những dịch vụ này không chỉ hứa hẹn mang lại doanh thu vượt trội so với dịch vụ thoại truyền thống mà còn có tiềm năng lợi nhuận cao hơn đáng kể.

Hội thảo IP và IP Centrex là những dịch vụ cao cấp mới, mang lại các tính năng của điện thoại truyền thống thông qua công nghệ IP Các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) có thể tận dụng Softswitch để phát triển nhiều dịch vụ thoại Với cấu trúc phân tán của Softswitch, mạng thoại có khả năng mở rộng linh hoạt, cho phép các nhà cung cấp dễ dàng thêm các dịch vụ mới theo nhu cầu và thời điểm mong muốn.

• Thời gian tiếp cận thị trường ngắn

Việc triển khai dịch vụ mới hiện nay trở nên nhanh chóng, cùng với đó là khả năng cung cấp và nâng cấp dịch vụ cũng được thực hiện một cách dễ dàng nhờ vào các phần mềm hiện đại Thời đại ngày nay cho phép người dùng nâng cấp dịch vụ chỉ với một thao tác bấm nút.

Trong ngành điện thoại truyền thống, thời gian tiếp cận thị trường đóng vai trò quan trọng, với các công ty mới chỉ có khả năng chiếm khoảng 30% thị phần Tuy nhiên, trong mạng NGN, các nhà khai thác mới có cơ hội chiếm tới 80% thị phần nếu họ đủ năng lực.

• Khả năng thu hút khách hàng

NGN hỗ trợ đáng kể cho công việc kinh doanh và cuộc sống của khách hàng, làm tăng sự phụ thuộc của họ vào các nhà cung cấp dịch vụ, từ đó giảm thiểu rủi ro biến động trong kinh doanh Bằng cách áp dụng công nghệ Softswitch, các nhà cung cấp cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát các dịch vụ thông tin, tạo ra một viễn cảnh hấp dẫn giúp khách hàng trở nên trung thành hơn với nhà cung cấp.

• Giảm chi phí xây dựng mạng

Các hệ thống Softswitch đang dần thay thế các tổng đài trong mạng chuyển mạch kênh truyền thống, giúp giảm đáng kể chi phí cho các nhà khai thác mới muốn gia nhập thị trường Chi phí cho hệ thống Softswitch hiện nay chủ yếu là chi phí phần mềm, không còn phụ thuộc vào cơ cấu chuyển mạch kênh như trước, dẫn đến việc đầu tư vào Softswitch tăng gần như tuyến tính theo số lượng.

Lớp Cao học CNTT 2003 đã khám phá mạng thế hệ mới và công nghệ chuyển mạch mềm, cho thấy rằng việc thu hút lượng khách hàng lớn không nhất thiết phải đòi hỏi một khoản đầu tư ban đầu khổng lồ như nhiều người vẫn nghĩ.

Các nhà khai thác mới có thể bắt đầu bằng cách mua các tính năng cần thiết và phục vụ vài trăm khách hàng, sau đó mở rộng dần dần khi quy mô khách hàng tăng lên Mặc dù khởi đầu với số lượng khách hàng nhỏ, họ vẫn có khả năng cung cấp đầy đủ dịch vụ tương tự như các nhà khai thác lớn Điều này tạo ra sự khác biệt, vì các hệ thống chuyển mạch truyền thống thường được thiết kế cho số lượng lớn hơn nhiều so với nhu cầu dịch vụ thực tế của khách hàng.

• Giảm chi phí đ iều hành mạng và chi phí hoạt động trung bình

Softswitch cho phép khách hàng tự quản lý và kiểm soát dịch vụ, giảm thiểu gánh nặng cho nhà điều hành mạng Việc này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm chi phí hoạt động lâu dài, vì không còn cần đến các tổng đài lớn tiêu tốn năng lượng và nhân lực Thay vào đó, chuyển mạch được thực hiện qua các máy chủ phân tán trong mạng, điều khiển bởi giao diện thân thiện với người sử dụng (GUI).

• Sử dụng băng thông một cách hiệu quả

Trong mô hình điện thoại hiện tại, mỗi cuộc gọi thiết lập một kênh riêng giữa người gọi và người nhận, dẫn đến việc không thể sử dụng đường truyền cho mục đích khác trong suốt thời gian đàm thoại Kỹ thuật TDM cho phép truyền nhiều cuộc gọi qua một đường trung kế, nhưng kênh riêng vẫn tiêu tốn tài nguyên mạng vượt mức cần thiết, đặc biệt trong các khoảng lặng của cuộc hội thoại.

• Quản lý mạng hiệu quả hơn

Softswitch giúp các công ty quản lý mạng hiệu quả hơn bằng cách cho phép giám sát và điều chỉnh hoạt động mạng theo thời gian thực Khả năng truy cập từ xa hỗ trợ việc nâng cấp và thay đổi cấu hình mạng từ một trạm trung tâm, không cần phải đến tận nơi thiết bị chuyển mạch được đặt.

Khả năng nâng cấp dễ dàng của Softswitch là lý do chính khiến nó được chấp nhận nhanh chóng trong ngành viễn thông Các nhà khai thác có thể nhanh chóng cung cấp dịch vụ mới với chi phí thấp hơn so với chuyển mạch truyền thống, thông qua việc thêm dịch vụ qua máy chủ ứng dụng riêng hoặc triển khai module từ nhà cung cấp thứ ba Các dịch vụ giá trị gia tăng và dịch vụ tổng hợp giúp các nhà khai thác tạo sự khác biệt và khẳng định vị thế cạnh tranh của mình trên thị trường Softswitch hỗ trợ nhiều tính năng đa dạng, đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành.

Lớp Cao học CNTT 2003 đã khám phá công nghệ chuyển mạch mềm, mang lại cho các công ty viễn thông một nền tảng mạnh mẽ Công nghệ này cho phép họ phân biệt và tùy chỉnh dịch vụ cho từng khách hàng một cách hiệu quả.

• Tiết kiệm không gian đặt thiết bị

Softswitch cho phép triển khai ứng dụng linh hoạt trên bất kỳ khu vực nào trong mạng, với cấu trúc mạng được tối ưu hóa để đặt các máy chủ gần các tài nguyên quan trọng Điều này giúp các ứng dụng và tài nguyên cung cấp dịch vụ và tính năng mới mà không cần phải tập trung tại một vị trí duy nhất trong mạng.

Các dịch vụ được Softswitch hỗ trợ

Softswitch không chỉ đáp ứng đầy đủ các chức năng của điện thoại truyền thống trên mạng IP với chi phí thấp hơn, mà còn cho phép các nhà cung cấp triển khai và quản lý các dịch vụ mới Nó tính toán mức độ sử dụng dịch vụ để tính cước cho khách hàng trong cả hai hệ thống trả sau và trả trước Nhờ vào các giao diện lập trình mở API, các nhà phát triển có thể dễ dàng tích hợp dịch vụ mới hoặc thêm server mới Hơn nữa, các nhà khai thác có thể truy cập vào các danh mục có sẵn để hỗ trợ dịch vụ nhận dạng cuộc gọi và trả lời chọn lọc.

 Thực hiện cuộc gọi ảo

 Hỗ trợ đa phương tiện

 Có đầy đủ các chức năng chuyển mạch lớp 4 và lớp 5

Các loại kết nối được Softswitch hỗ trợ

Mạng điện thoại sử dụng số để định danh, trong khi mạng IP sử dụng tên Để truyền thông giữa hai thiết bị, chúng cần được xác định bằng tên, có thể là số điện thoại hoặc danh sách thiết bị Softswitch cung cấp nhiều loại kết nối khác nhau.

 Kết nối giữa các điện thoại trong PSTN

Kết nối giữa điện thoại IP hoặc máy tính đa phương tiện với điện thoại trong mạng PSTN là hoàn toàn khả thi Chẳng hạn, người dùng có thể thực hiện cuộc gọi từ địa chỉ email Person@Sun.com đến số điện thoại 925-555-.

9360 Cuộc gọi này sẽ đi qua cả mạng IP và PSTN Trong trường hợp này mạng IP phải kết nối với PSTN thông qua gateway

Khi kết nối giữa một máy tính đa phương tiện hoặc một điện thoại IP với một máy tính đa phương tiện, các ứng dụng như NetMeeting, Internet Chat, Instant Message cho phép người dùng thực hiện các cuộc họp trực tuyến, trao đổi thông tin và liên lạc với nhau hiệu quả.

 Kết nối từ một thiết bị đầu cuối của một video conferencing với một điện thoại thông thường hoặc một điện thoại không dây

 Kết nối từ một máy tính đến một điện thoại không dây có hỗ trợ WAP

Như vậy, công nghệ Softswitch hỗ trợ rất nhiều kiểu kết nối và kỹ thuật truyền tin.

Các ứng dụng chính của Softswitch

5.6 ác C ứng ụng d chính c Softswitch ủa

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

5.6.1 Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway (giảm tải Internet) Ứng dụng này nhắm 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 xu hướng của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) kết nối Modem Server với các luồng PRI đã dẫn đến tình trạng cạn kiệt cổng PRI hiện có Hơn nữa, các kênh PRI mà ISP thuê thường mang lại lợi nhuận thấp hơn cho các nhà khai thác tổng đài so với các kênh PRI khác.

Sự gia tăng lưu lượng truy cập Internet qua đường dialup đã gây ra tình trạng quá tải và tắc nghẽn cho mạng chuyển mạch kênh, vốn được thiết kế cho các cuộc gọi có độ dài trung bình khoảng 3 phút Thời gian truy cập Internet kéo dài trung bình lên tới 35 phút đã làm suy kiệt tài nguyên tổng đài và gia tăng số lượng cuộc gọi không thành công Để duy trì chất lượng thoại cho khách hàng sử dụng dịch vụ điện thoại, các nhà khai thác phải lựa chọn giữa việc mua thêm tổng đài hoặc cung cấp cho các ISP các kênh PRI có lưu lượng tải thấp, cả hai phương án này đều yêu cầu đầu tư tương đương.

Mô hình mạng hiện nay của các nhà khai thác tổng i nội hạt cho thấy các kênh PRI phục vụ thông tin thoại và các ISP là giống nhau Do phần lớn thuê bao Internet nằm ở phía thiết bị của nhà khai thác cấp cao hơn, lưu lượng dữ liệu từ modem chủ yếu đi qua các kênh kết nối giữa 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 dữ liệu Internet, dẫn đến tình trạng chuyển mạch của nhà khai thác cạnh tranh trở thành "nút cổ chai" trên mạng.

Modem sẽ tiếp tục là phương tiện kết nối Internet phổ biến trong thời gian tới, điều này yêu cầu các nhà khai thác phải tìm kiếm giải pháp kinh tế để cung cấp kênh PRI cho các ISP, đồng thời chuyển đổi các kênh PRI hiện tại đang phục vụ cho khách hàng điện thoại truyền thống.

Ứng dụng softswitch làm SS7 PRI gateway là giải pháp hiệu quả cho việc kết nối giữa nhà khai thác cấp cao và nhà khai thác cạnh tranh Hệ thống này sử dụng giao diện TDM chuẩn để kết nối chuyển mạch kênh với Media Gateway, đồng thời giao tiếp với softswitch qua báo hiệu số 7 Các modem server của ISP sẽ được chuyển sang kết nối với Media Gateway, giúp giải phóng các luồng PRI cho chuyển mạch kênh TDM truyền thống Khi có cuộc gọi Internet (Dial-up) từ tổng đài cấp cao tới ISP, cuộc gọi sẽ được định hướng trực tiếp tới modem server mà không cần qua chuyển mạch kênh, trong khi các cuộc gọi thoại vẫn diễn ra bình thường.

Ứng dụng SS7 PRI Gateway không chỉ cung cấp các kênh PRI với giá thành thấp và khả năng xử lý các cuộc gọi có thời gian trung bình lâu hơn, mà còn hỗ trợ các dịch vụ mới như VoIP.

5.6.2 Ứng dụng tổng đà i packet tandem

5.6.2.1 Giảm tải các tổng đài chuyển tiếp (Ta ndem/Transit Offload): 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 t ng nhă ưng rất thất thường của lưu lượng thông tin thoại nội hạt (phát sinh do truy cập Internet), vô tuyến và đường dài

Mạng tổng đài TDM cấp thấp nhất, bao gồm lớp 5 như tổng đài nội hạt và MSC của mạng di động, được kết nối với nhau và với tổng đài chuyển tiếp cấp cao hơn qua một mạng lưới trung kế điểm - điểm phức tạp Khi có cuộc gọi giữa hai tổng đài cấp thấp, thông tin sẽ truyền qua trung kế nối trực tiếp; nếu không còn đường nối trực tiếp, cuộc gọi sẽ được định tuyến qua tổng đài chuyển tiếp Một số cuộc gọi, như truy cập hộp thư thoại hay quay số bằng giọng nói, được định tuyến trực tiếp tới tổng đài chuyển tiếp để tận dụng tài nguyên tập trung cho các dịch vụ cao cấp Mặc dù kiến trúc này đã được sử dụng và cải tiến nhiều năm qua để phục vụ cho các ứng dụng thoại, nhưng vẫn tồn tại một số giới hạn nhất định.

Chi phí điều hành và bảo dưỡng mạng lưới thường cao và tốn thời gian, yêu cầu phải liên tục định cấu hình và nâng cấp để tránh tình trạng nghẽn mạng Hơn nữa, cần phải thiết lập mạng lớn hơn nhu cầu thực tế cho các tổng đài chuyển tiếp Ví dụ, khi thêm một tổng đài nội hạt vào mạng, cần xây dựng các nhóm trung kế từ tổng đài đó tới tổng đài chuyển tiếp và đến một số tổng đài nội hạt khác.

Các trung kế điểm hoạt động thường có hiệu suất không cao do chúng được thiết kế để hoạt động trong những giờ cao điểm khác nhau Cụ thể, trong khu doanh nghiệp, giờ cao điểm thường rơi vào ban ngày, trong khi ở khu dân cư, thời gian cao điểm lại diễn ra vào buổi tối.

Trong mạng có nhiều tổng đài chuyển tiếp, mỗi tổng đài kết nối với một nhóm tổng đài nội hạt, cuộc gọi có thể phải trải qua nhiều tổng đài chuyển tiếp để tối ưu hóa tài nguyên mạng, đặc biệt là trong trường hợp dịch vụ hộp thư thoại.

Hình 5-3: Ứng dụng packet tandem

Giải pháp cho vấn đề này là sử dụng Softswitch Như hình 5-3 đã trình bày, Softswitch hoạt động cùng với các hệ thống khác để tối ưu hóa hiệu suất truyền thông.

MG thay thế các tổng đài chuyển tiếp chuyển mạch kênh truyền thống, kết nối các tổng đài nội hạt tới Media Gateway qua giao diện TDM tiêu chuẩn và sử dụng báo hiệu số 7 để kết nối với Softswitch.

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

Loại bỏ lưới trung kế hiệu suất thấp và thay thế bằng các “siêu xa lộ” trong mạng IP/ATM sẽ tối ưu hóa quá trình chuyển tiếp cuộc gọi, đồng thời giảm tải cho các tổng đài chuyển tiếp truyền thống hoặc có thể loại bỏ chúng hoàn toàn.

Các thành phần chức năng trong Softswitch

Gateway controlle 61 rs

Gateway controllers đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các mạng khác nhau như PSTN, SS7 và mạng IP Chúng thực hiện chức năng xác nhận hợp lệ và khởi tạo trước khi thiết lập kết nối, đảm bảo quản lý thông lượng thoại và dữ liệu hiệu quả Thành phần này không chỉ hoạt động như một call agent với các chức năng điều khiển cuộc gọi mà còn được xem là media gateway controller nhờ vào khả năng điều khiển media gateway.

Một gateway controller kết nối với media gateway và signaling gateway là cấu hình tối thiểu của Softswitch Thành phần điều khiển này thường được gọi là media gateway controller (MGC).

Các chức năng cần thiết:

Gateway controllers cần phải có các chức năng sau đây:

 Các giao thức thiết lập cuộc gọi thoại: H.323, SIP

 Các giao thức điều khiển media: MGCP, Megaco H.248

 Điểu khiển các lớp dịch vụ và chất lượng dịch vụ

 Giao thức điều khiển SS7: SIGTRAN (SS7 trên IP)

 Xử lý SS7 (khi sử dụng SigTran)

Lớp Cao học CNTT 2003 tập trung vào mạng thế hệ mới với công nghệ chuyển mạch mềm Đặc điểm quan trọng bao gồm kế hoạch quay số địa phương E164 để xác định cổng, cùng với việc phân tích số và tín hiệu trong khối Ngoài ra, chuyển đổi số được áp dụng cho các mạng như IP, FR và ATM.

 Ghi chép các thông tin chi tiết của cuộc gọi để thực hiện tính cước.

 Điều khiển quản lý băng thông

Media gateway cung cấp khả năng chỉ định và cấu hình thời gian thực cho các nguồn DSP, đồng thời quản lý các chỉ định kênh DS0 Nó cũng hỗ trợ truyền giọng nói thông qua quá trình mã hóa, giải mã và đóng gói hiệu quả.

 Cung cấp cho các signaling gateways: o Các biến SS7 o Xử lý các bộ thời gian o Cấu hình các kết nối. o Cấu hình Point Code và định tuyến

Các đặc tính của hệ thống

Gateway controllers có các đặc tính sau đây :

 Cần có CPU đủ mạnh, hệ thống nhiều bộ xử lý thường được sử dụng.

Bộ nhớ trong lớn là yếu tố quan trọng, giúp tăng cường khả năng lưu trữ và xử lý thông tin mà không cần sử dụng kỹ thuật phân trang.

 Cần giải quyết các , cần có một lượng phù hợp các kết nối tốc độ cao.

 Tiếp cận dual redundancy cho kết nối mạng là cần thiết.-

 Đĩa lưu trữ được sử dụng chính trong việc logging do đó không cần phải có dung lượng lưu trữ lớn

Signaling gateway

Gateway tín hiệu (Signaling gateway) được hình thành từ cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 và mạng IP, dưới sự quản lý của Gateway Controller Nó cho phép Softswitch hoạt động như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7 Gateway tín hiệu chỉ xử lý các tín hiệu SS7, trong khi gateway truyền thông (media gateway) chỉ thực hiện việc thiết lập kênh thoại thông qua kỹ thuật báo hiệu SS7.

Hình 6-2: Giao thức SIGTRAN giữa NGN và mạng chuyển mạch kênh

SIGTRAN là một bộ giao thức thiết kế để truyền tải thông tin qua mạng IP Khi SigTran được áp dụng giữa điều khiển cổng và điều khiển tín hiệu, chỉ có MTP1, MTP2 và SigTran được tích hợp trong signaling gateway Trong tình huống này, MTP3 cùng các giao thức cao hơn sẽ được triển khai trong gateway controller.

Một signaling gateway thông thường được áp dụng cho các lớp sau :

 SCTP được sử dụng cho việc phản hồi các chuyển tín hiệu, các dòng tín hiệu, tránh tắc nghẽn và điều khiển.

 M3UA, được dùng cho việc chuyển đổi ocủa ISUP, SCCP và các tin nhắn TUP qua IP

 M2UA được dùng cho điều khiển nghẽn và truyền các tin nhắn MTP3

 IUA dùng cho giao tiếp Q.931/Q.921

 M2Peer dùng cho giao tiếp MTP3-to-MTP2

Khi sử dụng giao diện sự kiện riêng biệt giữa điều khiển cổng vào và cổng vào tín hiệu, toàn bộ ngăn xếp giao thức SS7 sẽ nằm trong cổng vào tín hiệu, bao gồm các thành phần như MTP3, ISUP, SCCP và TCAP.

Một cổng vào tín hiệu sẽ thiết lập giao thức, định thời và các frame tin nhắn cần thiết cho mạng báo hiệu SS7

Các yêu cầu về chức năng:

Signaling gateway phải có các chức năng sau:

 Phải cung cấp kết nối vật lý từ mạng báo hiệu SS7 qua một kết nối vật lý TI/E1 hoặc T1/V.35

 Nó phải có khả năng truyền thông tin của mạng báo hiệu SS7 giữa điều khiển cổng vào và cổng vào tín hiệu qua mạng IP.

 Nó phải cung cpấ các đường truyền cho tiếng nói, video và dữ liệu tuỳ chọn (Truyền dữ liệu có thể được cung cấp trong cổng vào media)

 Cung cấp mạng báo hiệu SS7 cho các dịch vụ viễn thông

Các đặc tính hệ thống

Signaling gateway phải có các đặc tính sau:

 Có khả năng xử lý truy xuất vào/ra lớn mà không cần CPU mạnh

 Bộ nhớ phải đủ lớn để có thể lưu trữ được các thông tin về trạng thái, thông tin cấu hình, bản đồ point code, các tuyến luân phiên…

 Một không gian đĩa lưu trữ nhỏ dùng cho việc logging

 Giao diện Ethernet (tới mạng IP) cho dual redundancy

 Cần phải có thể giao tiếp với mạng báo hiệu SS7 bằng cách sử dụng một T1/E1 ít nhất 2 kênh D và nhiều nhất 16 kênh D.

 Khi sử dụng các bus H.110 và H.100 phải tăng khả năng thể hiện và tăng tính mềm dẻo.

Media gateway

Media gateway là thiết bị cho phép truyền thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng IP và PSTN Trong hệ thống PSTN, tải trọng thoại được truyền qua DS0, và để chuyển dữ liệu này sang mạng, tiếng nói cần được nén và đóng gói Các DSP thực hiện chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, nén âm thanh, loại bỏ tiếng vang, phát hiện khoảng lặng, triệt tiếng ồn, nén mã và giảm nhiễu Chúng cũng quản lý việc chuyển đổi dữ liệu thoại thành các gói cho mạng IP.

Media gateway phải có các chức năng sau:

 Truyền dữ liệu giọng nói sử dụng giao thức truyền RTP.

Nguồn DSP và việc định vị khe thời gian T1 được quản lý thông qua điều khiển cổng vào, dẫn đến việc tạo ra các tin nhắn MGCP và MEGACO Mặc dù SIP cũng có thể được sử dụng, nhưng nó chỉ là một tùy chọn.

 Quản lý nguồn DSP để cung cấp giọng nói và các chức năng đóng gói cho các dịch vụ đã được đề cập ở trên

 Hỗ trợ cho câc giao thức như loop-start, ground start, E&M, CAS, QSIG, - và ISDN qua T1

 Hỗ trợ cấu hình xóa kênh T! cho việc truyền giọng nói trong các mạng báo hiệu SS7

 Quản lý các nguồn tài nguyên T1 và các kết nối

 Sử dụng các chế độ thiết lập nóng cho các card DSP và T1

 Các chiến lược HA và xử lý thừa cho phần mềm cổng kết nối media.

 Khả năng mở rộng cổng vào media bao gồm các cổng, các card và các nút mà không cần phải tích hợp trong các thành phần Softswitch khác

Các đặc tính hệ thống:

Media gateway cần phải có các đặc tính của hệ thống như sau:

 Khả năng xử lý vào/ra càng lớn càng tốt

 Bộ nhớ để lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin về cấu hình, các tin nhắn MGCP, thư viện DSP…càng lớn càng tốt

 Một không gian đĩa lưu trữ nhỏ chỉ để sử dụng trong quá trình logging

 Giao tiếp Ethernet (tới mạng IP).

 Giao tiếp với mạng TDM để có thể mở rộng đến các giao diện T1/E1

 Các mật độ của 120 cổng (của các DS0) là bình thường Thông thường các giao tiếp này tích hợp với các DSP để thể hiện một vài dạng nén

 Bus H.10 có thể làm tăng tính mềm dẻo của hệ thống.

 Cấu hình khả năng cao có thể mở rộng mật độ người dùng.

Media se rvers

Media server thường được tách biệt với feature server, vì chúng chủ yếu chỉ xử lý dữ liệu đa phương tiện Do đó, media server cần phải có phần cứng mạnh mẽ để xử lý tín hiệu số (DSP).

Một media server không phải là yếu tố thiết yếu trong chức năng chuyển mạch, nhưng đối với ASP, nó gợi nhớ đến công nghệ Softswitch nhờ khả năng tích hợp thoại và dữ liệu Bằng cách tận dụng chuẩn H.110, nhà cung cấp dịch vụ có thể kết hợp các chức năng thoại với nhiều định dạng dữ liệu khác nhau.

Media server phải bao gồm các chức năng cần thiết sau:

 Tích hợp fax mailbox, các khai báo sử dụng email hoặc các tin nhắn

Việc ứng dụng công nghệ nhận dạng tiếng nói có thể nâng cao khả năng định tuyến, cho phép người dùng kích hoạt các chức năng chỉ bằng giọng nói.

 Hội nghị truyền hình có thể được nâng cao bằng cách sử dụng việc cài đặt và chuyển đổi bằng H.323 và SIP

 Chuyển từ giọng nói sang dạng văn bản để đưa văn bản vào email để gửi cho người nhận

 Có khả năng chuyển các từ khóa từ tiếng nói sang dạng văn bản được dùng cho việc tìm kiếm thông tin trên Web

 Tin nhắn hợp nhất có khả năng thể hiện tiếng nói, fax và các tin nhắn email với cùng một giao diện

IVR/VRU là hệ thống xử lý các đoạn script tiếng nói dựa trên menu, cho phép người dùng tương tác thông qua DTMF hoặc phản hồi bằng giọng nói Mục tiêu chính của IVR/VRU là cung cấp thông tin, giải phóng dịch vụ hoặc định tuyến cuộc gọi đến một đích cụ thể thông qua các lựa chọn DTMF và đầu vào giọng nói.

 Fax-over-IP sử dụng giao thức T.38 là chuẩn của fax-over-IP thời gian thực

Một media server có các đặc tính hệ thống sau đây:

 Cấu hình CPU đủ mạnh để có thể giải quyểt được vấn đề lưu lượng cho các tin nhắn MGCP.

 Có các lựa chọn cho việc sử dụng việc định nguồn bằng DSP hoặc bằng CPU

 Có bộ nhớ lớn cho việc lưu trữ cơ sở dữ liệu bộ nhớ trong, bộ đệm địa phương lớn, khả năng mở rộng thư viện

 Dung lượng đĩa lưu trữ đủ lớn cho hệ thống logging bằng tiếng nói (đủ lưu trữ cho tiếng nói)

 Có khả năng nắm giữ hầu hết các lưu lượng IP nếu các nguồn DSP được sử dụng cho việc xử lý tiếng nói

 Bus H.100 có thể được sử dụng để tích hộp với card DSP và cổng vào media

 Khả năng gom nhóm lớn.

Feature servers

Máy chủ tính năng (feature server) là một loại máy chủ ứng dụng có khả năng cung cấp các dịch vụ thương mại, còn được gọi là máy chủ ứng dụng thương mại Với việc các dịch vụ và truyền thông được thực hiện qua mạng IP, máy chủ này không bị ràng buộc bởi các yêu cầu cụ thể của Softswitch trong việc phân chia hoặc nhóm các thành phần ứng dụng.

Các ví dụ về feature servers:

 Dịch vụ 800 số: Dịch vụ này cung cấp có khả năng chuyển đổi 800 số của số điện thoại đích được cấp bởi 800 số trong cơ sở dữ liệu

 Dịch vụ 900 số: Dịch vụ này cấp các thông tin, giành cuộc gọi và các thăm dò ý kiến xã hội.

Dịch vụ thanh toán cho phép thu thập các cuộc gọi chi tiết (CDRs) thông qua call-agent Chương trình CDR nổi bật với nhiều tính năng thanh toán, bao gồm khả năng cung cấp dự đoán về tỷ lệ hoặc theo thời gian.

H.323 GateKeeper cung cấp khả năng định tuyến trong các miền, với mỗi miền được quản lý bởi Softswitch Nó cho phép đăng ký số điện thoại và truy cập các số khác thông qua H.323 GateKeeper cũng cung cấp dịch vụ định tuyến cuộc gọi và chuyển đổi số cho từng điểm cuối H.323, đồng thời hỗ trợ dịch vụ thanh toán và quản lý băng thông cho Softswitch.

Dịch vụ gọi theo card cho phép người dùng truy cập các dịch vụ đường dài qua điện thoại truyền thống, đồng thời cung cấp tính năng thanh toán, xác thực số PIN và định tuyến cuộc gọi.

 Cấp phép cuộc gọi: Dịch vụ này thiết lập Mạng ảo cá nhân (VPN) sử dụng cấp phép PIN (Personal Identify Number)

VPN là dịch vụ tạo ra mạng riêng ảo, với các đặc điểm nổi bật như băng thông được chỉ định qua mạng tốc độ cao, đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS), tăng cường các tiêu chuẩn kỹ thuật, cung cấp các kế hoạch quay số cá nhân và bảo vệ an toàn cho các cuộc truyền thoại.

Các dịch vụ trung tâm cung cấp các đặc trưng nổi bật trong các trung tâm lớn và hệ thống PBX, giúp tối ưu hóa hiệu quả hoạt động và nâng cao trải nghiệm người dùng.

Lớp Cao học CNTT 2003 tập trung vào mạng thế hệ sau và công nghệ chuyển mạch mềm, với các đặc trưng căn bản như chờ cuộc gọi, chuyển tiếp, truyền, tìm kiếm và voicemail Ngoài ra, lớp học cũng đề cập đến các đặc trưng quy ước như tự động quay số, quay số nhanh và ID cuộc gọi Học viên sẽ được tìm hiểu về các kế hoạch quay số cá nhân theo yêu cầu, giúp nâng cao kỹ năng và kiến thức trong lĩnh vực công nghệ thông tin.

Các dịch vụ gọi trung tâm bao gồm việc phân tán cuộc gọi tự động, giúp định tuyến cuộc gọi một cách hiệu quả, và cung cấp các dịch vụ trả lời dựa trên các sơ đồ quản lý đã được cấu hình sẵn.

Một feature servers có các đặc tính hệ thống sau đây:

 Cần một CPU có khả năng trung bình tùy thuộc vào ứng dụng

 Cần bộ nhớ tích hợp trên mainboard

 Cần khả năng các mở rộng ứng dụng

 Nhiều cơ sở dữ liệu cùng nằm trên một feature server

 Dung lượng ổ đĩa khoảng từ 100GB cho đến 2TB để lưu trữ thoại cho mailbox

 Giao tiếp Ethernet (tới mạng IP).

So s ánh giữa Softswitch và chuyển mạch kênh truyền thống

Tổng đài chuyển mạch kênh đã có mặt từ lâu và đáp ứng hiệu quả nhu cầu truyền thoại và fax Tuy nhiên, với các loại dữ liệu khác như video, phương thức chuyển mạch kênh không còn phù hợp Mạng chuyển mạch kênh truyền thống có thể được minh họa một cách đơn giản.

Tổng đài là một thiết bị phức tạp, có chức năng số hoá tín hiệu thoại từ thuê bao analog (không phải ISDN) và thực hiện chuyển mạch, ghép nối các luồng tín hiệu số PCM.

Softswitch là hệ thống chuyển mạch dựa trên phần mềm, thực hiện đầy đủ chức năng của tổng đài điện tử và tích hợp cả tổng đài nội hạt hoặc tandem với tổng đài doanh nghiệp (PBX) Hệ thống này có khả năng điều khiển và chuyển mạch lưu lượng hỗn hợp thoại, dữ liệu và video, tạo ra một mạng thống nhất Softswitch cũng cho phép kết nối giữa mạng IP và mạng PSTN truyền thống, đáp ứng xu hướng phát triển công nghệ hiện đại.

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 dưới đây so sánh kiến trúc của tổng đài điện tử và Softswitch, cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa hai hệ thống này Mỗi kiến trúc mang lại những khả năng riêng biệt, được thể hiện chi tiết trong bảng 1.

Hình 6-4: Kiến trúc của tổng đài điện tử và Softswitch

Tiêu chuẩn so sánh Softswitch Tổng đài PSTN

Phương pháp chuyển mạch Phần mềm Điện tử

Kiến trúc phân tán dựa trên các chuẩn mở riêng biệt của từng nhà sản xuất, cho phép khả năng tích hợp linh hoạt với ứng dụng của các nhà cung cấp khác Tuy nhiên, việc này cũng gặp phải một số khó khăn nhất định trong quá trình triển khai.

Khả năng thay đổi mềm dẻo Có Khó khăn

Giá thành Rẻ, khoảng bằng một nửa tổng đài điện tử Đắt

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

(phần cứng, phần mềm, ứng dụng) thuộc quyền của nhà cung cấp

Khách hàng bị phụ thuộc vào nhà cung cấp ngày một chặt 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

Dịch vụ và ứng dụng Điều khiển gọi và chuyển mạch

Phần cứng truyền tải Phần cứng truyền tải Điều khiển gọi và chuyển mạch Điều khiển gọi mềm

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

Giá thành của cấu hình cơ bản

Thấp, giá thành thay đổi gần như tuyến tính theo 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, số liệu, fax, video… Chủ yếu là thoại và fax Thiết kế cho độ dài cuộc gọi Không hạn chế Ngắn (khoảng vài phút)

Bảng 1: So sánh giữa tổng đài điện tử và Softswitch

Thị trường Softswitch

Thị trường của tổng đài Softswitch

Mặc dù mạng thế hệ mới đã được đề cập từ vài năm trước, thị trường này hiện đang trở nên sôi động Nhiều chuyên gia dự đoán rằng sự thu hẹp của thị trường tổng đài điện tử dung lượng lớn sẽ thúc đẩy sự bùng nổ của thị trường Softswitch.

Theo dự báo của Yankee Group[17] đến năm 2004 tổng doanh thu của thị trường Softswitch sẽ xấp xỉ 4.3 tỷ đô la Mỹ

Hình 7-1: Dự báo thị trường Softswitch

Các nhà cung cấp thiết bị viễn thông lớn thường thiếu tính linh hoạt và chậm chạp hơn so với những công ty mới sáng tạo trong lĩnh vực Softswitch Nhiều sản phẩm Softswitch của các hãng lớn thực chất là sản phẩm thừa kế từ các công ty nhỏ hơn đã có sản phẩm thương mại trước đó.

Ví dụ như Siemens đã mua lại công ty Unisphere Các nhà cung cấp thiết bị Softswitch có thể chia thành 3 loại chính như sau:

Các công ty lớn trước đây thống trị thị trường tổng đài điện tử hiện đang tích cực tham gia vào thị trường Softswitch Họ phát triển các sản phẩm riêng như Notel hoặc thực hiện các thương vụ mua lại, ví dụ như Siemens.

 Các công ty trước đây hoạt động trong lĩnh vực mạng nay tham gia vào thị trường Softswitch như 3 COM, Cisco…

 Các công ty non trẻ mới thành lập bởi các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực máy tính truyền thông như Sonus, Zhone, ComGates…

Sản phẩm Softswitch của một số hãng

Số lượng tổng đài Softswitch được triển khai trên mạng không nhiều và có thể phân loại như sau:

 Khoảng 10% được sử dụng như tổng đài nội hạt

 Khoảng 80% được sử dụng làm packet tadem để giảm tải Internet

 Khoảng 10% cho các ứng dụng khác

7.2 Sản phẩm Softswitch c m s hủa ột ố ãng

Trên thị trường hiện nay, có nhiều sản phẩm Softswitch từ các hãng nổi tiếng như Cisco, ComWorks, và Sonus Trong khuôn khổ của luận văn này, tôi sẽ tập trung nghiên cứu một số sản phẩm tiêu biểu từ các hãng này.

Cisco là một công ty nổi tiếng trong lĩnh vực IT, và sự hiện diện của họ tại Việt Nam rất đáng kể Trong số các sản phẩm của Cisco, Softswitch là một lĩnh vực quan trọng, đặc biệt là sản phẩm Cisco BTS 10200, được ra mắt vào cuối năm 2001 Sản phẩm này thực chất là một sản phẩm của IPCell mà Cisco đã mua lại, và được coi là Softswitch đầu tiên thực sự của Cisco.

7.2.1.1 Cấu trúc của Cisco BTS 10200 Softswitch

BTS 10200 gồm có những thành phần sau:

The Call Agent/Feature Server (CA/FS) consists of two application servers that can operate on separate machines or on a single server Cisco recommends utilizing four processors (CPUs) for each of these software applications to ensure optimal performance.

• Phần mềm quản lý - Element management system/bulk data management system (EMS/BDMS) server — cần hai bộ xử lý

Hệ thống đĩa cứng RAID 100 GB được thiết kế với khả năng dự phòng, cho phép lưu trữ dữ liệu cước, lưu lượng, cảnh báo, sự kiện và thông tin về thao tác của người sử dụng trong tối thiểu 48 giờ.

• Hai bộ chuyển mạch định tuyến -

• Tủ cao 2340 mm x rộng 600 mm x sâu 900 mm

Toàn bộ hệ thống nặng khoảng 363 kg.

Mỗi máy chủ CA /FS có 2 cổng T1 cho báo hiệu số 7 và 4 cổng Ethernet để kết nối với bộ chuyển mạch định tuyến.-

Hình 7-2: Cấu trúc logic của BTS 10200

Năng lực xử lý tối đa của hệ thống là như sau:

Cuộc gọi và thông báo Số lượng tối đa cuộc gọi thiết lập trong một giây 200

Số lượng tối đa cuộc gọi đồng thời 45,000

Số lượng tối đa thông báo (announcements) 1,000

Số lượng tối đa trung kế thông báo 6,120 Cổng và Media

Gatew ay Số lượng tối đ đường dây thuê baoa 180,000

Số lượng tối đa trung kế thuê bao 100,000

Số lượng tối đa gateway 10,000

Thuê bao Số lượng thuê bao tối đa 180,000

Trung kế, nhóm trung kế và tuyến Số lượng trung kế tối đa 100,000

Số lượng nhóm trung kế tối đa 10,000

Số lượng tuyến tối đa 20,000

SS7 và PRI Số lượng tối đa SS7 OPC (Own point code) 1

Số lượng tối đa SS7 routeset (DPC-Destination 256 to

Số lượng tối đa SS7 linkset 127

Sốlượng tối đa SS7 link 32

Số lượng tối đa trung kế SS7 100,000

Số lượng tối đa CIC (Circuit identification code) trên một mãđiểm báo hiệu 10,000

Số lượng tối đa nhóm kênh PRI 1,000 Tính cước Kích thước bản gh ước cuộc gọi cơ sở mà i c

Softswitch gửi cho máy chủ tính cước 400 bytes

Số lượng tối đa bản ghi cước trong cơ sở dữ liệu

7.2.1.2 Các giao diện của Cisco BTS 10200 Softswitch

Giao diện với mạng báo hiệu số 7

BTS 10200 có thể kết nối với mạng SS7 như trên hình 7-3:

Hình 7-3: Giaodiện với mạng SS7

BTS 10200 hỗ trợ hầu hết các dịch vụ của mạng báo hiệu số 7, kể cả các dịch vụ mạng thông minh.

Media gateway là thiết bị kết nối giữa hệ thống thoại và mạng chuyển mạch gói, đảm nhận vai trò giám sát kết nối và theo dõi đầu cuối thuê bao Các loại media gateway có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau.

• Residential gateway: gateway cho các hộ tư nhân, hỗ trợ thoại và Ethernet

• IAD (Integrated Access Device): thoại và Ethernet

• Trunk gateway (SS7 hoặc R2): có thể có dung lượng lên tới hàng chục nghìn kênh thoại

• Access gateway kết nối các tổng đài PBX với softswitch

Gateway có khả năng sử dụng codec để mã hóa tín hiệu thoại thành gói dữ liệu và ngược lại Softswitch kết nối với Media Gateway (MG) thông qua giao thức MGCP (Media Gateway Control Protocol) Giao diện MGCP thực hiện nhiều chức năng quan trọng trong việc quản lý và điều khiển tín hiệu thoại.

• Giám sát và điều khiển trạng thái MG

• Thực hiện báo hiệu điều khiển cuộc gọi

Ngoài ra softswitch còn hỗ trợ một số chức năng dựa trên giao thức MGCP nh sau: ư

• Resource Reservation Protocol (RSVP) – giao thức dành riêng tài nguyên mạng, nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ

• Lựa chọn codec t ng ứng với yêu cầu dịch vụươ

• ITU-T T.38 – thủ tục dựa trên nền giao thức MGCP về trao đổi bản tin fax qua mạng IP trong thời gian thực

• Giao vận tín hiệu DTMF qua mạng IP giới sử kiểm tra của MGCP

Giao diện SIP và SIP -T

Trong mạng của Cisco giao thức SIP được sử dụng để kết nối các Call agent với nhau

7.2.1.3 Nền tảng phần cứng của BTS 10200

The Call Agent (CA), Feature Server (FS), Element Management System (EMS), and Bulk Data Management System (BDMS) software components of the system operate on Sun Netra servers running the Solaris operating system.

Mặc dù tài liệu về các sản phẩm của Cisco chủ yếu mang tính chất marketing hơn là kỹ thuật, chúng ta vẫn có thể rút ra một số kết luận về cách tiếp cận nghiên cứu và phát triển sản phẩm của công ty.

♦ Cisco lựa chọn nền tảng phần cứng cho sản phẩm của mình là Sun Netra, dòng máy chủ rất mạnh và ng tin cậy của Sun Microsystemsđá

Phần lõi chuyển mạch (Call agent) của Cisco, giống như các module khác, được phát triển bằng ngôn ngữ C++ Điều này cho thấy Cisco không cần sử dụng phần cứng chuyên dụng để thực hiện chức năng chuyển mạch.

Trong hệ thống softswitch của Cisco, card SS7 là phần cứng chuyên dụng duy nhất, cung cấp giao diện với mạng báo hiệu, trong khi các phần cứng khác chủ yếu là máy tính thông dụng Phần cứng chuyên dụng chủ yếu tập trung ở Media gateway, và card SS7 hiện khá phổ biến trên thị trường.

The BTS 10200 consists of key components, including the call agent (switch core), feature server (services), element management system (management), and bulk data management system (database) All these components operate on the Solaris operating system.

CommWorks ] [7 là công ty trực thuộc tập đoàn nổi tiếng 3COM Trong năm

Vào năm 2001, CommWorks đã gặt hái nhiều thành công trong lĩnh vực softswitch, được đánh giá cao bởi các công ty tư vấn Infonetics Research và Synergy Research Group, Inc Trong quý 4 năm 2001, CommWorks đã chiếm giữ một trong những vị trí hàng đầu trên thị trường này Hiện tại, CommWorks cũng đang nắm giữ thị phần lớn trong lĩnh vực VoIP gateway.

7.2.2.1 Kiến trúc 3 lớp của Commworks

Commworks đưa ra kiến trúc ba lớp cho mô hình mạng đa dịch vụ thế hệ sau của mình như hình minh hoạ dưới đây

Hình 7-4: Kiến trúc 3 lớp của Commworks

Kiến trúc này bao gồm lớp điều khiển thiết bị (Media Processing), lớp điều khiển và quản lý (Control and manegement) và lớp tạo lập dịch vụ (Service creation)

Lớp 3: Lớp tạo lập dịch vụ

Lớp 2: Báo hiệu và điều khiển

Sản phẩm lớp 2 của Commworks bao gồm Softswitch và hệ thống hỗ trợ quản lý (OSS - Operational Support System) Lớp này có nhiệm vụ khắc phục sự khác biệt về giao thức báo hiệu và điều khiển Tương tự như các mô hình phân lớp khác, lớp 2 sử dụng dịch vụ của lớp 1 và cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng lớp 3, giúp các ứng dụng này hoạt động độc lập với thiết bị.

Lớp 1: Lớp điều khiển thiết bị

Lớp 1 trong hệ thống mạng cung cấp nhiều phương pháp kết nối và nhận lưu lượng thông tin IP từ các kênh vật lý, hoạt động như một Media Gateway khi giao tiếp với các mạng khác Commworks mang đến giải pháp truy cập hữu tuyến và vô tuyến cho lớp này thông qua các sản phẩm Total Control 1000 và Total Control 2000.

Trong mô hình này, Softswitch là một môi trường mềm đảm nhiệm công việc điều khiển, quản lý và tạo lập dịch vụ

Họ sản phẩm Softswitch của Commworks gồm có hai loại module: các module lớp 2 và các module lớp 3

Hướng tiếp cận trong việc thiết kế và xây dựng Softswitch

Thiết kế Softswitch

Khi thiết kế một Softswitch, việc chú trọng đến các thành phần như phần cứng, hệ điều hành, middleware, giao thức và ứng dụng kinh doanh là rất quan trọng Các chức năng và nhiệm vụ cần thực hiện được thể hiện qua các lớp kinh điển trong kiến trúc hệ thống.

Tất cả các thành phần chức năng có thể được tích hợp vào một thành phần vật lý đơn hoặc đóng gói Một thành phần chức năng có các luồng xử lý đồng thời, được thể hiện trong bối cảnh chức năng Trong phần này, chúng ta sẽ phân chia các chức năng của Softswitch thành các thành phần riêng biệt, mỗi thành phần yêu cầu phần mềm riêng, còn được gọi là host chỉ định.

Khi thiết kế, cần chú ý đến các yếu tố quan trọng như thời gian đáp ứng, thời gian trễ, thời gian phục vụ, khả năng chuyển tác và số lượng công việc có thể thực hiện đồng thời thông qua kỹ thuật đa luồng Chúng ta sẽ phân tích các thành phần này.

Đáp ứng thời gian thực là yếu tố quan trọng cho các chức năng của Softswitch Môi trường Solaris 8 có khả năng tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh, mở rộng và đáp ứng thời gian thực cho các ứng dụng truy cập nguồn và hỗ trợ hệ thống đa bộ xử lý Solaris 8 cung cấp các đặc điểm cần thiết cho lập trình thời gian thực, bao gồm ứng dụng thời gian thực, chia sẻ thành phần, lựa chọn bảo mật (C2 và B1+) và hỗ trợ ứng dụng 32-/64-bit.

Máy chủ Netra của Sun cung cấp các giải pháp viễn thông và dịch vụ đa dạng, bao gồm giao tiếp Ethernet Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng tốc độ cao như Softswitch, các máy chủ này cần tích hợp thêm các tùy chọn mạng khác như Gigabit Ethernet, mạng ATM và HSI.

Để cấu hình các lựa chọn mạng tốc độ cao, các nhà thiết kế cần chú trọng đến sự cân bằng giữa đường truyền và băng thông Điều này đòi hỏi phải xác định rõ các yêu cầu ứng dụng liên quan đến việc chuyển các gói dữ liệu tốc độ cao, đồng thời đảm bảo chất lượng dịch vụ phù hợp để đạt được sự hài hòa tối ưu.

Các lựa chọn quản lý hệ thống

Softswitch cần được triển khai qua mạng từ xa và yêu cầu quản lý hệ thống từ xa Máy chủ Netra tích hợp tính năng quản lý ngắt gọi LOMlite, cho phép theo dõi tạm thời và điều khiển nguồn từ xa, nâng cao khả năng quản lý hệ thống hiệu quả.

Các lựa chọn khả năng phục vụ

Khả năng phục vụ là yếu tố quan trọng trong các ứng dụng Softswitch, vì thời gian trễ lớn sẽ ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng khi sử dụng dịch vụ thoại Tất cả các máy chủ Netra và sản phẩm lưu trữ đều tuân thủ tiêu chuẩn công nghiệp Telco, cung cấp phương pháp truy cập từ phía trước Hầu hết các thiết bị đều hỗ trợ khả năng tháo lắp nóng, bao gồm cả ổ đĩa cứng, cho phép thực hiện các thay đổi hệ thống mà không cần dừng máy chủ.

Khả năng phục vụ của các sản phẩm Netra và hệ thống lưu trữ bao gồm thời gian khai báo, tức là khoảng thời gian để khởi tạo các tham số Ngoài ra, chúng có khả năng phát hiện lỗi phần cứng và thông báo lỗi qua email hoặc hệ thống báo hiệu beep.

Các lựa chọn về khả năng đáp ứng

Khả năng đáp ứng là yếu tố quan trọng trong ứng dụng Softswitch, vì người dùng không chấp nhận lỗi hoặc thời gian phản hồi chậm do sự cố thành phần Để nâng cao khả năng đáp ứng của hệ thống, ba dạng dư thừa được áp dụng, bao gồm cân bằng tải, phân đoạn và dung lỗi, giúp giảm thiểu độ trễ và cải thiện trải nghiệm người dùng.

Nhiều khách hàng của Sun áp dụng kỹ thuật cân bằng tải để cải thiện khả năng đáp ứng Họ có thể cấu hình một tập hợp các nút để phân đoạn sử dụng phần mềm như SunCluster, cho phép chia sẻ công việc giữa các nút hoặc kết nối mạng xen kẽ Điều này giúp tạo ra dịch vụ liên tục và ổn định.

Xây dựng một Softswitch

8.2.1 Các yêu cầu chung đối ới v Softswitch

Hệ thống hỗ trợ nhiều giao diện truy nhập phổ biến như POTS, V5.x, GR303 và ISDN, đồng thời cũng tương thích với các chuẩn báo hiệu như SS7 và R2 Ngoài ra, softswitch còn hỗ trợ các chuẩn truy nhập VoIP như H.323, SIP và MGCP/Megaco, cùng với các chuẩn trung kế gói như SIP-T.

• Hỗ trợ những giao diện mới như DSL , cáp đồng trục hay ATM

Softswitch cần phải có khả năng cung cấp đa dạng các dịch vụ như thoại, video, dữ liệu và các dịch vụ kết hợp, bao gồm click-to-dial và thông điệp thống nhất.

Softswitch không chỉ cung cấp các dịch vụ đã lập trình sẵn mà còn phải có giao diện cho phép người điều khiển thiết lập dịch vụ mới Hơn nữa, softswitch có khả năng cung cấp dịch vụ từ các điểm kiểm soát dịch vụ (SCPs) khác thông qua các giao diện như Parlay và JAIN Tất cả các dịch vụ do nhiều SCP quản lý cần được cung cấp đồng thời để đảm bảo tính linh hoạt và hiệu quả trong quản lý hệ thống.

• Kiến trúc điều khiển, quản lý, báo hiệu, dịch vụ và media phân tán, các module kết nối với nhau qua các giao diện chuẩn.

• Hỗ trợ các dịch vụ di động thế hệ mới

Một hệ thống Softswitch hoàn chỉnh phải có đủ các module sau:

- Phần mềm điều khiển cuộc gọi (chịu trách nhiệm quản lý chung và chuyển mạch các cuộc gọi liên mạng)

- SIPserver (chuyển mạch các cuộc gọi SIP )

- H.323 server (chuyển mạch các cuộc gọi H.323)

- Phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu

- Phần mềm quản trị và điều khiển hệ thống

Việc lựa chọn giải pháp xây dựng Softswitch phụ thuộc vào kiến trúc và đặc tính của 5 thành phần chính Các tham số quan trọng cần xem xét bao gồm độ co dãn, độ tin cậy phần cứng, yêu cầu sẵn sàng, hiệu năng, phạm vi triển khai, khả năng tương tác với nhiều giao thức, và khả năng đáp ứng đầu tư của các nhà kinh tế Từ các yêu cầu chức năng và đặc tính ứng dụng, việc lựa chọn phần cứng và phần mềm sẽ đảm bảo năng lực xử lý và băng thông trao đổi Hơn nữa, 5 thành phần của Softswitch sẽ được tích hợp vào một đơn vị vật lý duy nhất.

Lớp Cao học CNTT 2003 đã nghiên cứu về mạng thế hệ sau và công nghệ chuyển mạch mềm Tác giả đã tiếp cận vấn đề bằng cách xây dựng từng thành phần riêng biệt trước khi tích hợp chúng lại với nhau.

Hình 8-1: Các đặc trưng của các thành phần của softswitch

Lựa chọn phần mềm hệ thống

Nhiều công ty viễn thông đã tin tưởng lựa chọn máy chủ Sun Netra cùng với hệ điều hành Solaris Dưới đây là một số đặc điểm nổi bật của môi trường hệ điều hành Solaris:

 Đã được chứng minh là một hệ điều hành ổn định, tin cậy.

 Đáp ứng thời gian thực cho các sự kiện mà hệ thống cấn quan tâm, thời gian đáp ứng bé hơn một phần mười của ms

 Nhân của hệ điều hành, có thể thay đổi để phù hợp với các ứng dụng thời gian thực

 Không gian địa chỉ có 64 bit, trên thực tế là không hạn chế cho việc thực hiện các chương trình trên không gian địa chỉ của người sử dụng

 Cung cấp môi trường đa nhiệm

 Hệ thống tệp của mạng linh hoạt, mềm dẻo, hệ thống tệp cục bộ có thể quản lý với kích thước lớn

 Đáp ứng tốt cho môi trường mạng như kết nối, các giao thức, các dịch vụ và quản lý mạng

 Platform tốt cho phát triển Java và môi trường thực thi

 Độ sẵn sàng tốt: cấu hình lại linh hoạt.

 Nhiều đặc tính bảo mật

Sử dụng nhiều bộ xử lý mà không cần phải chỉnh sửa mã nguồn của ứng dụng giúp tối ưu hóa hiệu suất Môi trường thực thi đa bộ xử lý cung cấp sự hỗ trợ liền mạch cho các ứng dụng, nâng cao khả năng xử lý và đáp ứng nhanh chóng.

Lựa chọn phần cứng hệ thống

Khi lựa chọn các phần cứng ta cần quan tâm đến số lượng bộ xử lý, dung lượng lưu trữ, kết nối mạng, khả năng mở rộng…

Lựa chọn các thành phần thứ 3

Khi xây dựng c h ác ệ thống Softswitch úng ch ta cũng phải rất ú ý trong ch vi l ệc ựachọn c thành ph n th 3 sao cho phù h ác ầ ứ ợp

Phần này nghiên cứu về Softswitch, bao gồm khái niệm, lợi ích, ứng dụng và cấu trúc cơ bản của nó Bài viết cũng đề cập đến các thành phần chức năng trong Softswitch, phân tích các giải pháp Softswitch hiện có trên thị trường và đưa ra hướng phát triển tiềm năng trong thiết kế và xây dựng Softswitch.

Softswitch là hệ thống chuyển mạch dựa trên phần mềm, thực hiện chức năng của tổng đài điện tử truyền thống Nó tích hợp cả chức năng của tổng đài nội hạt và tổng đài doanh nghiệp PBX, tạo ra sự liên kết giữa mạng IP và mạng PSTN truyền thống Softswitch có khả năng điều khiển và chuyển mạch lưu lượng hỗn hợp giữa thoại, dữ liệu và video Mặc dù có 5 chức năng cơ bản, việc kết hợp các chức năng này trong một Softswitch phụ thuộc vào dịch vụ và công nghệ mà chuyển mạch sẽ cung cấp.

Tiêu đề	Mạng Thế Hệ Sau Và Công Nghệ Chuyển Mạch Mềm
Tác giả	Trịnh Văn Quý
Người hướng dẫn	GS.TS. Nguyễn Thúc Hải
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Công Nghệ Thông Tin
Thể loại	luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2005
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	101
Dung lượng	5,78 MB