Công nghệ huyển mạh mềm và ứng dụng trong mạng viettel mobile

Trang 2 THUẬT NGỮ VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT A AIN Advanced Intelligent Network Mạng thông minh cải tiếnAS Application Server Ứng dụng máy chủAPI Applicatoin Programing Interface Giao diện chươ

Mạng viễn thông hiện tại

Mạng viễn thông là phương tiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu Mạng có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng

Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối

Thiết bị chuyển mạch bao gồm tổng đài nội hạt và tổng đài quá giang, kết nối các thuê bao vào tổng đài nội hạt, từ đó nối đến tổng đài quá giang Nhờ vào các thiết bị này, đường truyền dẫn được sử dụng chung, giúp tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa hiệu quả sử dụng mạng.

Thiết bị truyền dẫn là công cụ kết nối giữa thiết bị đầu cuối và tổng đài, cũng như giữa các tổng đài để truyền tín hiệu điện Chúng được chia thành hai loại chính: thiết bị truyền dẫn phía thuê bao và thiết bị truyền dẫn cáp quang Thiết bị truyền dẫn phía thuê bao thường sử dụng cáp kim loại làm môi trường truyền, nhưng trong một số trường hợp, cáp quang hoặc công nghệ vô tuyến cũng được áp dụng.

Môi trường truyền thông được chia thành hai loại chính: truyền hữu tuyến và truyền vô tuyến Truyền hữu tuyến sử dụng các loại cáp như cáp kim loại và cáp quang để truyền tải dữ liệu, trong khi truyền vô tuyến sử dụng sóng vi ba và vệ tinh để kết nối không dây.

Thiết bị đầu cuối cho mạng thoại truyền thống gồm máy điện thoại, máy Fax, máy tính, tổng đài PABX

1.1.1.Các đặc điểm của m ng viạ ễn thông

Hiện nay, các mạng viễn thông hoạt động độc lập, với mỗi loại dịch vụ thông tin được cung cấp qua một mạng viễn thông riêng biệt.

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến

Xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di động và mạng truyền số liệu.

Xét về góc độ kỹ thuật bao gồm các mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng truy nhập, mạng báo hiệu và mạng đồng bộ

PSTN (Public Switching Telephone Network) là mạng chuyển mạch thoại công cộng, phục vụ cho việc thoại với hai loại tổng đài chính: tổng đài nội hạt (cấp 5) và tổng đài tandem (cấp 4) Tổng đài tandem kết nối với các tổng đài Toll nhằm giảm mức phân cấp Để nâng cấp các tổng đài tandem, mỗi nút sẽ được bổ sung một ATM core, cung cấp dịch vụ băng rộng cho thuê bao và tích hợp các mạng số liệu vào mạng ISDN chung Các tổng đài cấp 4 và cấp 5 là những tổng đài lớn với kiến trúc tập trung, sử dụng phần mềm và phần cứng độc quyền.

ISDN (Mạng số tích hợp dịch vụ) là một giải pháp mạng số cung cấp nhiều ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một hệ thống Nó cho phép xây dựng giao tiếp người sử dụng mạng đa dịch vụ thông qua các kết nối ISDN hạn chế Các ứng dụng của ISDN bao gồm cả kết nối chuyển mạch và không chuyển mạch, với các kết nối chuyển mạch thực, chuyển mạch gói và sự kết hợp giữa chúng Để hỗ trợ các dịch vụ mới, ISDN cần tương hợp với các kết nối chuyển mạch số 64 kbit/s và tích hợp tính thông minh để cung cấp dịch vụ, bảo trì và quản lý mạng Tuy nhiên, tính thông minh này có thể cần được nâng cấp từ mạng hoặc thiết bị đầu cuối của người sử dụng Kiến trúc phân lớp là đặc trưng của truy cập ISDN, với cách truy cập của người sử dụng đến nguồn ISDN khác nhau tùy thuộc vào dịch vụ yêu cầu và tình trạng ISDN của từng quốc gia.

PSDN (Mạng Chuyển Mạch Dữ Liệu Công Cộng) là một mạng chuyển mạch số liệu chủ yếu cung cấp dịch vụ dữ liệu Mạng PSDN bao gồm các Điểm Hiện Diện (PoP) và thiết bị truy cập từ xa Hiện nay, PSDN đang phát triển nhanh chóng nhờ vào sự bùng nổ của dịch vụ Internet và mạng riêng ảo (VPN).

Mạng di động GSM (Hệ thống Toàn cầu cho Viễn thông Di động) cung cấp dịch vụ thoại qua đường truy nhập vô tuyến, tương tự như PSTN Mạng này sử dụng công nghệ chuyển mạch ghép kênh phân thời gian và phân tần số Các thành phần chính của mạng GSM bao gồm BSC (Bộ điều khiển trạm gốc) và BTS (Trạm gốc).

(Base Transfer Station), HLR (Home Location Register), VLR ( Visitor Location Register) và MS ( Mobile Subscriber)

1.1.2.Những hạn chế ủ c a mạng Viễn thông hiện tại

Hệ thống mạng viễn thông hiện tại tồn tại nhiều nhược điểm, bao gồm việc chỉ truyền được các dịch vụ độc lập theo từng mạng và thiếu tính linh hoạt trước sự phát triển của công nghệ mới Điều này dẫn đến khó khăn trong việc thích nghi với các dịch vụ truyền thông tương lai có tốc độ khác nhau Ngoài ra, hiệu quả bảo trì và vận hành cũng kém, khi tài nguyên trong một mạng không thể chia sẻ với các mạng khác Trước tình hình này, các nhà khai thác viễn thông nhận thấy sự cần thiết phải hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN, nhằm xây dựng một cơ sở hạ tầng duy nhất để cung cấp mọi dịch vụ, từ tương tự đến số, băng hẹp đến băng rộng, giúp quản lý tập trung và giảm chi phí bảo trì, vận hành.

Mạng Viễn thông thế hệ mới (Next Generation Networ k)

Mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và nhà cung cấp thiết bị viễn thông đang nghiên cứu chiến lược phát triển mạng NGN, vẫn chưa có định nghĩa cụ thể cho nó Định nghĩa về mạng NGN ở đây không thể bao quát tất cả chi tiết, nhưng cung cấp khái niệm chung về mạng thế hệ mới Mạng NGN được hình thành từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, với cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói để triển khai các dịch vụ.

Luận văn thạc sĩ khoa học của Đặng Mạnh Chiến tập trung vào việc đa dạng hóa và tăng tốc độ trong việc đáp ứng sự kết hợp giữa thoại và số liệu, cũng như giữa các hình thức cố định và di động.

Mạng thông tin thế hệ mới là sự kết hợp giữa mạng thoại PSTN, chủ yếu sử dụng kỹ thuật TDM, và mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật IP/ATM.

Nó có khả năng truyền tải tất cả các dịch vụ của PSTN và đồng thời cung cấp một lượng dữ liệu lớn vào mạng IP, giúp giảm bớt gánh nặng cho PSTN.

NGN không chỉ là sự kết hợp giữa thoại và dữ liệu, mà còn là sự hòa quyện giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, cũng như giữa mạng cố định và di động Điều quan trọng là khai thác tối đa lợi ích từ quá trình hội tụ này Bên cạnh đó, nhu cầu ngày càng tăng của người dùng đối với các dịch vụ và ứng dụng phức tạp, đặc biệt là đa phương tiện, đang đặt ra thách thức lớn, bởi nhiều yếu tố này chưa được tính toán trong việc xây dựng hệ thống mạng hiện tại.

1.2.2.Đặc điểm của m ng NGN ạ

Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:

1 Nền tảng là hệ thống mạng mở

2 Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng lưới

3 Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất

4 Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu

Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà :

-Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng

Việc phân tách mạng viễn thông đang dẫn đến sự chuyển mình mới, cho phép nhà kinh doanh tự tổ hợp các phần tử dựa trên nhu cầu dịch vụ Tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử giúp kết nối các mạng có cấu hình khác nhau một cách hiệu quả.

Tiếp đến, mạng NGN là mạng dịch vụ thúc đẩy, với đặc điểm của:

-Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi

-Chia tách cuộc gọi với truyền tải

Mục tiêu chính của việc chia tách dịch vụ là tạo ra sự độc lập giữa dịch vụ và mạng, từ đó nâng cao tính linh hoạt và hiệu quả trong việc cung cấp dịch vụ Người dùng có khả năng tự điều chỉnh và xác định các đặc trưng dịch vụ của mình mà không bị ràng buộc bởi mạng truyền tải hay loại hình đầu cuối, giúp tăng cường tính linh hoạt trong cung cấp dịch vụ và ứng dụng.

Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói với giao thức thống nhất, cho phép tích hợp các mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp thành một mạng IP đồng nhất Sự phát triển của công nghệ IP trong những năm gần đây đã chứng minh rằng ba mạng này có thể kết nối và tương tác với nhau, tạo ra xu thế "dung hợp ba mạng" Giao thức IP cung cấp một nền tảng vững chắc cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia (NII), giúp các dịch vụ dựa trên IP có thể hoạt động liên thông giữa các mạng khác nhau.

Giao thức IP đã trở thành một giao thức ứng dụng đa năng, được sử dụng làm nền tảng cho các mạng đa dịch vụ Mặc dù vẫn còn hạn chế so với các chuyển mạch kênh trong việc hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ cho số liệu, nhưng sự đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, nhờ vào sự phát triển của các tiêu chuẩn mở, sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này.

Hình 1.1 Mô hình mạng thế hệ sau

1.2.3.Những vấn đề ầ c n quan tâm khi phát tri n NGN ể

Các nhà cung cấp dịch vụ chính thống cần xem xét cơ sở TDM hiện tại và quyết định giữa việc nâng cấp hệ thống, đầu tư vào thiết bị chuyển mạch kênh, xây dựng mạng NGN xếp chồng, hoặc thay thế tổng đài truyền thống bằng công nghệ mới Họ cũng phải đánh giá tác động của lưu lượng Internet quay số trực tiếp, với thời gian giữ máy ngắn hơn Để duy trì tính cạnh tranh, các nhà khai thác cần tìm ra phương pháp cung cấp dịch vụ mới cho khách hàng trong giai đoạn chuyển đổi trước khi mạng của họ hoàn thiện sang NGN.

Khi triển khai dịch vụ thoại qua IP và các dịch vụ giá trị gia tăng, vấn đề lớn nhất cần xem xét là cơ chế "best effort" trong phân phối gói tin không còn hiệu quả Một thách thức quan trọng là mở rộng mạng IP theo nhiều hướng, đồng thời đảm bảo khả năng cung cấp đa dịch vụ mà vẫn duy trì ưu thế của mạng IP Để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cần thiết, các nhà khai thác phải cam kết cung cấp các thỏa thuận về mức dịch vụ (SLA), đáp ứng các yêu cầu về băng thông và các tham số chất lượng.

Một yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng mạng là quy mô đủ lớn nhằm ngăn chặn nghẽn cổ chai trong lưulượng của mạng lõi NGN có khả năng mở rộng số lượng giao diện mở, nhưng điều này cũng tiềm ẩn nguy cơ an ninh mạng Do đó, việc bảo đảm an toàn thông tin trở thành nhiệm vụ sống còn của các nhà khai thác để bảo vệ mạng khỏi các cuộc tấn công của tin tặc Các công cụ an ninh và mã hóa phải luôn được duy trì và sẵn sàng hoạt động.

Trong hai thập kỷ qua, công nghệ quang đã chứng minh là phương tiện truyền tải thông tin hiệu quả trên khoảng cách lớn và hiện là công nghệ chủ đạo trong mạng lõi Các cải tiến như công nghệ ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng DWDM đã nâng cao đáng kể hiệu quả kinh tế trong truyền tải trên mạng cáp quang Dự kiến, IP sẽ trở thành giao diện hoàn thiện cho các mạng lõi NGN, do đó, mạng cáp quang cần được tối ưu hóa cho việc điều khiển lưu lượng IP Một giải pháp thuyết phục hiện nay là hội tụ các công nghệ này.

Luận văn thạc sĩ của Đặng Mạnh Chiến tập trung vào lớp dữ liệu và các lớp quang trong mạng lõi Sự hội tụ này mang lại nhiều lợi ích, bao gồm việc cung cấp dịch vụ tốc độ cao và bảo vệ dòng thông tin liên tục cho mạng quang thông qua chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS).

Xu hướng ra đời của công nghệ chuyển mạch mềm

1.3.1 S ựphát triển của nhu cầu dịch v d ụ ữ ệli u

Luận văn thạc sĩ khoa học của Đặng Mạnh Chiến chỉ ra rằng sự phát triển của máy trò chơi, thiết bị đo, máy móc tự động và các thiết bị khác như máy ảnh, máy quay phim, cùng với các thiết bị gia dụng sẽ tạo ra động lực tăng trưởng mạnh mẽ cho lưu lượng dữ liệu gói trong nhiều năm tới Mặc dù trong một hai năm qua, lĩnh vực công nghệ thông tin đã trải qua những suy giảm do sự phát triển quá mức trước đó.

Hình 1.2 - So sánh sự tăng trưởng băng thông trong mạng gói và mạng TDM

Bảng trên minh hoạ sự tăng trưởng của băng thông của lưu lượng dữ liệu chuyển mạch gói cùng với sự chững lại của công nghệ TDM truyền thống.

1.3.2 Nh ng h n chữ ạ ế ủ c a công nghệ ổ t ng đài điện tửchuyển m ch kênhạ

Hiện nay, cơ sở hạ tầng chuyển mạch viễn thông công cộng bao gồm nhiều mạng, công nghệ và hệ thống khác nhau, trong đó hệ thống chuyển mạch kênh sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) đã phát triển mạnh mẽ về dung lượng, chất lượng và quy mô Mạng PSTN hiện tại đáp ứng tốt nhu cầu dịch vụ thoại của khách hàng, nhưng vẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết thỏa đáng trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ thoại, đặc biệt là khi xem xét đến các dịch vụ mới.

Trong mạng chuyển mạch kênh hiện nay, khách hàng cỡ vừa và lớn là những người hưởng lợi chủ yếu từ sự cạnh tranh trong thị trường dịch vụ viễn thông, cho phép họ thuê nhiều luồng E1 để đáp ứng nhu cầu Ngược lại, các doanh nghiệp nhỏ với quy mô 16 line trở xuống chỉ nhận được rất ít ưu đãi Thị trường dành cho khách hàng nhỏ vẫn tiềm ẩn nhiều cơ hội phát triển.

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến chỉ ra rằng các nhà khai thác dịch vụ vẫn thu được lợi nhuận đáng kể từ các cuộc gọi nội hạt ngắn, cuộc gọi đường dài và các dịch vụ tùy chọn như Voicemail Hiện tại, tất cả các dịch vụ thoại nội hạt được cung cấp qua tổng đài nội hạt theo công nghệ chuyển mạch kênh, điều này hạn chế sự phát triển của dịch vụ do không có giải pháp thay thế hiệu quả.

1.3.2.1 Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt

Thị trường thiết bị chuyển mạch nội hạt hiện đang bị chi phối bởi một số nhà sản xuất lớn, mang lại lợi nhuận cao từ các tổng đài được thiết kế cho hàng chục đến hàng trăm ngàn thuê bao Mặc dù khả năng mở rộng của các thiết bị này rất ấn tượng, nhưng chúng lại không phù hợp cho việc phục vụ các nhóm thuê bao nhỏ, do chi phí đầu tư ban đầu quá cao Giá của một tổng đài nội hạt thường bắt đầu từ vài triệu USD, điều này khiến nhiều nhà cung cấp dịch vụ cảm thấy e ngại và chỉ dám tham gia vào những thị trường lớn nhất.

Giải pháp cho tổng đài nội hạt với chi phí thấp hơn tổng đài chuyển mạch kênh sẽ kích thích tính cạnh tranh trên thị trường Điều này mang lại lợi ích cho khách hàng, giúp họ có nhiều sự lựa chọn hơn và giá cước rẻ hơn.

1.3.2.2 Không có sự phân biệt dịch vụ

Các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt cung cấp nhiều tính năng cho dịch vụ tùy chọn như đợi cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, xác định số chủ gọi và hạn chế cuộc gọi Hầu hết các dịch vụ này đã tồn tại lâu dài, trong khi các dịch vụ hoàn toàn mới khá hiếm Nguyên nhân chính là do chi phí phát triển và thử nghiệm dịch vụ mới rất cao, cùng với việc các dịch vụ hiện có đã đáp ứng hầu hết nhu cầu của khách hàng trên các nút bấm điện thoại.

1.3.2.3 Những giới hạn trong phát triển mạng

Các tổng đài chuyển mạch nội hạt sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh để xử lý thông tin thoại Trong hệ thống này, thông tin thoại được mã hóa thành các luồng số 64Kbps Tại các cổng vào và ra của chuyển mạch, các luồng 64Kbps này được thực hiện quá trình ghép và tách kênh phân.

Luận văn thạc sĩ khoa học của Đặng Mạnh Chiến tập trung vào việc phân chia dữ liệu theo các luồng số tốc độ cao theo thời gian Quá trình định tuyến và điều khiển cuộc gọi được thực hiện thông qua cơ cấu chuyển mạch, đảm bảo hiệu quả trong việc quản lý và xử lý thông tin.

Lợi ích kinh tế của thoại gói đang thúc đẩy sự phát triển của mạng truy nhập và mạng đường trục, chuyển từ chuyển mạch kênh sang gói Sự chấp nhận rộng rãi của thoại gói trong cả hai mạng này khiến các tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống trở thành cầu nối quan trọng Tuy nhiên, việc chuyển đổi từ gói sang kênh tại cả hai đầu vào ra của chuyển mạch kênh gây ra chi phí phụ không mong muốn và tăng độ trễ truyền dẫn, đặc biệt ảnh hưởng đến các thông tin nhạy cảm với độ trễ như tín hiệu thoại.

Nếu có giải pháp cho phép các tổng đài nội hạt cung cấp dịch vụ thoại và các dịch vụ tùy chọn ngay trên thiết bị chuyển mạch gói, sẽ không cần thực hiện các chuyển đổi không cần thiết Giải pháp này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn nâng cao chất lượng dịch vụ bằng cách giảm độ trễ đường truyền, đồng thời là bước quan trọng tiến gần hơn tới mạng NGN.

Hình 1.3 - Cấu trúc mạng và báo hiệu của mạng PSTN

Mô hình tổ chức mạng viễn thông hiện nay thường bao gồm một mạng tổng đài TDM cấp thấp nhất (lớp 5) như tổng đài nội hạt và MSC của mạng di động, được kết nối với nhau thông qua một mạng lưới trung kế điểm điểm phức tạp Khi một cuộc gọi diễn ra giữa hai tổng đài cấp thấp, thông tin sẽ được truyền tải qua hệ thống này để đảm bảo kết nối hiệu quả.

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến đề cập đến việc kết nối trực tiếp giữa hai tổng đài, cho phép định tuyến cuộc gọi qua tổng đài chuyển tiếp khi đường nối đã sử dụng hết Một số dịch vụ như truy cập hộp thư thoại và quay số bằng giọng nói được định tuyến trực tiếp tới tổng đài chuyển tiếp để sử dụng tài nguyên tập trung cho các dịch vụ cao cấp Mặc dù kiến trúc này đã được cải tiến để phục vụ ứng dụng thoại trong nhiều năm, nó vẫn tồn tại một số hạn chế, bao gồm chi phí điều hành và bảo trì cao, cần thiết phải tái cấu hình và nâng cấp mạng liên tục để tránh nghẽn mạng, và luôn phải thiết lập mạng lớn hơn nhu cầu thực tế Thêm vào đó, các trung kế điểm-điểm hoạt động không hiệu quả do được thiết kế cho giờ cao điểm khác nhau ở các vùng Nếu có nhiều tổng đài chuyển tiếp trong mạng, cuộc gọi có thể phải chuyển qua nhiều tổng đài để đến nơi lưu giữ tài nguyên mạng, như trong trường hợp dịch vụ hộp thư thoại.

Trong mạng NGN, các tổng đài TDM sẽ được thay thế bằng tổng đài chuyển mạch mềm, kết nối với mạng chuyển mạch gói đa dịch vụ IP/ATM/MPLS Phần tiếp cận thuê bao bao gồm các BAN (Broadband Access Node) và IAD (Integrated Access Device), hỗ trợ nhiều loại đầu cuối như máy tính, điện thoại IP và điện thoại thông thường Mạng NGN cũng giao tiếp với các mạng khác như PSTN và mạng di động thông qua các Media Gateway.

1.3.2.4 Khó khăn trong triển khai dịch vụ

Công ngh ệ chuy n m ể ạ ch m m 24 ề 1 Định nghĩa Softswitch

Các hệ điều hành và môi trường máy tính chuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và ứng dụng phần mềm xử lý cuộc gọi, giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí.

Các phần mềm thông minh của nhà cung cấp dịch vụ có khả năng điều khiển từ xa thiết bị chuyển mạch tại trụ sở khách hàng, điều này đóng vai trò quan trọng trong việc khai thác tiềm năng mạng trong tương lai.

2.2.2 Vị trí của chuyển mạch mềm trong NGN

Softswitch đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý cuộc gọi, nằm trong lớp điều khiển cuộc gọi (Call Control) và lớp báo hiệu (Signaling Layer) trong mô hình phân lớp chức năng của NGN.

Hình 2.3 - Vị trí của Softswitch trong kiến trúc phân lớp của NGN

2.2.3 Các thành phần chính của Softswitch

The primary component of a Softswitch is the Media Gateway Controller (MGC), which plays a crucial role in managing communication Additionally, several supporting elements enhance its functionality, including the Signaling Gateway (SG), Media Gateway (MG), Media Server (MS), and Application Server (AS)/Feature Server (FS).

- Media Gateway là thànhphần nằm trên lớp Media Layer

- Signaling Gateway là thành phần ở trên cùng lớp với MGC

- Media Server và Application Server/Feature Server nằm trên lớp Application and Service Layer

Hình 2.4 - Kết nối MGC với các thành phần khác trong mạng NGN

Media Gateway Controller có khả năng quản lý nhiều Media Gateway, mỗi loại Gateway tương ứng với các mạng khác nhau Để kết nối với mạng PSTN, cần sử dụng Trunking Gateway, trong khi đó, để kết nối với mạng báo hiệu SS7, Signaling Gateway là lựa chọn phù hợp.

Cổng tín hiệu (Signalling Gateway - SG) đóng vai trò cầu nối giữa mạng báo hiệu số 7 và mạng IP dưới sự quản lý của MGC SG biến Softswitch thành một nút trong mạng SS7, với nhiệm vụ chính là xử lý thông tin báo hiệu.

Các chức năng chính của SG:

- Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu.

- Truyền thông tin báo hiệu giữa các MGC và SG thông qua mạng IP

- Cung cấp đường truyền dẫn cho thoại, dữ liệu và video.

- Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho các dịch vụ viễn thông.

Các đặc tính hệ thống của SG:

- SG là một thiết bị vào ra.

- Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin cấu hình, v.v

- Giao diện với mạng SS7 bằng cách sử dụng một luồng E1/T1, tối thiểu 2 kênh D, tối đa 16 kênh D.

- Yêu cầu độ sẵn sàng cao: nhiều SG, nhiều liên kết báo hiệu.

Media Gateway là thiết bị trung gian kết nối giữa mạng lõi chuyển mạch gói của NGN và mạng chuyển mạch truyền thống Nó thực hiện chức năng chuyển đổi định dạng dữ liệu giữa hai loại mạng này, cung cấp khả năng chuyển đổi từ môi trường mạng truy nhập sang định dạng mạng gói của NGN và ngược lại.

Chức năng của các gateway tương tự như các thiết bị đa phương tiện đơn giản, với khả năng điều khiển thoại và quản lý các dịch vụ đã được chuyển đổi, nhưng không có khả năng xử lý trí tuệ mạng.

Media Gateway đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi truyền thông giữa các định dạng truyền dẫn khác nhau Chức năng chính của nó là thực hiện chuyển đổi phương tiện và giao thức đóng khung, giúp kết nối các mạng khác nhau Thông thường, quá trình này bao gồm việc chuyển đổi từ dạng mạch (circuit) sang dạng gói (packet) và ngược lại, đảm bảo khả năng tương tác giữa các hệ thống mạng khác nhau.

Khi một cuộc gọi đến Media Gateway, Gateway sẽ không xử lý các con số hay xác định đầu ra của cuộc gọi; nhiệm vụ này thuộc về MGC MGC điều khiển Media Gateway thông qua giao thức MGCP/MEGACO, trong đó MGC đóng vai trò điều khiển hoàn toàn, còn Media Gateway chỉ thực hiện các lệnh Giao thức MGCP/MEGACO giúp kết nối các đường lưu lượng từ bên ngoài chuyển mạch gói thành các luồng lưu lượng dạng mạch gói như RTP Bên cạnh đó, MGC cũng gửi lệnh yêu cầu Media Gateway tạo tín hiệu tone hoặc thay đổi thông tin cấu hình.

Chức năng của Media Gateway

Media Gateway là một thành phần quan trọng kết nối mạng chuyển mạch kênh với mạng chuyển mạch gói, đảm bảo cung cấp các chức năng điều khiển đa phương tiện cần thiết.

Luận văn thạc sĩ khoa học của Đặng Mạnh Chiến tập trung vào các kỹ thuật xử lý tín hiệu, bao gồm mã hóa, giải mã, nén dữ liệu thoại, chuyển mã, chuyển đổi Fax, chèn phương tiện, lọc và chuyển đổi modem tương tự.

Một số chức năng chính của Media Gateway:

- Cung cấp các dịch vụ VoIP, VoATM, Dial in (RAS), mô phỏng kênh (Virtual - Trunking)

- Hỗ trợ QoS với thời gian trễ nhỏ nhất với các yêu cầu ứng dụng thời gian thực như thoại, video…

- Hỗ trợ các giao tiếp với mạng truyền thống (PSTN) và các giao tiếp như RAS và ISDN

- Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol).

Khe thời gian T1 là tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP) được điều khiển bởi MGC, đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này.

- Quản lý tài nguyên và kết nối T1.

- Cho phép khả năng mở rộng Media Gateway về cổng, card, các nút mà không làm thay đổi các thành phần khác.

Biên dịch giữa các định dạng tín hiệu như âm thanh, hình ảnh và dòng số liệu là rất quan trọng, ví dụ như chuyển đổi từ H.225 sang H.221 và ngược lại Quá trình này cũng bao gồm việc chuyển đổi các kênh mạng từ phía PSTN thành các dòng RTP, đảm bảo khả năng tương tác và truyền tải hiệu quả giữa các hệ thống khác nhau.

+ Biên dịch giữa các thủ tục truyền thông (Ví dụ từ H.245 đến H.242 và ngược lại), thiết lập cuộc gọi và giải phóng thủ tục cung cấp cho PSTN.

MS được phân loại riêng biệt với FS do yêu cầu xử lý S của các ứng dụng M, đòi hỏi một máy chủ phương tiện hỗ trợ phần cứng DSP để thực hiện các tác vụ ở mức cao.

So sánh Chuy ể n m ạ ch m ề m và Chuy ể n m ạ ch kênh

So sánh giữa chuyển mạch mềm và chuyển mạch kênh dựa trên các tiêu chí cơ bản như đặc tính chuyển mạch, bao gồm cả phần cứng và phần mềm, cùng với cấu trúc chuyển mạch, trong đó xem xét các thành phần cơ bản và mối liên hệ giữa chúng.

2.3.1 Đặc tính chuyển mạch Đặc tính hai mạng có sự khác biệt lớn, được thể hiện trên hinh vẽ:

Hình 2.7 - Kiến trúc PSTN và NGN

Trong chuyển mạch mềm, các thành phần cơ bản của hệ thống được cấu thành từ các module riêng biệt, với phần mềm điều khiển cuộc gọi độc lập khỏi phần cứng chuyển mạch vật lý và môi trường truyền thông Thiết bị Softswitch có khả năng thực hiện các chức năng của tổng đài điện tử truyền thống, đồng thời tích hợp chức năng của tổng đài nội hạt hoặc Tandem với tổng đài doanh nghiệp (PBX) Hơn nữa, Softswitch còn tạo ra sự liên kết giữa mạng IP và mạng truyền thống, giúp điều khiển và chuyển mạch lưu lượng hỗn hợp thoại, dữ liệu và video.

Còn đối với chuyển mạch truyền thống thì tất cả phần đều được tích hợp trong một phần cứng.

Để hiểu rõ sự khác biệt giữa đặc tính của chuyển mạch mềm và chuyển mạch kênh, chúng ta cần tiến hành so sánh dựa trên một số tiêu chí nhất định.

• Phương thức chuyển mạch cơbản

Chuyển mạch mềm, như tên gọi, là quá trình thực hiện chuyển mạch dựa trên phần mềm, cho phép chuyển mạch giữa các kênh ảo, mỗi kênh ảo tương ứng với một kênh mang Các kênh mang thoại không đi qua Softswitch mà chỉ qua các Media Gateway trước khi vào mạng gói Khi Softswitch thực hiện chuyển mạch giữa hai kênh ảo, nó sẽ thông báo cho Media Gateway thông qua giao thức MGCP để chỉ định đường đi cho các kênh mang Đối với mạng mạch kênh, kênh mang thoại được định tuyến qua tổng đài và chuyển mạch theo phương thức điện tử tại đây.

Trong chuyển mạch mềm, thông tin báo hiệu và thoại được truyền trên hai kênh kết nối khác nhau Cụ thể, thông tin báo hiệu được gửi qua Signalling Gateway, trong khi thông tin thoại được truyền qua Media Gateway.

Trong chuyển mạch kênh, có hai loại kênh khác nhau: kênh báo hiệu và kênh thoại Cả hai kênh này đều được truyền đến một điểm xử lý qua cùng một đường dây, tức là trên cùng một kết nối vật lý Đầu tiên, kênh báo hiệu được thiết lập, sau đó mới đến kênh thoại.

• Sự phụ thuộc giữa phần mềm và phần cứng

Trong chuyển mạch kênh, kênh đầu vào và đầu ra được kết nối cố định, dẫn đến việc định tuyến và xử lý cuộc gọi phụ thuộc chặt chẽ vào phần cứng Điều này cho thấy rằng phần mềm điều khiển trong chuyển mạch kênh có sự phụ thuộc lớn vào phần cứng.

Trong chuyển mạch mềm, tổng đài được thiết kế theo cấu trúc module, cho phép các phần mềm được phát triển dựa trên các tiêu chuẩn mở Điều này mang lại tính linh hoạt và mềm dẻo cao, giúp dễ dàng triển khai và khai thác các dịch vụ mới.

Sự xuất hiện của chuyển mạch mềm đã giúp giảm chi phí xây dựng và vận hành mạng, dẫn đến giá thành cuộc gọi giảm đáng kể.

Chi phí xây dựng cho các hệ thống sử dụng chuyển mạch mềm là một mô hình chi phí mới, không còn phụ thuộc vào vốn đầu tư ban đầu lớn như trước đây Thay vào đó, chi phí sẽ tăng tuyến tính theo nhu cầu và số lượng khách hàng, giúp các nhà khai thác có thể khởi đầu phục vụ cho một số lượng nhỏ khách hàng và vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ thông qua các nhà khai thác lớn hơn Điểm khác biệt của chuyển mạch mềm so với chuyển mạch truyền thống là khả năng thiết kế theo nhu cầu thực tế, không cần qui mô lớn hơn nhiều so với số lượng khách hàng và nhu cầu dịch vụ.

Chi phí điều hành mạng được giảm nhờ phần mềm chuyển mạch thế hệ mới Softswitch, cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát dịch vụ, giảm bớt công việc cho nhà điều hành Việc sử dụng chuyển mạch mềm giúp loại bỏ các tổng đài lớn, tiết kiệm năng lượng và nhân lực Hiện nay, các chuyển mạch được triển khai dưới dạng máy chủ phân tán trong mạng, với giao diện thân thiện cho người dùng.

Kiến trúc tổng đài độc quyền khiến các nhà khai thác phụ thuộc vào nhà cung cấp, làm giảm sức cạnh tranh, đặc biệt với các nhà khai thác nhỏ Điều này dẫn đến việc tốn thời gian và chi phí khi nâng cấp hoặc ứng dụng phần mềm mới.

• Tương thích với đầu vào

Trong chuyển mạch kênh, các nhà cung cấp cung cấp giải pháp toàn diện trong một khối chuyển mạch duy nhất, bao gồm phần cứng, phần mềm và ứng dụng Điều này khiến khách hàng phụ thuộc hoàn toàn vào nhà cung cấp, dẫn đến thiếu đổi mới và chi phí vận hành, bảo trì cao Việc lắp đặt tổng đài để phục vụ số lượng lớn khách hàng không hiệu quả khi chỉ cần phục vụ vài nghìn thuê bao do chi phí quá tốn kém.

Để khắc phục vấn đề trong chuyển mạch mềm, nhiều nhà cung cấp đã đưa ra các giải pháp với nhiều mức độ khác nhau, bao gồm cả sản phẩm nguồn mở theo chuẩn Khách hàng của chuyển mạch kênh có quyền lựa chọn những sản phẩm tốt nhất để xây dựng từng lớp mạng trong hệ thống Việc áp dụng các chuẩn mở giúp mở rộng khả năng và giảm chi phí cho hệ thống mạng.

• Khả năng sử dụng đa phương tiện

Các giao th ứ c đi ề u khi ể n và báo hi ệ u

Chức năng điều khiển và báo hiệu cuộc gọi là phần quan trọng nhất của Softswitch, được thực hiện thông qua nhiều giao thức báo hiệu khác nhau Các giao thức báo hiệu chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống chuyển mạch mềm bao gồm:

- MGCP (Media Gateway Control Protocol)

Hình 3.3 – Quan hệ giữa các giao thức trong mạng

H.32x là họ giao thức của ITU T, định nghĩa các dịch vụ đa phương tiện qua các mạng khác nhau, trong đó H.323 là một phần quan trọng H.323 xác định các thành phần, giao thức và quy trình cần thiết để cung cấp dịch vụ đa phương tiện qua mạng gói, bao gồm truyền tín hiệu âm thanh, hình ảnh thời gian thực và dữ liệu Mô hình truyền thông đa phương tiện này được kỳ vọng sẽ hỗ trợ ngành viễn thông trong các ứng dụng như hội nghị video và truyền file.

Mạng gói có thể là Internet, EN (Enterprise Network), LAN (Local Area Network), MAN (Metropolitan Area Network), WAN (Wide Area Network) H.323 có thể cung cấp

Dịch vụ này bao gồm tiếng, hình ảnh, dữ liệu hoặc sự kết hợp của các dịch vụ, đồng thời có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện đa điểm (communications multimedia multipoint).

H.323 có nhiều ứng dụng, nhưng chủ yếu được thị trường chú trọng vào khả năng âm thanh cho thoại IP Trong giai đoạn đầu của công nghệ VoIP, H.323 đã được sử dụng làm giao thức báo hiệu cuộc gọi trong mạng, tuy nhiên chỉ áp dụng một phần cấu trúc của nó Trong tương lai của mạng NGN, H.323 vẫn có thể được sử dụng để báo hiệu cho các gateway VoIP hoặc đầu cuối đa phương tiện.

H.323 hỗ trợ kết nối với PSTN toàn cầu, N ISDN và B ISDN qua ATM Các thiết bị như điện thoại hoặc đầu cuối có thể tham gia hội nghị H.323, tuy nhiên chỉ với chức năng âm thanh H.323 liên quan chặt chẽ đến các chuẩn H32x, là các tiêu chuẩn truyền thông video dành cho mạng ISDN.

Khi được sử dụng cho thoại IP, H.323 bao gồm cả các cuộc gọi VoIP được thực hiện giữa các kết cuối H.323 hoặc giữa kết cuối H.323 và các gateway H.323

Giao thức H.323 định nghĩa 4 thành phần: Terminal – kí hiệu là T, Gateway – GW, Gatekeeper – GK, MCU multipoint control unit -

Mô hình mạng H.323 được thể hiện trong hình sau:

Hình 3.4 - Mô hình mạng H.323 đơn giản

Chồng giao thức mà H.323 hỗ trợ được trình bày trong hình sau:

Hình 3.6 - Các giao thức thuộc H.323 a) Terminal

Là thành phần dùng trong truyền thông 2 chiều đa phương tiện thời gian thực được dùng trong việc kết nối các cuộc gọi

Đầu cuối H.323 có thể là máy tính, điện thoại, hệ thống voicemail, thiết bị IVR hoặc thiết bị độc lập hỗ trợ ứng dụng đa phương tiện H.323 Nó cũng tương thích với các đầu cuối H.324 của mạng chuyển mạch kênh, H.310 của B-ISDN và H.320 của ISDN.

Một đầu cuối H.323 phải hỗ trợ các giao thức sau:

 H.245 cho việc trao đổi khả năng của đầu cuối và để tạo các kênh thông tin

 H.225 cho quá trình báo hiệu và thiết lập cuộc gọi.

 RAS cho việc đăng ký và điều khiển các hoạt động quản lý khác với GK

 RTP/RTCP được sử dụng cho việc truyền các gói thông tin thoại và hình.

 G.711 cho quá trình mã hóa và giải mã tiếng nói

 T.120 cho hội thảo dữ liệu vàhỗ trợ khả năng tương tự của MCU

Hình sau minh họa các giao thức mà một đầu cuối H.323 phải hỗ trợ:

Hình 3.7 - Chồng giao thức tại đầu cuối H.323 b) Gateway

GW là thành phần quan trọng để kết nối hai mạng khác loại, đặc biệt là giữa mạng H.323 và các mạng không chuẩn H.323 Chức năng chính của GW bao gồm dịch các giao thức trong quá trình thiết lập và giải tỏa cuộc gọi, cũng như chuyển đổi dạng thông tin và truyền thông tin giữa các mạng Tuy nhiên, GW không cần thiết cho việc liên lạc giữa các đầu cuối trong cùng một mạng H.323.

Cấu tạo của một gateway bao gồm một Media Gateway Controller (MGC), Media Gateway (MG) và Signaling Gateway (SG) được minh họa trong hình vẽ sau:

Hình 3.8 - Cấu tạo của gateway

Các giao thức mà một GW phải hỗ trợ được minh họa trong hình sau:

Hình 3.9 - Chồng giao thức của một Gateway c) Gatekeeper

GK là bộ não của mạng H.323, đóng vai trò trung tâm cho mọi cuộc gọi trong hệ thống này Mặc dù là thành phần tùy chọn, GK cung cấp các dịch vụ quan trọng như dịch địa chỉ, phân quyền và xác thực cho các thiết bị đầu cuối.

GW, quản lý băng thông, thu thập số liệu và tính cước

Ngoài ra, dịch vụ định tuyến cuộc gọi mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng giám sát cuộc gọi hiệu quả và tối ưu hóa quá trình định tuyến thông qua GK.

Luận văn thạc sĩ khoa học của Đặng Mạnh Chiến tập trung vào việc cải thiện hoạt động mạng Sự cải thiện này xuất phát từ việc GK đưa ra quyết định định tuyến dựa trên nhiều yếu tố, trong đó có yếu tố cân bằng tải giữa các cổng mạng (GW).

Hình 3.10 - Chức năng của một Gatekeeper

Các chức năng cần thiết của một GK:

Address translation in H.323 networks allows for the use of an alias to reference the destination terminal's address This function is essential for converting the alias into a valid H.323 address, facilitating effective communication within the network.

Quản lý việc thu nhận đầu cuối (Admission Control) là một chức năng quan trọng trong mạng H.323, nơi GK sử dụng báo hiệu RAS để kiểm soát sự tham gia của các đầu cuối vào kết nối Quá trình này dựa trên các tiêu chuẩn như băng thông còn trống, sự cho phép và các yêu cầu đặc biệt khác, nhằm đảm bảo chất lượng và hiệu suất của kết nối mạng.

Điều khiển băng thông là một quy trình quan trọng trong quản lý mạng, trong đó GK sử dụng tín hiệu RAS để điều chỉnh lưu lượng Chẳng hạn, nếu người quản lý mạng đã thiết lập giới hạn tối đa cho số cuộc gọi đồng thời, mạng sẽ có quyền từ chối bất kỳ cuộc gọi nào khi số lượng cuộc gọi hiện tại đạt đến ngưỡng này.

Quản lý vùng hoạt động (Zone management) cho phép GK thực hiện các chức năng đối với các terminal, GW và MCU trong vùng quản lý của nó, xác định rõ các đầu cuối (endpoint) mà GK chịu trách nhiệm quản lý.

Các chức năng tùy chọn của GK:

Báo hiệu điều khiển cuộc gọi (Call Control Signaling) là chế độ báo hiệu gián tiếp qua Gateway (GK), giúp phân biệt với phương thức báo hiệu trực tiếp.

- Chấp nhận cuộc gọi (Call Authorization): GK có quyền quyết định cho một đầu cuối (endpoint) có thể thực hiện một cuộc gọi hay không

Giao ti ế p báo hi ệ u gi ữ a chuy ể n m ạ ch m ề m v ớ i m ạ ng SS7

Mạng PSTN vẫn giữ vai trò quan trọng trong thời điểm hiện tại, vì vậy việc kết nối giữa mạng NGN mới hình thành và mạng PSTN là rất cần thiết.

3.3.1 Báo hiệu SS7 trong mạng PSTN

Công nghệ báo hiệu kênh chung SS7 hiện đang được sử dụng rộng rãi trong mạng PSTN, bao gồm các điểm báo hiệu (Signaling Point) để phát và thu các bản tin SS7 Trong mạng SS7, có ba loại điểm báo hiệu chính: điểm chuyển mạch dịch vụ (SSP), điểm chuyển giao báo hiệu (STP) và điểm điều khiển dịch vụ (SCP).

Hình 3.16 – Cấu trúc mạng SS7

Trong mạng PSTN hiện nay, bản tin ISUP (phần ứng dụng ISDN) được sử dụng để thiết lập, quản lý và giải phóng các kênh trung kế cho các cuộc gọi giữa các tổng đài Bản tin này cũng cung cấp thông tin về người gọi như số điện thoại và tên Giao thức TCAP hỗ trợ việc trao đổi thông tin giữa các điểm báo hiệu, cho phép cung cấp các dịch vụ như số điện thoại miễn phí, thẻ gọi, chuyển đổi số địa phương và roaming di động Những dịch vụ này yêu cầu thông tin được lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu TCAP cũng hỗ trợ các dịch vụ không kết nối liên quan đến thông tin, sử dụng điểm điều khiển kết nối báo hiệu dịch vụ không kết nối.

Hệ thống báo hiệu SS7 truyền thông tin trên kênh dữ liệu riêng biệt với kênh thoại, tạo ra một mạng chuyển mạch gói độc lập Mô hình chồng giao thức SS7 theo mô hình OSI cho phép thông tin báo hiệu được đóng gói qua các lớp MTP (Message Transfer Part) Các giao thức MTP 1-2-3 đảm bảo một mạng chuyển mạch gói an toàn, tin cậy và hiệu quả, với độ sẵn sàng cao để truyền tải thông tin báo hiệu Cấu trúc bản tin MTP tương tự như bản tin của X25.

Hình 3.17 - Cấu trúc các giao thức của báo hiệu SS7 b) Các MTP

Phần truyền tải bản tin MTP được chia thành ba lớp riêng biệt, trong đó lớp thấp nhất là MTP1 Lớp MTP1 định nghĩa các đặc tính vật lý của tuyến liên kết báo hiệu, tương ứng với lớp vật lý trong mô hình OSI.

Lớp MTP2 cung cấp dịch vụ truyền tải tín hiệu cho lớp mạng MTP3, đồng thời thực hiện các nhiệm vụ kiểm tra, theo dõi và duy trì kênh báo hiệu MTP2 tương đương với lớp điều khiển liên kết dữ liệu trong mô hình OSI.

Lớp cao nhất trong mô hình OSI là phần chuyển giao bản tin MTP3, cung cấp các chức năng quan trọng trong lớp mạng MTP3 cho phép truyền tải các bản tin rộng rãi tới người dùng, chủ yếu là ISUP và SCCP Tất cả các thực thể trong mạng báo hiệu đều được đánh địa chỉ bằng mã điểm báo hiệu, sử dụng trong lớp MTP3 Bên cạnh đó, giao thức điều khiển kết nối báo hiệu SCCP cũng đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý kết nối trong mạng.

Phần điều khiển kết nối báo hiệu sử dụng dịch vụ truyền các bản tin tin cậy trên mạng SS7 thông qua lớp MTP3 SCCP cải thiện cơ chế đánh địa chỉ của mạng SS7 bằng cách cung cấp bản tin định tuyến cho nhiều người dùng thông qua địa chỉ SubSystemNumber (SSN) Các dịch vụ SS7 được xác định trong các thực thể mạng và được đánh địa chỉ bằng số SSN Ngoài ra, SCCP cũng cung cấp cơ chế đánh địa chỉ cao hơn dựa trên địa chỉ toàn cầu (Global Title), tương tự như dịch vụ tên miền và địa chỉ số trong mạng IP.

Phần ứng dụng khả năng giao dịch là một lớp giao thức trong mô hình OSI, cung cấp cơ chế hỏi đáp tin cậy và dịch vụ khai thác từ xa cho người dùng thông qua các ứng dụng như INAP, MAP, và CAP TCAP thông báo kết quả thực thi cho các người dùng tương ứng, đồng thời nằm phía trên SCCP và sử dụng dịch vụ không kết nối Bên cạnh đó, ISUP là phần ứng dụng của ISDN.

ISUP, hay giao diện giao tiếp mạng với mạng, là giao thức quan trọng trong mạng điện thoại, được định nghĩa bởi ITU (Q76x) Giao thức này bao gồm một nhóm các bản tin và hoạt động tương ứng, xác định cả giao thức lẫn chức năng của các phần tử mạng Chức năng chính của ISUP là điều khiển cuộc gọi cho các loại tổng đài khác nhau và thực hiện các thủ tục duy trì, bảo dưỡng mạng hiệu quả.

ISUP bao gồm hai loại chức năng chính: chức năng liên quan đến cuộc gọi và chức năng không liên quan đến cuộc gọi Chức năng không liên quan đến cuộc gọi thường được sử dụng để duy trì mạng, trong khi chức năng liên quan đến cuộc gọi là cần thiết để thiết lập và giải phóng cuộc gọi Ngoài ra, ISUP cũng định nghĩa cơ chế chuyển tải dữ liệu liên quan đến cuộc gọi trong suốt quá trình gọi.

3.3.2 Liên kết báo hiệu giữa mạng SS7 và chuyển mạch mềm

Báo hiệu từ mạng PSTN được gửi sang mạng NGN để thiết lập liên kết giữa các đầu cuối của hai mạng, nhận tại SG hoặc MG Với việc sử dụng báo hiệu MFC R2 hoặc các cuộc gọi ISDN từ PSTN qua giao thức Q931, các gateway sẽ tiếp nhận các bản tin báo hiệu và ánh xạ thông tin cuộc gọi vào các trường của bản tin trong mạng NGN như H.323 hoặc MGCP, sau đó gửi đến phần điều khiển tương ứng của Softswitch.

Hình 3.18 – MG và SG kết nối với PSTN

Kênh báo hiệu SS7, được kết cuối tại SG, đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối báo hiệu giữa chuyển mạch kênh và mạng IP Trong một số trường hợp, SG có thể được tích hợp trong MG, cho phép chuyển đổi và kết cuối SS7 một cách hiệu quả.

Luận văn thạc sĩ khoa học của Đặng Mạnh Chiến nghiên cứu việc chuyển tiếp qua môi trường IP tới Call Agent và các phần xử lý cuộc gọi trong hệ thống Softswitch Mạng VoIP áp dụng công nghệ báo hiệu SS7 over IP thông qua giao thức SIGTRAN.

3.3.2.1 Giao thức SIGTRAN (SIGnalling TRANsport)

Giao thức Sigtran là giải pháp tin cậy cho việc truyền tải các bản tin SS7 qua mạng IP Nó bao gồm hai phần chính: lớp truyền tải chung cho các giao thức SS7 và module tương thích để mô phỏng các lớp thấp hơn của giao thức.

Giao thức sigtran cung cấp tất cả các chức năng cần thiết để hỗ trợ cho báo hiệu SS7 qua mạng IP, bao gồm:

- Phân phối tuần tự các bản tin trong các luồng điều khiển độc lập

- Chỉ ra điểm báo hiệu nguồn và đích

- Phát hiện lỗi, truyền lại và các thủ tục sửa sai khác

- Khôi phục lại các thành phần nằm trong các đường chuyển tiếp

- Điều khiển tránh nghẽn trên Internet

- Xác định trạng thái của các thực thể mạng (đang phuc vụ, ngừng phục vụ)

- Hỗ trợ cơ chế bảo mật để bảo vệ các thông tin báo hiệu

- Mở rộng khả năng hỗ trợ về bảo mật và các yêu cầu phát triển về sau

Hình 3.19 – Mô hình chức năng của SIGTRAN

Giải pháp Softswitch của Siemens

4.1.1.Giải pháp và dòng sản phẩm hiQ của Siemens

Trong lĩnh vực viễn thông, Siemens vốn đã nổi tiếng với dòng sản phẩm tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống EWSD dung lượng lớn, nhiều tính năng.

Hệ thống Surpass của Siemens bao gồm tất cả các sản phẩm trong một giải pháp NGN tổng thể Hệ thống Surpass hướng tới những mục tiêu sau :

- Hướng tới mạng hội tụ đa dịch vụ, nhiều loại hình truy nhập dịch vụ,

Siemens tận dụng các đầu tư hiện có trên hệ thống chuyển mạch TDM truyền thống, nơi họ có nhiều năm kinh nghiệm trong phát triển ứng dụng, dịch vụ thoại và tính năng thông minh của tổng đài EWSD Công ty cung cấp giải pháp nâng cấp thuận lợi sang môi trường mạng đa dịch vụ chuyển mạch gói, giúp tối ưu hóa hiệu suất và đáp ứng nhu cầu hiện đại.

Những mô hình ứng dụng của Surpass bao gồm :

- Carrier class Dial-in : giải pháp Internet offload dung lượng lớn cho các thuê bao dialup, qua các Media Gateway (được điều khiển bằng MGCP/MEGACO)

- Virtual Trunking : giải pháp VoIP đường dài (thay thế hệ thống tổng đài Class 4)

- Next Generation Local Switch : giải pháp tổng đài nội hạt (Class 5) thế hệ sau, với nhiều loại hình truy nhập (POTS, xDSL, ISDN, V5.x ), hỗ trợ nhiều loại giao diện

ATM, Frame Relay, SMDS, leased line đa dạng các loại dịch vụ trên nền IN, H323, SIP

- Tổng đài nội hạt thế hệ sau với giao thức SIP để tận dụng các ưu điểm trong phát triển và triển khai dịch vụ của SIP.

Mô hình cho các ứng dụng đa phương tiện được xây dựng trên nền tảng hiQ, cung cấp các khối xây dựng ứng dụng cơ bản dễ dàng phát triển Các khối này giúp tối ưu hóa quá trình phát triển ứng dụng, mang lại hiệu quả cao cho người dùng.

Hình 4.1 Mô hình tổng quan của giải pháp Surpass

Giải pháp Surpass tập trung vào các sản phẩm hiQ, đảm nhiệm vai trò điều khiển cuộc gọi, xử lý báo hiệu và cung cấp dịch vụ giao tiếp Dòng sản phẩm Surpass hiQ bao gồm nhiều thiết bị xử lý, báo hiệu và điều khiển đa dạng.

4.1.1.1.hiQ 9200 Softswitch hiQ 9200 như một mô đun trung tâm thực hiện các chức năng : điều khiển cuộc gọi (Call Feature Server), điều khiển các media gateway qua giao thức MGCP (Media Gateway Controller), kết nối báo hiệu với mạng SS7 (SG) và chức năng kết nối trung gian cho các hiQ khác tới các phần khác của mạng.

4.1.1.2 hiQ 4000 Open Service Platform hiQ 4000 cung cấp giao diện lập trình mở để tích hợp các ứng dụng đa phương tiện mới phát triển Mô đun này có thể được cài đạt như một sự nâng cấp trên nền hiQ 9200 có sẵn hiQ 4000 cho phép tận dụng các lợi thế của nền tảng IP, triển khai nhanh và hiệuquả các dịch vụ tiên tiến trong khi vẫn sử dụng các tính năng tính cước và điều khiển cuộc gọi của hiQ 9200.

HiQ 4000 sở hữu nhiều tính năng nổi bật, bao gồm khả năng sinh bản ghi AMA với thông tin tính cước theo ứng dụng, chạy thông báo, nhắc nhở và thu thập thông tin người dùng Đặc biệt, thiết bị còn tích hợp các tính năng nhận dạng giọng nói cơ bản, mang lại trải nghiệm tiện lợi và hiệu quả cho người sử dụng.

H ình 4.3 Các mức giao diện lập trình ứng dụng của hiQ 4000

4.1.1.3 hiQ 10 Radius Server hiQ 10 đảm nhiệm các chức năng AA cho truy nhập Internet, không phụ thuộc vào loại hình truy nhập (tương tự, ISDN, xDSL ) Máy chủ hiQ 10 kết nối tới các cơ sở dữ liệu khách hàng qua giao thức LDAP

4.1.1.4 Database Server (LDAP) hiQ 30 là một directory server với cấu trúc cơ sở dữ liệu LDAP ( ) lưu trữ tập trung thông tin về khách hàng và đang kí dịch vụ Các môđun khác như hiQ 10, hiQ 20 ở một vị trí nào đó trong mạng có thể truy vấn qua LDAP, giao thức đã được tối ưu hoá trong việc đọc cơ sơ dữ liệu lớn.

4.1.1.5.hiQ 20 Registration and Routing Server (H323 Gatekeeper)

Chức năng H323 gatekeeper có thể được tích hợp trong hiQ 9200 hoặc hoạt động như một mô đun riêng Khi tích hợp, gatekeeper chỉ hỗ trợ các chức năng RAS, trong khi mô đun hiQ 20 RRS cung cấp đầy đủ tính năng của một Gatekeeper độc lập theo chuẩn H323v2.

4.1.1.6.hiQ 6200 SIP Server hiQ 6200 phục vụ các đầu cuối và ứng dụng SIP, có thể được cấu hình dạng Proxy Server hoặc Redirect Server với các dịch vụ đang kí và các chức năng định tuyến cuộc gọi theo thời gian trong ngày

H ình 4.4 Cấu trúc hiQ 9200 Sản phẩm hiQ 9200 là phần lõi của chuyển mạch mềm, bao gồm năm thành phần chính:

Máy chủ tính năng cuộc gọi (CFG) đảm nhiệm việc xử lý điều khiển cuộc gọi và các tính năng dịch vụ cơ bản Thành phần này bao gồm việc xử lý báo hiệu cuộc gọi, điều khiển cuộc gọi, và quản lý các tính năng liên quan đến trung kế và dịch vụ thoại Nó cũng thực hiện định tuyến, phiên dịch số, và tích hợp các tính năng giao tiếp với mạng IN, cùng với các chức năng quản lý, thu thập dữ liệu cước và thông tin từ các thành phần khác trong hệ thống hiQ 9200.

Mạng thông tin bên trong hiQ (Internal Communication Network) được thiết kế để trao đổi thông điệp giữa các thành phần của hiQ 9200, hoạt động trên môi trường LAN với hỗ trợ HDLC.

Packet Manager (PM) chịu trách nhiệm điều khiển kết nối trong mạng gói, đảm bảo sự kết nối giữa mạng chuyển mạch kênh (SCN) và mạng IP Nhiệm vụ của PM là quản lý các tài nguyên tại media gateway, bao gồm cổng VoIP và codecs, thông qua giao thức MGCP/H248 Ngoài ra, PM cũng xử lý H323 và SIP để điều khiển cuộc gọi và các tính năng liên quan.

Cổng báo hiệu (SG SG) là điểm kết cuối trong hệ thống báo hiệu SS7, cho phép truyền thông qua môi trường IP (SCTP) hoặc TDM SG kết nối với các tổng đài, bao gồm Điểm kết cuối báo hiệu (Signalling End Point) và Điểm chuyển giao báo hiệu (STP), thực hiện xử lý từ MTP1-2-3 đến mức SCCP Thông tin báo hiệu ở các mức cao hơn như ISUP, TCCP hoặc BICC sẽ được chuyển tiếp đến phần Call Feature Server Thành phần SG hỗ trợ kết nối với hiQ 9200.

Sản phẩm chuyển mạch mềm của CommWorks

CommWorks, công ty thuộc tập đoàn 3COM, đã ghi nhận nhiều thành công trong lĩnh vực softswitch vào năm 2001 Theo đánh giá của Infonetics Research và Synergy Research Group, Inc., CommWorks đã chiếm giữ một trong những vị trí hàng đầu trên thị trường trong quý 4 năm 2001 Hiện nay, công ty cũng đang chiếm thị phần lớn trong lĩnh vực VoIP gateway.

4.3.1.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.

H ình 4.6 Kiến trúc 3 lớp của Commworks

This architecture consists of three layers: the Media Processing layer, the Control and Management layer, and the Service Creation layer The third layer, known as the Service Creation layer, plays a crucial role in developing and deploying various services within the system.

Lớp này tạo ra một môi trường dịch vụ mở, cho phép xây dựng và triển khai ứng dụng mới một cách nhanh chóng thông qua các giao diện lập trình ứng dụng mở Các dịch vụ trong sản phẩm lớp 3 của Commworks bao gồm các dịch vụ mạng như giám sát và ánh xạ thư mục.

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến đề cập đến việc lập bản đồ (mapping) và các dịch vụ hướng người dùng như nhắn tin hợp nhất (unified messaging) và IP Centrex Ngoài ra, lớp 2 của hệ thống bao gồm các chức năng báo hiệu và điều khiển, đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và tối ưu hóa các dịch vụ viễn thông.

Sản phẩm lớp 2 của Commworks bao gồm Softswitch và hệ hỗ trợ quản lý (OSS - Operational Support System), có nhiệm vụ khắc phục sự khác biệt về giao thức báo hiệu và điều khiển Lớp 2 sử dụng dịch vụ từ 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 đảm nhiệm vai trò điều khiển thiết bị.

Lớp 1 cung cấp khả năng kết nối mạng đa dạng, nhận lưu lượng thông tin IP từ các kênh vật lý và đóng vai trò Media Gateway khi giao tiếp với mạng khác Commworks cung cấp giải pháp truy cập hữu tuyến và vô tuyến cho lớp này thông qua sản phẩm Total Control 1000 và Total Control 2000.

Trong mô hình này, Softswitch đóng vai trò là môi trường mềm để điều khiển, quản lý và tạo lập dịch vụ Sản phẩm Softswitch của Commworks bao gồm hai loại module: module lớp 2 và module lớp 3.

Các module Lớp 2, được gọi là “Session agent”, thực hiện chức năng điều khiển thiết bị và quản lý phiên Các module này tích hợp các giao diện với các giao thức như SIP, H.323, Megaco/H.248 và SS7.

Các module Lớp 3, hay còn gọi là "Back-end server", đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp các chức năng mạng như thống kê, xác nhận, đánh giá, hỗ trợ tính cước, ánh xạ danh mục và cung cấp dịch vụ WEB.

4.3.2.1 Các Session Agent a Module SIP

Thiết bị SIP Proxy Server 4220 hỗ trợ SIP với các chức năng quan trọng như thiết lập và hủy cuộc gọi, phát sinh và gửi bản ghi chi tiết cuộc gọi tới máy chủ tính cước, ghi nhận số liệu thống kê và sự kiện trong cuộc gọi, đăng ký và hủy đăng ký các Gateway, giám sát Gateway và máy chủ backend, tạo điểm kiểm soát khi xảy ra sự cố mạng, cũng như quản lý Gateway và cân bằng tải giữa các máy chủ.

Các tính năng này là nền tảng cho những máy chủ dịch vụ cao cấp sử dụng giao thức SIP b Module H.323

Thiết bị Gatekeeper 4200 hoạt động như một Gatekeeper H.323v2, đồng thời cũng thực hiện các chức năng tương tự như SIP Proxy Server nhưng dành riêng cho mạng H.323 Gatekeeper hỗ trợ truy cập cơ sở dữ liệu thông qua ODBC và có khả năng điều khiển hoàn toàn bằng SNMP, cùng với module Megaco/H.248.

Thiết bị 4010 Session Manager hỗ trợ giao thức Megaco/H.248, kế thừa từ MGCP, mang lại khả năng điều khiển tập trung cho thông tin đa phương tiện và các dịch vụ trên mạng IP Đồng thời, module 4007 SS7 signaling gateway cũng đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý tín hiệu.

The SS7 Signaling Gateway is an integral component of Commworks' comprehensive solution, designed to support existing PSTN services while simultaneously facilitating the development of new services Additionally, it includes the H.323/SIP 4205 Protocol Mediator for seamless protocol conversion.

Commworks 4205 là thiết bị chuyển đổi giữa hai mạng sử dụng giao thức SIP và H.323, cho phép nó hoạt động như một đầu cuối H.323 hoặc tác nhân SIP (user agent) Quá trình chuyển đổi cuộc gọi giữa H.323 và SIP diễn ra một cách hoàn toàn trong suốt, không gây ảnh hưởng đến các thành phần khác trong mạng.

Các module Softswitch lớp 3 gồm có: a Máy chủ xác nhận và đánh giá 7200 (Authentication and Rating Server)

Máy chủ này xác định người dùng hợp lệ và tìm kiếm thông tin liên quan đến cước phí, dịch vụ và quyền ưu tiên của khách hàng Nó hỗ trợ nhiều tính năng như trả lời bằng giọng nói khi được kích hoạt, mô hình quay số hai và ba giai đoạn, cuộc gọi trả trước hoặc trả sau, nhận dạng chủ gọi và mã số nhận diện cá nhân (PIN) Bên cạnh đó, máy chủ còn thực hiện chức năng ánh xạ danh mục 7210 (Directory Mapping Server).

Hiện trạng mạng Viettel Mobile

Mạng di động Viettel Mobile chính thức hoạt động từ ngày 15/10/2004 và nhanh chóng được bình chọn là mạng lưới phát triển nhanh nhất tại Việt Nam sau hai năm Viettel Mobile đầu tư mạnh mẽ vào cơ sở hạ tầng và công nghệ, đồng thời mở rộng số lượng thuê bao Khác với Mobi phone, Viettel Mobile chọn chiến lược phủ sóng rộng và sâu, không chỉ tập trung vào khu vực đông dân cư và thành phố lớn mà còn mở rộng đến các vùng sâu, vùng xa, biên giới và hải đảo.

Hệ thống thông tin di động Viettel Mobile cho phép người dùng thực hiện và nhận cuộc gọi tại 64/64 tỉnh thành và nhiều quốc gia trên thế giới Mạng Viettel Mobile hướng tới việc mở rộng vùng phủ sóng, nâng cao chất lượng mạng lưới và phát triển các dịch vụ mới chất lượng cao Đến nay, Viettel Mobile vẫn được công nhận là hệ thống thông tin di động chất lượng và uy tín hàng đầu tại Việt Nam.

Mạng Viettel Mobile sử dụng công nghệ GSM và truy cập phân chia theo thời gian TDMA, hoạt động trong băng tần 890-960 MHz Mỗi tần số sóng mang được phân chia thành 8 khe thời gian với khoảng cách 200 kHz Hiện tại, mạng Viettel Mobile có 40 cặp tần số được phân chia trong băng tần này.

Mạng di động Viettel Mobile chủ yếu cung cấp dịch vụ thoại và SMS, với kiến trúc mạng không phân lớp Hệ thống bao gồm 12 MSCs, 3 HLRs (bao gồm 3 dự phòng), 38 SCs và 28 B59 trạm thu phát sóng trên toàn quốc Tất cả các MSCs được tập trung tại 3 thành phố lớn là Hà Nội, Hồ Chí Minh và Đà Nẵng, được kết nối theo dạng Mesh, nơi mà phần lớn lưu lượng được phát sinh Mạng cố định của các tỉnh kết nối qua tổng đài Toll của VTN, điện thoại nội hạt thông qua các tổng đài TANDEM, và kết nối trực tiếp tới các mạng di động khác qua MSC Gateway.

5.1.1.Nhận định, đánh giá sự phát triển của thị trường di động Xu hướng - phát triển về công nghệ mạng lõi dịch vụ di động trên thế giới

Trong những năm gần đây và sắp tới, thị trường di động chủ yếu vẫn xoay quanh hai dịch vụ chính là thoại và SMS, nhưng dịch vụ dữ liệu dựa trên nền IP đang phát triển mạnh mẽ Người dùng ngày càng có nhiều trải nghiệm phong phú, cho phép họ thực hiện nhiều hoạt động cùng lúc như gọi điện, gửi hình ảnh và chia sẻ file Các dịch vụ viễn thông đã trở thành một phần không thể thiếu trong phong cách sống hiện đại Cạnh tranh giữa các nhà cung cấp ngày càng gay gắt, với nhiều dịch vụ mới được giới thiệu liên tục và giá cả ngày càng rẻ hơn.

Để tồn tại trong bối cảnh thị trường đang phát triển, các nhà khai thác cần thực hiện những bước đi chiến lược Một giải pháp quan trọng là xu hướng hội tụ, trong đó các nhà khai thác xây dựng mạng hội tụ, cho phép triển khai các ứng dụng chung trên một hạ tầng mạng lõi duy nhất Hệ thống này có khả năng phục vụ nhiều phương thức truy cập khác nhau như di động, cố định, Internet băng thông rộng, Wifi và Wimax.

Trong lĩnh vực di động, xu hướng chủ đạo hiện nay là chuyển đổi kiến trúc mạng từ chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói dựa trên công nghệ IP Đồng thời, sự phát triển của các ứng dụng đa phương tiện đã làm phong phú thêm dịch vụ di động, vượt ra ngoài chỉ thoại và SMS.

5.1.2 Dự kiến về vấn đề phát triển mạng Viettel Mobile

Viettel Mobile dự kiến sẽ phát triển nhanh chóng trong những năm tới, với lưu lượng tăng mạnh tại các tỉnh ngoài Hà Nội, Hồ Chí Minh, và Đà Nẵng, dẫn đến nhu cầu triển khai các trạm tổng đài tại những khu vực này Việc tăng cường số lượng tổng đài và trang bị thêm GMSC/TSC sẽ hỗ trợ kết nối giữa các phần tử trong mạng và với các mạng khác, đồng thời giảm thiểu sự phức tạp trong đấu nối và vận hành Sự hiện diện của GMSC/TSC cho phép cấu trúc mạng chuyển đổi từ dạng Mesh sang các cấu trúc kết hợp khác như Mesh, Star và Ring.

Việc chuyển đổi cấu trúc mạng từ chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói là bước đi tất yếu trong bối cảnh phát triển công nghệ toàn cầu Hiện nay, kiến trúc mạng phân lớp (Split Architecture hay Layered Architecture) đã xuất hiện như một giải pháp mới, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng và tối ưu hóa hiệu suất mạng.

Luận văn thạc sĩ khoa học của Đặng Mạnh Chiến đề xuất một hướng phát triển mới cho công nghệ mạng lõi, khác với các phương pháp truyền thống Bằng cách áp dụng công nghệ chuyển mạch gói, mạng lõi này cho phép triển khai dịch vụ mới một cách dễ dàng và độc lập với công nghệ truy cập Điều này có nghĩa là trên cùng một nền tảng mạng lõi, dịch vụ có thể được cung cấp cho khách hàng bất kể phương tiện truy cập mà họ sử dụng, bao gồm cố định, di động 2G/3G, Wifi, WiMAX, và Internet Broadband Việc phát triển mạng theo kiến trúc phân lớp dự kiến sẽ bắt đầu từ quý 1 năm 2006.

Viettel sẽ đồng thời phát triển mạng vô tuyến cùng với việc xây dựng kiến trúc mạng phân lớp Dự kiến, vào quý 3 năm 2006, Viettel sẽ ra mắt dịch vụ công nghệ EDGE, và đến quý 1 năm 2008, sẽ khai trương dịch vụ 3G.

H 1 ình 5 Dự kiến phát triển của mạng Viettel Mobile

Đề xuất kiến trúc mạng ViettelMobile

5.2.1.Kiến trúc mạng phân lớp

Mạng lõi di động 2G và 2.5G hiện nay thường hoạt động theo mô hình mạng ngang hàng, trong đó các chức năng điều khiển, chuyển mạch và ứng dụng được tích hợp trong cùng một phần tử Tuy nhiên, với sự phát triển của khái niệm mạng phân lớp, các chức năng này đã được tách biệt thành ba lớp: lớp chuyển mạch ở mức thấp nhất, lớp điều khiển ở giữa và lớp ứng dụng ở trên cùng.

Lớp điều khiển, bao gồm các phần tử như Network Server (MSC Server, HLR, AUC, EIR), đóng vai trò quan trọng trong việc bảo mật và quản lý di động Các server này thực hiện nhiệm vụ thiết lập và giải phóng cuộc gọi, đồng thời liên lạc chặt chẽ với nhau để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.

PS domain PS domain PS domain

Luận văn thạc sĩ của Đặng Mạnh Chiến nghiên cứu các phần tử mạng khác nhau sử dụng các giao thức chuẩn lớp 3 như ISUP, MAP và BICC MSC-Server đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển các MGw, cung cấp các chức năng và tài nguyên cần thiết cho việc thực hiện cuộc gọi Giao thức chính được áp dụng trong nghiên cứu này là H.248 (MGCP).

Mạng kết nối là một hệ thống phân tán chủ yếu để chuyển mạch cuộc gọi, với các phần tử chính là MGw MGw có nhiệm vụ thiết lập các kết nối giữa người dùng và chuyển đổi giữa các công nghệ chuyển tải khác nhau như TDM, ATM và IP Ngoài ra, MGw còn thực hiện xử lý dữ liệu người dùng, bao gồm mã hóa/giải mã thoại và khử tiếng vọng Tài nguyên cho một cuộc gọi có thể được phân bổ qua nhiều MGw, cho phép một MSC-Server điều khiển nhiều MGw cho cùng một cuộc gọi Các phần tử trong mạng phân lớp có thể hoạt động trên nền tảng mạng IP (Mobile Backbone Packet Network).

MPBN có thể chỉ dùng riêng cho mạng phân lớp hoặc dùng chung với mạng GPRS/CS hay kết hợp nhiều loại mạng khác nhau (OSS, Billing

5.2.1.1 Lý do của việc lựa chọn kiến trúc mạng phân lớp Ưu điểm và nhược điểm của kiến trúc mạng không phân lớp:

Với dự đoán sự phát triển của thuê bao di động trong tương lai, việc mở rộng mạng Viettel Mobile, bao gồm cả mạng lõi, là điều cần thiết Thiết lập các tổng đài tại những tỉnh có lưu lượng lớn sẽ giúp giảm chi phí đầu tư về truyền dẫn Do số lượng phần tử chuyển mạch trong mạng lõi ngày càng tăng, cần trang bị các thiết bị chuyển mạch trung gian (GMSC/TSC) để kết nối giữa các phần tử này.

MSC SGSN HLR/AuC/FNR GMSC/Transit

Hình 5.2 Cấu trúc mạng phân lớp User Data

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến nhấn mạnh sự kết nối giữa các mạng và các phần tử bên ngoài Việc phát triển mạng lõi dựa trên công nghệ chuyển mạch kênh truyền thống mang lại lợi ích trong vận hành, nhờ vào tính ổn định và sự phổ biến toàn cầu của công nghệ này Tuy nhiên, đầu tư vào mạng truyền dẫn phức tạp và tốn kém, đặc biệt khi xây dựng mạng TDM với tốc độ tối thiểu 64kbps chỉ phục vụ cho các cuộc gọi 16kbps Sự không tương thích về tốc độ trong mạng di động dẫn đến sự cần thiết của phần tử tương thích tốc độ TC, điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng thoại.

Trong tương lai, xu hướng phát triển toàn cầu cho thấy các mạng chuyển mạch kênh sẽ dần biến mất, dẫn đến việc tất cả dịch vụ viễn thông sẽ hoạt động trên nền tảng IP, xoá bỏ ranh giới giữa di động và cố định Kiến trúc mạng phân lớp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống.

Mạng phân lớp đặc trưng bởi sự phân tán trong hệ thống chuyển mạch, với một số node mạng điều khiển và xử lý cuộc gọi tại các trạm trung tâm Các MGw có thể được triển khai tại các trạm Remote, ví dụ như cùng với một số BSC ở các tỉnh, cho phép chuyển mạch lưu lượng nội vùng Mặc dù có sự phụ thuộc vào vị trí địa lý, phần lớn lưu lượng thường được tạo ra và kết thúc trong cùng một khu vực, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư cho truyền dẫn.

Việc sử dụng số lượng trạm trung tâm tối thiểu với các phần tử lớp Điều khiển giúp tiết kiệm điện năng tiêu thụ và giảm chi phí xây dựng mặt bằng cho các nhà trạm mới trong quá trình vận hành khai thác.

Các phần tử trong lớp Kết nối và lớp Điều khiển có khả năng định cỡ độc lập, giúp mạng dễ dàng mở rộng theo nhu cầu lưu lượng của từng khu vực Sự độc lập này cũng cho phép nâng cấp từng lớp một cách riêng biệt.

Các giải pháp TFO, TrFO và thoại nén có thể được áp dụng tùy thuộc vào công nghệ truy nhập như GSM/EDGE hoặc WCDMA Tiếng nói có thể được truyền ở dạng mã hóa từ đầu cuối tới đầu cuối hoặc chỉ một phần trong mạng Việc sử dụng TFO giúp nâng cao chất lượng thoại, đặc biệt là với các phương pháp mã hóa tốc độ thấp như HR và AMR HR.

TrFO và công nghệ truyền dẫn trên nền IP có khả năng tiết kiệm băng thông có thể lên tới 80% đối với các mạng phân lớp hoàn chỉnh.

Kiến trúc mạng phân lớp, mặc dù mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng gặp phải một số nhược điểm Do đây là công nghệ mới và chưa được triển khai rộng rãi trên toàn cầu, việc đánh giá tính chín muồi và khả năng tương thích với các hệ thống hiện có là điều khó khăn Hơn nữa, kích thước nhỏ gọn của thiết bị có thể là một rào cản đối với các nhà khai thác lớn khi họ muốn thay đổi hệ thống hiện tại Giá thành của kiến trúc mạng phân lớp vẫn còn cao, và việc nâng cao trình độ cho nhân viên vận hành để họ làm quen với công nghệ viễn thông trên nền tảng IP cũng là một thách thức không nhỏ.

HÌnh 5.3 :Đề xuất cấu trúc mạng Viettel mobile

Lựa chọn kiến trúc mạng phân lớp dựa trên công nghệ IP mang lại giải pháp tiết kiệm và chất lượng, đồng thời phù hợp với xu hướng toàn cầu.

5.2.1.2 Các yếu tố thúc đẩy việc triển khai kiến trúc mạng phân lớp

1 Chi phí đầu tư truyền dẫn lớn

3 Cần thêm dung lượng chuyển mạch: MGw là giải pháp tối ưu nhằm chuyển mạch các cuộc gọi nội hạt.

4 Cần tiết kiệm tối đa về mặt nhân lực trong quá trình vận hành khai thác: chỉ cần một số ít nhân viên đủ năng lực nhưng vẫn đảm bảo khả năng vận hành được một mạng lớn do đặc tính quản lý, điều khiển tập trung của mạng phân lớp.

5 Truyền thoại đã mã hóa qua mạng di động mà vẫn đảm bảo chất lượng thoại: tính năng TrFO đảm bảo tiết kiệm truyền dẫn và TFO nâng cao chất lượng thoại, sựkết hợp của 2 tính năng này TFO/TrFO Interworking cho ta khả năng chuyển thoại đã mã hóa xuyên qua mạng di động.

6 Truyền VoIP mà vẫn đảm bảo Chất lượng Dịch vụ (QoS) và các dịch vụ đa phương tiện khác: IMS.

5.2.2 Yêu cầu đối với việc chuyển đổi kiến trúc mạng Viettel Mobile và đề xuất các bước tiến đến mạng phân lớp

5.2.2.1 Yêu cầu của việc chuyển đổi:

1 Mỗi bước phát triển phải đưa mạng về gần với kiến trúc mạng phân lớp.

Tiêu đề	Công Nghệ Chuyển Mạch Mềm Và Ứng Dụng Trong Mạng Viettel Mobile
Tác giả	Đặng Mạnh Chiến
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Vũ Sơn
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện Tử
Thể loại	Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
Năm xuất bản	2006
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	114
Dung lượng	6,98 MB