đồ án tốt nghiệp điện tử viễn thông tổng quan chuyển mạch mềm và giải pháp của các hãng

THUẬT NGỮ VIẾT TẮTACM Address Complete Message Bản tin thông báo địa chỉ A-F Acouting - Function Chức năng tính cước AGS-F Access Gateway Signalling Function Chức năng cổng truy nhập AGW

MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 1

LỜI NÓI ĐẦU 4

PHẦN I TỔNG QUAN CHUYỂN MẠCH MỀM 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI 6

1.1 Định nghĩa 6

1.2 Động cơ xuất hiện mạng thế hệ mới 7

1.3 Đặc điểm của NGN 8

1.4 Cấu trúc NGN 8

1.5 Các thành phần của NGN 10

1.6 Các dịch vụ mạng thế hệ mới 12

1.7 Giải pháp xây dựng mạng thế hệ mới của ngành 15

1.7.1 Giải pháp xây dựng NGN trên cơ sở mạng hiện tại 15

1.7.2 Giải pháp xây dựng NGN hoàn toàn mới 16

1.7.3 Nhận xét và đánh giá 16

CHƯƠNG 2 CHUYỂN MẠCH MỀM 17

2.1 Tại sao cần có công nghệ chuyển mạch mềm 18

2.2 Sự ra đời của chuyển mạch mềm 20

2.3 Khái niệm về chuyển mạch mềm 23

2.4 Lợi ích của softswitch đối với các nhà khai thác và người sử dụng 24

2.5 Thiết lập cuộc gọi trong chuyển mạch mềm 29

2.5 So sánh chuyển mạch mềm với chuyển mạch kênh 29

2.5.1 Đặc tính chuyển mạch 29

2.5.2 Cấu trúc hai mạng có sự khác biệt 32

2.5.3 Quá trình xử lý cuộc gọi 33

2.5.3.1 Cuộc gọi chuyển mạch kênh 33

2.5.3.2 Cuộc gọi chuyển mạch mềm 34

2.6 Các ứng dụng chính 37

2.6.1 Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway (giảm tải Internet) 37

2.6.2 Ứng dụng tổng đài Packet tandem 39

2.6.3 Ứng dụng tổng đài nội hạt 42

2.7 Vị trí của softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN 43

CHƯƠNG 3 KIẾN TRÚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA SOFTWITCH 44

3.1 Kiến trúc chuyển mạch mềm 44

3.1.1 Mặt bằng truyền tải 44

3.1.2 Mặt bằng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu 46

3.1.3 Mặt bằng dịch vụ và ứng dụng 46

3.1.4 Mặt bằng quản lý 46

3.2 Các thành phần của chuyển mạch mềm 46

3.2.1 Bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC) 47

3.2.2 Cổng báo hiệu (SG) 50

3.2.3 Cổng phương tiện (MG) 51

3.2.4 Máy chủ phương tiện (MS) 52

3.2.5 Máy chủ ứng dụng/ máy chủ đặc tính (AS/FS) 53

CHƯƠNG 4 CÁC GIAO THỨC TRONG CHUYỂN MẠCH MỀM 55

4.1 H.323 57

4.1.2 Giới thiệu về H.323 57

4.1.2 Cấu hình mạng H.323 57

4.2 SIP 60

4.2.1 Giới thiệu về SIP 60

4.2.2 Chức năng của SIP 60

4.2.3 Các thành phần của SIP 61

4.3 SIGTRAN 62

4.3.1 Giới thiệu về SIGTRAN 62

4.3.2 Mô hình chức năng 62

4.4 MGCP (Media Gateway Control Protocol) 64

4.4.1 Giới thiệu về MGCP 64

4.4.2 Kiến trúc và các thành phần 64

4.4.3 Thiết lập cuộc gọi 65

4.5 MEGACO 66

4.5.1 Giới thiệu về MEGACO 66

4.5.2 Chức năng của giao thức MEGACO 67

4.5.3 Vị trí của giao thức MEGACO trong mô hình OSI 68

4.5.4 Hoạt động của giao thức MEGACO 68

PHẦN II GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM 70

CHƯƠNG 5 GIẢI PHÁP CỦA HÃNG ALCATEL 70

5.1 Kiến trúc NGN của Alcatel 70

5.2 Giải pháp chuyển dịch NGN của Alcatel 72

5.2.1 Cải tiến chuyển mạch kênh 72

5.2.2 Giải pháp "giảm tải" PSTN 73

5.2.3 Giảm tải PSTN thông qua truy nhập băng rộng 74

5.2.4 Truy nhập đa dịch vụ 75

5.2.5 Giải pháp NGN cấp 4 76

5.3 Giải pháp cải tiến chuyển mạch kênh 76

5.3.1 Mạng hiện tại 76

5.3.2 Bước đầu tiên tiến đến hội tụ thoại - dữ liệu ở mức truy nhập 77

5.3.3 Bổ sung tính năng MGC vào A1000 MM E10 78

5.3.4 Liên kết với các thuê bao IP (H.323 hoặc SIP) 80

5.4 Tổng quan về Alcatel 1000 MM E10 MGC 81

5.4.1 Tổng quan chức năng 81

5.4.2 Kiến trúc chung 82

5.4.3 Báo hiệu trong A1000 MM E10 MGC 84

5.4.3.1 Giao thức báo hiệu H.248 84

5.4.3.2 Giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi độc lập với tải tin BICC 85

5.6 Lưu đồ cuộc gọi ví dụ 85

CHƯƠNG 6 GIẢI PHÁP CỦA HÃNG SIEMENS 87

6.1 Kiến trúc NGN của Siemens 87

6.2 Chuyển mạch thế hệ mới 88

6.2.1 Trung kế ảo (Virtual trunking) 88

6.2.2 Chuyển mạch gói nội hạt (Packet Local Switch) 89

6.2.3 Truyền thoại qua mạng băng thông rộng 89

6.2.4 Báo hiệu 90

6.2.5 Các ứng dụng thế hệ mới 90

6.3 Một số sản phẩm của SIEMENS 90

6.3.1 SURPASS hiG 1000 90

6.3.1.1 Giới thiệu 90

6.3.1.2 Mô tả chức năng 91

6.3.1.3 Chức năng VoIP 92

6.3.2 SURPASS hiQ 9200 92

6.3.2.1 Giới thiệu 92

6.3.2.2 Các khối chức năng của SURPASS hiQ 9200 93

KẾT LUẬN 95

PHẦN PHỤ LỤC 96

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ACM Address Complete Message Bản tin thông báo địa chỉ

A-F Acouting - Function Chức năng tính cước

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

AGW Acceess Gateway Cổngt truyền thông truy nhập

AIN Advanced Intelligent Network Mạng thông minh tiên tiến

AMA Automatic Message Accounting Tự động đếm bản tin

API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng

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

ASP Application Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng

ATM Asynchornous Tranfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ

BICC Bearer Independent Call Control

Protocol

Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập tải tin

BSS Business Support System Hệ thống hỗ trợ doanh nghiệp

CAS Channel Associated Signalling Báo hiệu kênh chung

CDR Call Detail Record Bản ghi chi tiết cuộc gọi

CPG Call Process Message Bản tin xử lý cuộc gọi

CSG Call Signalling Gateway Cổng báo hiệu cuộc gọi

CSN Subscriber Connection Unit Khối kết nối thuê bao

DSLAM Digital Subcriber Line Access

Multiplexer

Bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số

DSP Digital Signal Processors Bộ xử lý tín hiệu số

DWDM Dense Warelength Division

Multiplexing

Ghếp kênh phân chia theo bước sóng hẹp

ENUM tElephone Numbering Mapping Ánh xạ số điện thoại

IAD Intergrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp

IAM Initial Address Message Bản tin địa chỉ đầu

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

INAP Intelligent Network Application Part Phần ứng dụng mạng thông mình

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

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ISUP ISDN User Part Phần ứng dụng dành cho người dùng

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

IVR Interactive Voice Response Đáp ứng thoại tương tác

IW-F Interworking Function Chức năng liên kết mạng

LDAP Lightweight Directory Access Protocol Giao thức truy nhập danh bạ đơn giảnMAP Mobile Application Path Phần ứng dụng di động

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

MCU Multi-point Control Unit Khối điều khiển đa điểm

MLMGI Machine Logique (logical) Media

Gateway Interface

Giao diện cổng truyền thông logic

MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MTP Message Tranfer Part Phần truyền tải bản tin

NAS Network Access Servers Máy chủ truy nhập mạng

NCS Network Call Signalling Mạng báo hiệu cuộc gọi

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới

NSP Network Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng

OSS Operations Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động

PBX Private Branch eXchange Tổng đài nhánh

PCM Pulse Coded Modulation Điều chế xung mã

PDU Protocol Data Unit Khối dữ liệu giao thức

POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ điện thoại đơn giản

PRI Primary Rate Interface Giao diện tốc độ bít cơ sở

PSTN Public Switched Telephony Network Mạng điện thoại công cộng

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RANAP Radio Access Network Application

Part

Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến

RAS Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa

RSU Remote Subscriber Unit Khối thuê bao xa

RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức giành trước tài nguyên

RTCP Real-Time Transport Protocol Control

Protocol

Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực

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

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

SCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ

SCN Switched Circuit Network Mạng sử dụng chuyển mạch kênh

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

SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ

SIGTRAN Signalling Transport Truyền tải báo hiệu

SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SMC Service Management Centre Trung tâm quản lý dịch vụ

STM Synchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải đồng bộ

STP Signal Tranfer Point Điểm truyền tải báo hiệu

TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian

UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin người sử dụng

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WDM Warelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóngxDSL x Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số

Nguyễn Ngọc Quang, D01VT 5

Nguyễn Ngọc Quang, D01VT 7

1.4 Cấu trúc NGN

Cấu trúc NGN bao gồm 5 lớp chức năng:

 Lớp truy nhập dịch vụ (service access layer)

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

 Lớp điều khiển (control layer)

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

 Lớp quản lý (management layer)

Hình 1.1: Cấu trúc lớp mạng của NGN

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

các thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, hoặc cápquang, hoặc thông qua môi trường vô tuyến (thông tin di động, vệ tinh, truy nhập

vô tuyến cố định …)

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

thống truyền dẫn (SDH, WDM), thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyếncuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của thiết bị điềukhiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển Hiện nay đang còn nhiều tranh cãi khi sửdụng ATM hay MPLS cho lớp truyền tải này

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

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

Giao tiếp chuẩn

Giao tiếp chuẩn

của lớp truyền tải và các thiết bị truy nhập của lớp truy nhập Lớp điều khiển cóchức năng kết nối cuộc gọi thuê bao với lớp ứng dụng/dịch vụ Các chức năngnhư quản lý, chăm sóc khách hàng, tính cước cũng được tích hợp trong lớp điềukhiển.

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

vụ như dịch vụ mạng thông minh IN (Intelligent Network), trả tiền trước, dịch vụgiá trị gia tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển… Hệ thống ứngdụng và dịch vụ mạng này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mởAPI Nhờ giao diện mở này mà nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứngdụng và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng Trong môi trường pháttriển cạnh tranh sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp này

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

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

Theo hình 1.2 ta nhận thấy, các thiết bị đầu cuối kết nối đến mạng truy nhập (AccessNetwork), sau đó kết nối đến các cổng truyền thông (Media Gateway) nằm ở biên củamạng trục Thiết bị quan trọng nhất của NGN là Softswitch nằm ở tâm của mạng trục(hay còn gọi là mạng lõi) Softswitch điều khiển các chức năng chuyển mạch và địnhtuyến qua các giao thức Hình 1.3 liệt kê chi tiết các thành phần NGN cùng với các đặcđiểm kết nối của nó đến mạng công cộng (PSTN).

Thiết bị Softswtich có khả năng tương tác với mạng PSTN thông qua các cổng báohiệu (Signalling Gateway) và cổng truyền thông (Media Gateway) Softswitch điều khiểncuộc gọi thông qua các báo hiệu, có hai loại chính:

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

Nguyễn Ngọc Quang, D01VT

Cổng báo hiệu

Cổng truy nhập

PBX

7

 Điều khiển truyền thông: giao tiếp giữa Softswitch và Gateway, giao thức sửdụng là MGCP hay Megaco/H.248.

 Cổng truyền thông

Nhiệm vụ của cổng truyền thông (MG-Media Gateway) là chuyển đổi việc truyềnthông từ một định dạng truyền dẫn này sang một định dạng khác, thông thường là từ dạngmạch (circuit) sang dạng gói (packet), hoặc từ dạng mạch analog/ISDN sang dạng gói.Việc chuyển đổi này được điều khiển bằng Softswitch MG thực hiện việc mã hoá, giải

mã và nén dữ liệu

Ngoài ra, MG còn hỗ trợ các giao tiếp với mạng điện thoại truyền thống (PSTN) vàcác giao thức khác như CAS (Channel Associated Signalling) và ISDN Tóm lại, MGcung cấp phương tiện truyền thông để truyền tải thoại, dữ liệu, fax và hình ảnh giữa mạngtruyền thống PSTN và mạng IP

 Cổng truy nhập

Cổng truy nhập (AG - Access Gateway) là một dạng của MG Nó có khả năng giaotiếp với máy PC, thuê bao của mạng PSTN, xDSL và giao tiếp với mạng gói IP qua giaotiếp STM Ở mạng hiện nay, lưu lượng thoại từ thuê bao được kết nối đến tổng đài chuyểnmạch PSTN khác bằng giao tiếp V5.2 thông qua cổng truy nhập Tuy nhiên, trong NGN,cổng truy nhập được điều khiển từ Softswitch qua giao thức MGCP hay Megaco/H.248.Lúc này, lưu lượng thoại từ thuê bao sẽ được đóng gói và kết nối vào mạng trục IP

 Cổng báo hiệu

Cổng báo hiệu (Signalling Gateway - SG) đóng vai trò như cổng giao tiếp giữamạng báo hiệu số 7 (SS7 - Signalling System 7, giao thức được dùng trong PSTN) và cácđiểm được quản lý bởi thiết bị Softswitch trong mạng IP Cổng SG đòi hỏi một đường kếtnối vật lý đến mạng SS7 và phải sử dụng các giao thức phù hợp SG tạo ra một cầu nốigiữa mạng SS7 và mạng IP, dưới sự điều khiển của Softswitch SG làm cho Softswitchgiống như một điểm nút bình thường trong mạng SS7 Lưu ý rằng SG chỉ điều khiển SS7,còn MG điều khiển các mạch thoại thiết lập bởi cơ chế SS7

 Mạng trục IP

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

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

trên NGN được quản lý và cung cấp bởi các máy chủ dịch vụ (server) Các máy chủ nàyhoạt động trong mạng thông minh (IN - Intelligent Network) và giao tiếp với mạng PSTNthông qua SS7.

1.6 Các dịch vụ mạng thế hệ mới

Mạng viễn thông đang có xu hướng chuyển dần sang mạng thế hệ mới, một loạt cácvấn đề được đặt ra như kiến trúc của các mạng, mạng truyền tải, chuyển mạch, v.v… chomạng thế hệ mới Các dịch vụ thế hệ mới là một trong những vấn đề quan trọng nhất đượcđặt ra đối với các nhà cung cấp và khai thác dịch vụ viễn thông

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

 Các dịch vụ tài nguyên chuyên dụng (như cung cấp và quản lý các bộ chuyển,các cầu nối hội nghị đa phương tiện đa điểm, các thư viện nhận dạng tiếngnói.v.v )

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

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

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

 Các dịch vụ ứng dụng cụ thể (như các ứng dụng thương mại, các ứng dụngthương mại điện tử, v.v…)

 Các dịch vụ cung cấp nội dung mà nó có thể cung cấp hoặc môi giới nội dungthông tin (như đào tạo, các dịch vụ xúc tiến thông tin, v.v…)

 Các dich vụ tương tác, tương tác với các ứng dụng khác, các dịch vụ khác, cácmạng khác, các giao thức hoặc các định dạng khác

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

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

 Dịch vụ thoại (voice telephony): NGN vẫn cung cấp các loại dịch vụ thoại đangtồn tại, về mặt dịch vụ thì vẫn đảm bảo nhưng công nghệ thì thay đổi

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

 Các dịch vụ đa phương tiện (Multimedia services): Cho phép nhiều người có thểtương tác với nhau qua thoại, video, nó cho phép vừa nói chuyện vừa hiển thịthông tin.

 Mạng riêng ảo (Virtual private networks - VPNs):

Thoại VPNs: Cải thiện khả năng mạng cho phép tổ chức phân tán về mặtđịa lý, mở rộng hơn và có thể phối hợp các mạng riêng đang tồn tại với cácphần của mạng PSTN

Dữ liệu VPNs: Cung cấp thêm các khả năng bảo mật các đặc tả mạng đócho phép khách hàng sử dụng địa chỉ IP chia sẻ như một VPN

 Tính toán mạng công cộng (Public Network Computing - PNC): Cung cấp cácdịch vụ tính toán dựa trên cơ sở mạng công cộng cho thương mại và các kháchhàng

 Bản tin hợp nhất (Unified Messaging): Hỗ trợ cung cấp các dịch vụ voicemail,email, fax mail, pages qua các giao diện chung Thông qua các giao diện nhưvậy, người sử dụng sẽ truy nhập, cũng như là được thông báo, các loại bản tinkhác nhau, độc lập với phương tiện truy nhập

 Môi giới thông tin (Information Brokering): Bao gồm tìm kiếm và quảng cáo vàcung cấp thông tin đến các khách hàng tương ứng với nhà cung cấp

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

vụ được xử lý bằng điện tử trên mạng

 Các dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service): Một thuê bao có thể chuyểnmột cuộc gọi thông thường đến trung tâm phân phối cuộc gọi bằng cách kíchchuột trên một trang Web Cuộc gọi có thể được định đường đến một tác nhânthích hợp

 Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive Gaming): Cung cấp cho khách hàngmột phương thức gặp nhau trực tuyến và tạo ra các trò chơi trực tương tác

 Quản lý tại gia (Home manager): Với sự ra đời của các thiết bị thông minh, cácdịch vụ này có thể giám sát và điều khiển các hệ thống bảo vệ tại nhà

Ngoài các dịch vụ đã nêu ở trên còn có rất nhiều các dịch vụ khác có thể triển khaitrong môi trường NGN như: Các ứng dụng trong y học, chính phủ điện tử, nghiên cứu đào

tạo từ xa, nhắn tin đa phương tiện, v.v… Như vậy các dịch vụ thế hệ mới là rất đa dạng vàphong phú, việc xây dựng phát triển và triển khai chúng là mở và linh hoạt Chính vì vậy

nó rất tiện cho các nhà cung cấp dịch vụ và ứng dụng triển khai dịch vụ đến cho kháchhàng trong môi trường NGN

1.7 Giải pháp xây dựng mạng thế hệ mới của ngành

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

Cơ sở hạ tầng của mạng hiện tại được tổ chức lại và phát triển dần lên Nâng cấp cácthiết bị chuyển mạch hiện có (công nghệ TDM) để hỗ trợ các dịch vụ mới chất lượng caonhư video, số liệu Đồng thời có thể bổ sung có hạn chế một số chuyển mạch đa dịch vụ(chuyển mạch mềm) tại một số nút mạng chính, đặc biệt là trung tâm điều khiển và ứngdụng của các vùng lưu lượng

Giải pháp này có hai phương án

 Phương án 1

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

và mở rộng mạng trong thời gian ngắn

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

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

số liệu thì dữ nguyên kỹ thuật IP/MPLS hoặc ATM/FR và trang bị thêm cáccổng gateway, thực hiện kết nối giữa mạng thoại và mạng số liệu ở các nút ởbiên mạng

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

phát triển thành mạng đa dịch vụ IP/MPLS và tăng cường khả năng của các cổnggiao tiếp ở các nút biên mạng (chúng có nhiệm vụ kết nối giữa mạng đa dịch vụ

và mạng thoại) Trang bị thêm IP telephone server cho quản lý mạng đa dịch vụ.Bước 3: Xây dựng chỉ còn một mạng thống nhất cho thoại và dữ liêu nhưng lúc này chưa

phải là mạng tích hợp đa dịch vụ hoàn toàn Mạng PSTN sử dụng TDM sẽ khôngcòn tồn tại riêng biệt Tiếp tục tích hợp và phát triển mạng đa dịch vụ IP/MPLS.Bước 4: Hình thành mạng tích hợp dịch vụ hoàn toàn Lúc này chỉ còn mạng đa dịch vụ

IP/MPLS tồn tại và phát triển Và telephony server và IP telephone server sẽquản lý mạng đa dịch vụ

 Phương án 2

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

và mở rộng mạng trong thời gian dài

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

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

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

1.7.2 Giải pháp xây dựng NGN hoàn toàn mới

Giải pháp nàỳ chủ trương giữ nguyên mạng hiện tại và không đầu tư tiếp tục pháptriển Tập trung nhân lực tài lực vào việc triển khai các tổng đài đa dịch vụ thế hệ mới NGN được xây dựng trức hết phải có khả năng cung cấp các nhu cầu về dịch vụ củamạng hiện tại đã quen thuộc với khách hàng Sau đó triển khai một số nhu cầu dịch vụmới Kế tiếp triển khai nhiều dịch vụ mới trên nền mạng NGN nhưng phải cân bằng giữacung và cầu

Các nút chuyển mạch của hai mạng này sẽ liên hệ với nhau rất ít (chủ yếu phục vụcho các dịch vụ thoại IP) thông qua các cổng giao tiếp Media Gateway

1.7.3 Nhận xét và đánh giá

Có nhiều giải pháp được đưa ra nhằm đáp ứng nhu cầu của nhà khai thác muốnchuyển từ mạng truyền thống sang mạng thế hệ mới Tuỳ vào hiện trạng mạng, quan điểmcủa chính nhà khai thác mà giải pháp thích hợp được lựa chọn Và việc xây dựng mạngphải dựa vào nhu cầu mới của khách hàng để thu hút và giữ khách hàng Điều này cũng

có nghĩa là các nhà khai thác sẽ triển khai NGN theo hướng để đáp ứng nhu cầu phát triểndịch vụ của khách hàng

Hình 2.1: Cấu trúc mạng NGNTheo hình trên, tổng đài cấp 5 (tổng đài nội hạt) dùng chuyển mạch kênh (circuit-switched local-exchange) (thể hiện qua phần mạng PSTN) vẫn được sử dụng Như đãbiết, phần phức tạp nhất trong những tổng đài này chính là phần mềm xử lý gọi Phầnmềm này chạy trên một bộ xử lý chuyên dụng được tích hợp sẵn với phần cứng vật lýchuyển mạch kênh Hay nói cách khác, phần mềm sử dụng trong các tổng đài nội hạtphụ thuộc vào phần cứng của tổng đài Điều này gây khó khăn cho việc tích hợp mạngPSTN và mạng chuyển mạch gói khi xây dựng NGN Giải pháp có thể thực thi là tạo ramột thiết bị lai (hybrid device) có thể chuyển mạch thoại ở cả dạng kênh và gói với sự

tích hợp của phần mềm xử lý gọi Điều này được thực hiện bằng cách tách riêng chức năng xử lý cuộc gọi khỏi chức năng chuyển mạch vật lý Thiết bị đó chính là bộ điều

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

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

Việc phân tách chức năng điều khiển cuộc gọi và các dịch vụ từ mạng truyền tảinằm phía dưới là giải pháp cho các mạng dựa trên chuyển mạch mềm Hỗ trợ các giaodiện báo hiệu chuẩn sẽ cung cấp kết nối liền mạch giữa PSTN truyền thống và các mạngcông cộng thế hệ mới, đảm bảo việc phát triển mềm dẻo cho các hệ thống Thoại quamạng gói, mạng chuyển tiếp khung và mạng tế bào thể hiện một thị trường to lớn, tạo cơhội cho các nhà kinh doanh và khai thác

Công nghệ chuyển mạch mềm cho phép kết nối giữa Internet, các mạng vô tuyến,các mạng cáp và các mạng điện thoại truyền thống Hình 2.2 giới thiệu về sự hội tụ mạng

có thể đạt được nhờ sử dụng chuyển mạch mềm Chuyển mạch mềm cho phép mạng điệnthoại thông tin với thế giới Internet Phương thức kết nối, hệ thống đánh số danh bạ vàphương thức tính cước của thế giới thoại sẽ có sẵn đối với các mạng khác (gồm cảInternet) sử dụng chuyển mạch mềm

Hình 2.2: Ví dụ về chuyển mạch mềm trong mạngMạng điện thoại truyền thống sử dụng các chuyển mạch cấp 5 và cấp 4 theo kỹ thuậtghép kênh theo thời gian (TDM) để truyền dữ liệu thoại Đồng thời cũng sử dụng mạngbáo hiệu SS7 để thực hiện việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi, cùng các chức năng khác.Mạng điện thoại truyền thống được tích hợp với mạng IP nhờ sử dụng các thành phần nào

đó của chuyển mạch mềm, gồm có các cổng phương tiện (MG) (chuyển dữ liệu thoại giữacác mạng khác nhau) và các cổng báo hiệu (SG) (chuyển dữ liệu báo hiệu cuộc gọi giữacác mạng khác nhau) Điển hình là mạng IP được sử dụng để xử lý dữ liệu thoại Mạng IPcũng giống như mạng Internet công cộng, ngoại trừ việc cung cấp chất lượng dịch vụ cho

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

Hầu hết chuyển mạch mềm được triển khai hỗ trợ ở các tổng đài cấp 4 (Toll), cấp 5(Tổng đài nội hạt) và các dịch vụ gia tăng giá trị có liên quan.Với dự phát triển của kinh

tế Internet và thương mại điện tử, các yêu cầu dịch vụ từ các nhà điều hành mạng, các nhàcung cấp dịch vụ Internet (ISP), các nhà cung cấp dịch vụ mạng (NSP) và các nhà cungcấp dịch vụ ứng dụng (ASP) đang hợp nhất Khả năng tích hợp thông tin và các dịch vụqua các mạng khác nhau làm cho chuyển mạch mềm thu hút các thương doanh và các ứngdụng

2.3 Khái niệm về chuyển mạch mềm

Chuyển mạch mềm (Softswitch) là khái niệm tương đối mới, xuất hiện lần đầu tiênvào khoảng năm 1995 Hiện nay khái niệm chuyển mạch đang gây nhiều tranh cãi, và cónhiều khái niệm khác nhau, tùy thuộc vào từng hãng viễn thông

ISC là tổ chức đại diện cho các nhà đứng đầu công nghệ, các nhà sản xuất thiết bịviễn thông, ITU và IETF ISC định nghĩa chuyển mạch mềm là tập hợp các công nghệcho phép các dịch vụ viễn thông thế hệ mới dựa trên các tiêu chuẩn mở Đây là điểm khác

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

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

ra khỏi phần mềm mạng

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

mạng thế hệ mới Chuyển mạch mềm là một phần mềm theo mô hình mở, có thể thựchiện được những chức năng thông tin phân tán trên một môi trường máy tính mở và cóchức năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống Chuyển mạch mềm có thểtích hợp thông tin thoại, số liệu và video Và nó có thể phiên dịch giao thức giữa các mạngkhác nhau

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

cận mới trong chuyển mạch thoại, có thể giúp giải quyết được các thiếu sót của cácchuyển mạch trong các tổng đài nội hạt truyền thống

Thực chất của khái niệm chuyển mạch mềm chính là phần mềm thực hiện chứcnăng xử lý cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch có khả năng chuyển tải nhiều loại thôngtin với các giao thức khác nhau (Ghi chú: chức năng xử lý cuộc gọi bao gồm định tuyếncuộc gọi và quản lý, xác định và thực thi các đặc tính cuộc gọi)

Theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng chuyển mạch vật lý được thực hiệnbởi cổng phương tiện (MG), còn xử lý cuộc gọi là chức năng của bộ điều khiển cổngphương tiện (MGC) Việc tách hai chức năng này là một giải pháp tốt nhất vì:

 Cho phép có một giải pháp phần mềm chung đối với việc xử lý cuộc gọi Vàphần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạngchuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói (áp dụng được với các dạng gói

và các môi trường truyền dẫn khác nhau)

 Là động lực cho các hệ điều hành, các môi trường máy tính chuẩn, tiết kiệmđáng kể trong việc phát triển và ứng dụng các phần mềm xử lý cuộc gọi.

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

từ xa thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng, một yếu tố quan trọngtrong việc khai thác tiềm năng của mạng tương lai

Nói tóm lại, chuyển mạch mềm là:

- Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói (như VoIP), vàkhông chuyển mạch trực tiếp các cuộc gọi PSTN (mặc dù có thể hỗ trợ đầucuối tương tự như máy điện thoại thông thường)

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

- Có giao diện lập trình mở

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

Thuật ngữ chuyển mạch mềm cũng được sử dụng như một tên sản phẩm của thànhphần chính thực hiện kết nối cuộc gọi như Tác nhân cuộc gọi (Call Agent) hay bộ điềukhiển cổng phương tiện MGC (Media Gateway Controller)

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

Công nghệ chuyển mạch mềm trong mạng NGN giúp cho việc thực hiện, khai thác,vận hành bảo dưỡng mạng một cách dễ dàng, hiệu quả Sau đây ta xét một số lợi ích củachuyển mạch mềm đối với các nhà khai thác và người sử dụng:

 Những cơ hội mới về doanh thu.

Công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch thế hệ mới cho ra đời những dịch vụgiá trị gia tăng hoàn toàn mới với nhiều ứng dụng thoại, số liệu và Video Các dịch vụmới này hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với các dịch vụ thoại truyềnthống Hội thảo IP cũng như IP-Centrex là các dịch vụ cao cấp mới mô phỏng các tínhnăng của điện thoại truyền thống bằng công nghệ IP Các nhà cung cấp dịch vụ Internet(ISP) có thể sử dụng Softswitch để xây dựng nhiều dịch vụ có tính năng thoại Cấu trúcphân tán vốn thuộc về bản chất của softswitch sẽ vẫn cho phép mạng thoại phát triển vìcác nhà cung cấp vẫn có thể thêm các dịch vụ khi nào và tại đâu họ muốn

 Thời gian triển khai ngắn.

Không chỉ có việc triển khai dịch vụ mới được nhanh chóng hơn, mà cả việc cungcấp các dịch vụ sau đó hay nâng cấp dịch vụ cũng trở nên nhanh chóng không kém, docác dịch vụ được cung cấp thông qua các phần mềm

Trong thế giới truyền thống, thời gian tiếp cận thị trường là rất quan trọng Nhữngcông ty mới gia nhập thị trường chỉ có thể trông mong chiếm được 30% thị phần TrongMạng NGN, các nhà khai thác mới vẫn có cơ hội chiếm giữ tới 80% thị phần, tất nhiênnều họ có đủ khả năng

 Khả năng thu hút khách hàng.

Công việc kinh doanh cũng như cuộc sống của các khách hàng sẽ được trợ giúp rấtnhiều bởi mạng thế hệ mới, chính vì vậy khách hàng sẽ lệ thuộc nhiều hơn vào các nhàcung cấp dịch vụ, điều đó làm giảm bớt nguy cơ biến động trong kinh doanh của các nhàcung cấp dịch vụ Các nhà cung cấp có thể sử dụng công nghệ Softswitch để cho phép cáckhách hàng tự lựa chọn và kiểm soát các dịch vụ thông tin do mình sử dụng Viễn cảnhhấp dẫn này sẽ làm khách hàng trở nên “trung thành” với nhà cung cấp dịch vụ

 Giảm chi phí xây dựng mạng.

Các hệ thống chuyển mạch mềm sẽ thay thế cho các tổng đài trong mạng chuyểnmạch kênh truyền thống, vì giải pháp mới này về căn bản ít tốn kém hơn nhiều nên trởngại đối với các nhà khai thác mới muốn tham gia không còn lớn như trước nữa Chi phícho các hệ thống Softswitch chủ yếu là chi phí cho phần mềm mà không phải chi phínhiều cho các cơ cấu chuyển mạch kênh như trước nữa, do đó đầu tư vào Softswitch sẽtăng gần như tuyến tính theo số lượng khách hàng mà không phải là một khoản đầu tư banđầu rất lớn như trước đây

Các nhà khai thác mới chỉ cần mua các tính năng mà họ thấy cần thiết, khởi đầu vớivài trăm khách hàng và thêm dần tính năng khi quy mô khách hàng được mở rộng Vàmặc dù chỉ khởi đầu với số lượng khách hàng nhỏ, các nhà khai thác này vẫn có thể cungcấp đầy đủ các dịch vụ cho khách hàng như các nhà khai thác lớn hơn Đây là điểm đặcbiệt vì chuyển mạch truyền thống luôn được thiết kế với tính năng và quy mô lớn hơnnhiều số lượng khách hàng và nhu cầu dịch vụ thực tế

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

Như đã nói ở trên, softswitch cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát quátrình sử dụng dịch vụ của mình, điều đó giúp giảm thiều công việc cho các nhà điều hành

mạng Giảm chi phí hoạt động trong thời gian dài cũng là điều hiển nhiên vì vớisoftswitch sẽ không còn các tổng đài lớn tận trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điềuhành, chuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán trong mạng, được điều khiểnbởi các giao diện thân thiện người sử dụng (GUI).

 Sử dụng băng thông một cách hiệu quả.

Trong mô hình hiện nay, hệ thống điện thoại thiết lập một kênh dành riêng giữangười gọi và người được gọi trong một cuộc gọi bình thường Đường truyền này sẽ không

sử dụng được cho bất kỳ một mục đích nào khác trong suốt quá trình đàm thoại Kỹ thuậtTDM cho phép hệ thống truyền nhiều cuộc gọi trên một đường trung kế, tuy nhiên kênhdành riêng vẫn sử dụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức thực tế yêu cầu, đặc biệt tạinhững khoảng lặng trong quá trình đàm thoại của bất bỳ một cuộc hội thoại trên mạng

 Quản lý mạng hiệu quả hơn.

Chuyển mạch mềm cũng cho phép các công ty quản lý mạng của mình một cáchhiệu quả hơn Bên cạnh việc có thể giám sát và điều chỉnh hoạt động của mạng theo thờigian thực, khả năng truy nhập từ xa giúp cho việc nâng cấp cũng như thay đổi cấu hìnhmạng được thực hiện từ một trạm trung tâm, không nhất thiết phải đến tận nơi đặt thiết bịchuyển mạch

 Cải thiện dịch vụ.

Khả năng nâng cấp một cách dễ dàng là một trong những nguyên nhân làm chochuyển mạch mềm sẽ được nhanh chóng chấp nhận trong lĩnh vực viễn thông Bằng cáchthêm những dịch vụ mới thông qua một máy chủ ứng dụng mới riêng biệt hay bằng cáchtriển khai thêm một module của nhà cung cấp thứ 3 (third party vendors) Các nhà khaithác có thể cung cấp những dịch vụ mới nhanh chóng hơn và với giá thấp nhiều so vớitrong chuyển mạch truyền thống Chuyển mạch mềm hỗ trợ nhiều tính năng giúp cho cáccông ty viễn thông có một cấu hình nền tảng mạnh cho phép họ phân biệt dịch vụ chotừng khách hàng đơn lẻ

Chuyển mạch mềm tạo ra một môi trường tạo lập dịch vụ linh hoạt hơn cho phépcác nhà khai thác triển khai các dịch vụ mới mà không vấp phải những trở ngại của việcnâng cấp phần cứng (giá thành cao) và các chi phí kèm theo khác như về nhân công,chuyên chở

 Tiết kiệm không gian lắp đặt thiết bị.

Chuyển mạch mềm cho phép các ứng dụng được chạy tại bất cứ khu vực nào trongmạng Mạng có thể có cấu trúc sao cho các máy chủ được bố trí gần những nơi mà nó thật

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

vụ và tính năng mới không nhất thiết phải đặt tại cùng một nơi trong mạng Các nhà khaithác có thể sử dụng diện tích của mình một cách hiệu quả hơn vì NGN vốn bản chất làmạng phân tán, hơn nữa các thành phần cấu thành nên mạng thế hệ mới cũng có kíchthước nhỏ hơn so với các chuyển mạch truyền thống

Đặt các máy chủ ở nhiều nơi trong mạng, đồng nghĩa với việc sẽ không còn nhữngđiểm “nút” lưu lượng mạng, do đó cũng sẽ làm mạng trở nên tin cậy hơn

 Một môi trương tạo lập dịch vụ mềm dẻo.

Một môi trường tạo lập dịch vụ linh hoạt cho phép các nhà khai thác triển khai cácdịch vụ mới mà không vấp phải những trở ngại của việc nâng cấp phần cứng (nói chung

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

 An toàn vốn đầu tư.

Mạng NGN hoạt động song song với hạ tầng mạng sẵn có, vì vậy các nhà khai thácvẫn thu hồi được vốn đã đầu tư vào thiết bị mạng truyền thống, cùng lúc đó vẫn triển khaiđược những dịch vụ mới hoạt động tốt trên môi trường mạng có kiến trúc phức tạp, khôngđồng nhất

Ngoài những lợi ích kể trên, thì chuyển mạch mềm còn cho phép khách hàng cóđược chất lượng dịch vụ của thông tin thoại, số liệu, video qua đường dây điện thoại vốn

có của mình (cùng với một đầu cuối thông minh, một chiếc PC chẳng hạn) mà không cầnquan tâm tới kiến trúc hạ tầng mạng Các hệ thống chuyển mạch mềm tích hợp được vớicác thành phần mạng khác nhằm cung cấp các dịch vụ phức tạp, cao cấp cho phép điềukhiển cuộc gọi đa giao thức và hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện

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

IP chi phí thấp hơn nhiều, chuyển mạch mềm cho phép các nhà cung cấp xác lập, triểnkhai và điều hành các dịch vụ mới, tính toán mức độ sử dụng các dịch vụ đó để tính cướckhách hàng trong của hai hệ thống trả sau hay trả trước Bằng cách sử dụng các giao diệnlập trình mở (API) trong chuyển mạch mềm, các nhà phát triển có thể tích hợp dịch vụmới hay thêm các máy chủ mới dễ dàng Các nhà khai thác cũng có thể truy nhập tới các

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

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

 Trung tâm cuộc gọi ảo

Trong tương lai khi tiến tới mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụng chuyểnmạch mềm sẽ thay thế cả các tổng đài nội hạt (cấp 5) Khi đó chuyển mạch mềm khôngchỉ thiết lập và giải phóng cuộc gọi mà còn thực hiện cả các chức năng phức tạp khác củamột tổng đài cấp 5

2.5 Thiết lập cuộc gọi trong chuyển mạch mềm

Với chức năng chuyển mạch và điều khiển cuộc gọi, softswitch là thành phần chínhtrong mạng thế hệ mới Tuy nhiên khác với tổng đài điện tử, lưu lượng cuộc gọi trong mạngchuyển mạch mềm không đi qua softswitch, các đầu cuối trực tiếp trao đổi dữ liệu với nhau(trong cuộc gọi VoIP các đầu cuối thiết lập kết nối RTP trực tiếp)

Hình 2.3: Thiết lập cuộc gọi

Để hiểu rõ hơn vai trò của softswitch chúng ta xem xét quá trình thiết lập cuộc gọinhư trên hình 2.3 Máy điện thoại SIP thực hiện quay số đến máy điện thoại analog đượckết nối vào Access gateway Softswtich, máy điện thoại SIP và gateway trao đổi với nhaucác bản tin báo hiệu cuộc gọi SIP Sau khi thủ tục báo hiệu cuộc gọi thực hiện xong, máyđiện thoại SIP và Access gateway thiết lập kết nối RTP và trực tiếp trao đổi các gói dữliệu thoại, không cần đến sự can thiệp của softswitch

Như vậy, mạng chuyển mạch mềm là mạng xử lý tập trung về mặt logic nhưng tàinguyên phân tán Chuyển mạch cuộc gọi trên nền mạng chuyển mạch gói và tạo ra nhiều

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

2.5 So sánh chuyển mạch mềm với chuyển mạch kênh.

Phone

Phone

PhonePhone

Softswitch

M¹ng IP/ MPLS

Máy điện thoại SIP

Máy điện thoại

analog

Báo hiệu

Báo hiệuKết nối RTP

Access gateway

24

Hình 2.4: Chuyển mạch kênhTổng đài là một thiết bị hết sưc phức tạp thực hiện việc số hoá tín hiệu thoại củathuê bao (nếu là thuê bao analog chứ không phải là ISDN) và thực hiện chuyển mạch,ghép các luồng PCM tín hiệu số.

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

Hình 2.5: Thành phần của mạng chuyển mạch NGNMột cách đơn giản, chúng ta có thể hiểu softswitch là hệ thống chuyển mạch dựatrên phần mềm, thực hiện được chức năng của các tổng đài điện tử truyền thống.Softswitch là hệ thống mềm dẻo, tích hợp được cả chức năng của tổng đài nội hạt hoặctandem với chức năng tổng đài doanh nghiệp (PBX) Hơn nữa softswitch t ra sự liên kếtgiữa mạng IP và mạng PSTN truyền thống, điều khiển và chuyển mạch lưu lượng hỗnhợp thoại-dữ liệu-video

Trong hình 2.5 ta thấy có các module sau: MGC (Media Gateway Controller),SS7/IP gateway, MG (Media Gateway) khối tính cước và cơ sở dữ liệu MGC còn được

SS7/IPGteway

SS7/IPGteway

MediaGteway

MediaGteway ModulesModulesBillingBilling

Softswitch(hay MGC)

Softswitch(hay MGC)

DatabaseApplication

gọi là softswitch, chính là phần lõi của mạng NGN Khác với tổng đài truyền thốngsoftswitch chạy trên nền máy tính chuẩn và tất cả chức năng chuyển mạch do phần mềmđảm nhiệm.

B ng 2.1: So sánh các đặc tính chuyển mạch của tổng đài truyền thống và softswitchc tính chuy n m ch c a t ng ển mạch của tổng đài truyền thống và softswitch ạch của tổng đài truyền thống và softswitch ủa tổng đài truyền thống và softswitch ổng đài truyền thống và softswitch đài truyền thống và softswitchi truy n th ng v softswitchền thống và softswitch ống và softswitch ài truyền thống và softswitch

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

Giá thành của cấu hình

cơ bản

Thấp, giá thành thay đổi gầnnhư tuyến tính với số lượngthuê bao Cấu hình cơ bản cóthể sử dụng cho mạng doanhnghiệp

Rất cao, tổng đài PSTNkhông thích hợp cho mạngdoanh nghiệp

Truyền thông đa phương

Lưu lượng Thoại, fax, dư liệu, video Chủ yếu là thoại và faxThiết kế cho độ dài cuộc

2.5.2 Cấu trúc hai mạng có sự khác biệt

Hình 2.6: Cấu trúc của chuyển mạch mềm

Hình 2.7: Cấu trúc của chuyển mạch kênhNhận xét: Cả 2 dạng chuyển mạch đều sử dụng phương pháp ghép kênh trước khithực sự chuyển mạch

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

hệ thống chuyển mạch là các module riêng biệt nhau, phần mềm xử lý điều khiển cuộcgọi không phụ thuộc vào phần cứng chuyển mạch vật lý cũng như môi trường lõi truyền

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

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

Hình 2.8: Cấu trúc tổng đài điện tử và softswitch

2.5.3 Quá trình xử lý cuộc gọi

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

7 Đối với chuyển mạch mềm, cuộc gọi được thực hiện giữa 2 thuê bao điện thoại (vẫn sửdụng báo hiệu số 7) trong mạng PSTN với nhau thông qua mạng lõi của mạng thế hệ mớiNGN

2.5.3.1 Cuộc gọi chuyển mạch kênh

Quá trình này gồm những giai đoạn sau:

(1) Thuê bao chủ gọi (TBCG): nhấc máy

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

mở của thiết bị

Khách hàng tự do lựa chọn sản phẩm tốt nhất

để xây dựng mạng Tiêu chuẩn mở thúc đẩy phát triển và giảm giá thành.

Chuyển mạch kênh Chuyển mạch mềm

Phần cứng truyền tải Điều khiển gọi mềm

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

P R O P R I E T A R Y

Dịch vụ và ứng dụng

Điều khiển gọi và chuyển mạch

Phần cứng truyền tải

APIs APIs

28

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

(8) TBCG và TBBG: đàm thoại

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

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

* Lưu đồ xử lý gọi (hình 2.9)

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

2.5.3.2 Cuộc gọi chuyển mạch mềm

(1) Khi có một thuê bao nhấc máy (thuộc PSTN) và chuẩn bị thực hiện cuộc gọi thì tổngđài nội hạt quản lý thuê bao đó sẽ nhận biết trạng thái nhấc máy của thuê bao SGnối với tổng đài này thông qua mạng SS7 cũng nhận biết được trạng thái mới củathuê bao

(2) SG sẽ báo cho MGC trực tiếp quản lý mình thông qua CA-F, đồng thời cung cấp tínhiệu mời quay số cho thuê bao Ta gọi MGC này là MGC chủ gọi

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

RungchuôngTelephone

Đàm thoại

STP

Telephoneee

CBKRLG

CLFGác máy

Gác máy

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

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

Cụ thể : các số này sẽ được chuyển tới chức năng R-F, R-F sử dụng thông tin lưutrữ của các máy chủ để có thể định tuyến cuộc gọi Trường hợp đầu cuối đích cùngloại với đầu cuối gọi đi (tức đều là thuê bao PSTN):

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

- Còn nếu thuê bao này thuộc sự quản lý của một MGC khác, tiến trình theo bước(6)

(6) MGC chủ gọi sẽ gửi yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến một MGC khác Nếu chưa đếnđúng MGC của thuê bao bị gọi (ta gọi là MGC trung gian) thì MGC này sẽ tiếp tụcchuyển yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến MGC khác cho đến khi đến đúng MGC bị gọi.Trong quá trình này, các MGC trung gian luôn phản hồi lại MGC đã gửi yêu cầu đến

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

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

(8) Đồng thời MGC bị gọi gửi thông tin đến SG trung gian, thông qua mạng SS7 để xácđịnh trạng thái của thuê bao bị gọi

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

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

(10) Và MGC bị gọi sẽ gửi phản hồi về MGC chủ gọi để thông báo tiến trình cuộc gọi.(12) MGC bị gọi gửi thông tin để cung cấp tín hiệu hồi âm chuông cho MGC chủ gọi, qua

SG chủ gọi đến thuê bao chủ gọi

(13) Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì quá trình thông báo tương tự như các bước trên:qua nút báo hiệu số 7, qua SG trung gian đến MGC bị gọi, rồi đến MGC chủ gọi,qua SG chủ gọi rồi đến thuê bao thực hiện cuộc gọi

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

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

* Lưu đồ xử lý gọi (hình 2.10)

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

Cả 2 cách thức thực hiện cuộc gọi trên (chuyển mạch mềm hay chuyển mạch kênh)đều phải thiết lập kết nối trước khi thực hiện đàm thoại

Trong chuyển mạch kênh, kênh báo hiệu và kênh thoại là 2 kênh khác nhau nhưng cùngtruyền đến 1 điểm xử lý trên cùng kết nối vật lý (kênh báo hiệu được thiết lập trước, sau

đó kênh thoại mới được thiết lập)

Nhấc máy trả lời

IAM

IAM

CRCX OK

Invite

CRCX OK

IAM IAM

ACM ACM

ACM ACM

183

200 MDCX

Thông tin thoại

Đàm thoại Đàm thoại

Trong khi đó đối với chuyển mạch mềm thì 2 kênh này không chỉ là 2 kênh riêngbiệt mà chúng còn được truyền trên 2 kết nối khác nhau: thông tin báo hiệu được truyềnqua SG và thông tin thoại được truyền qua MG.

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

Ứng dụng này nhằm vào các nhà khai thác dịch vụ thoại cạnh tranh, những doanhnghiệp đang tìm kiếm một giải pháp giá thành thấp thay cho chuyển mạch kênh truyềnthống để cung cấp giao diện PRI cho các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) phục vụ cácđường truy nhập dial-up

Sự bùng nổ truy cập Internet (qua đường dial-up) và khuynh hướng của các ISPmuốn kết nối các Modem Server của họ với các luồng PRI làm cho các nhà cung cấp dịch

vụ nhanh chóng cạn hết cổng PRI hiện có Hơn thế nữa, các kênh PRI do các ISP thuêthường mang lại cho các nhà khai thác tổng đài lợi nhuân ít hơn so với các kênh PRIkhác

Bên cạnh việc làm cạn kiệt các kênh PRI, lưu lượng truy cập Internet qua đườngdial-up làm quá tải và tắc nghẽn cho mạng chuyển mạch kênh Bởi vì chuyển mạch kênhvốn được thiết kế để phục vụ các cuộc gọi có độ dài trung bình khoảng 3 phút, nênkhoảng thời gian trung bình tăng thêm do truy cập Internet, vào cỡ 35 phút, có xu hướnglàm suy kiệt tài nguyển tổng đài, tăng số lượng cuộc gọi không thành công Và để duy trìchất lượng thoại cho các khách hàng sử dụng dịch vụ điện thoại thực sự, các nhà khai thácphải chọn một trong hai phương án: mua thêm tổng đài, hoặc cung cấp cho các ISP cáckênh PRI có lưu lượng tải thấp; cả hài phương án này đều tương đương nhau về mặt đầutư

Phần bên trái trong hình 2.11 minh hoạ mô hình mạng hiện nay của các nhà khaithác tổng đài nội hạt, nó cho thấy các kênh PRI phục vụ thông tin thông thường và phục

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

khai thác cấp cao hơn nên phần lớn lưu lượng số liệu từ modem sẽ đi qua các kênh kết nốigiữa thiết bị của nhà khai thác cấp cao và nhà khai thác cạnh tranh, hơn nữa không có sựphân biệt giữa lưu lượng thoại và lưu lượng số liệu Internet, điều đó dẫn đến tình trạngchuyển mạch của nhà khai thác cạnh tranh trở thành một “nút cổ chai” trên mạng Modemvẫn sẽ là phương tiện thông dụng nhất để kết nối Internet trong một thời gian nữa, thực tế

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

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

Hình 2.11: Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway của softswitchỨng dụng softswitch làm SS7 PRI gatewat là một trong những giải pháp trong tìnhhuống này Như phần bên phải của hình trên cho thấy, softswitch và media gateway đượcđặt ở trung kế liên tổng đài giữa nhà khai thác cấp cấp và nhà khai thác cạnh tranh.Chuyển mạch kênh kết nối với MG bằng giao diện TDM chuẩn còn liên lạc với softswitchthông qua báo hiệu số 7 Các modem server của ISP vì thế sẽ được chuyển sang kết nốivới Media Gateway, giải phóng các luồng PRI cho chuyển mạch kênh TDM truyền thống.Khi cuộc gọi Internet (dial-up) hướng tới ISP từ phía tổng đài cấp cao, nó sẽ đi qua trung

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

MG rồi được định hướng trực tiếp tới modem server mà không qua chuyển mạch kênhnhư trước Các cuộc gọi thoại vẫn diễn ra như bình thường

Bên cạnh việc cung cấp các kênh PRI giá thành thấp, chịu được các cuộc gọi thờigian trung bình lâu hơn so với trước đây, ứng dụng SS7 PRI Gateway còn có khả năngcung cấp các dịch vụ mới VoIP.

2.6.2 Ứng dụng tổng đài Packet tandem

a) Giảm tải các tổng đài chuyển tiếp

Ứng dụng Packet Tandem hướng vào các nhà cung cấp dịch vụ thoại truyền thốngvới mong muốn giảm vốn đầu tư và chi phí điều hành các tổng đài quá giang chuyểnmạch kênh hiện nay, ngoài ra còn cung cấp các dịch vụ mới về số liệu Giải pháp chuyểnmạch TDM hiện nay đang bộc lộ dần nhược điểm trước nhu cầu ngày càng tăng nhưng rấtthất thường của lưu lượng thông tin thoại nội hạt (phát sinh do truy nhập Internet), vôtuyến và đường dài

Phần bên trái của hình 2.12 cho thấy một mạng tổng đài TDM cấp thấp nhất (lớp 5,tổng đài nội hạt, MSC của mạng di động…) được nối với nhau và nối tới tổng đài chuyểntiếp cấp cao hơn (lớp 3, 4) bằng một mạng lưới trung kế điểm - điểm khá phức tạp Khimột cuộc gọi diễn ra giữa hai tổng đài cấp thấp, thông tin sẽ đi trên trung kế nối trực tiếpgiữa hai tổng đài, nếu đường nối trực tiếp đã sử dụng hết, cuộc gọi có thể được định tuyếnthông qua tổng đài chuyển tiếp Một số cuộc gọi (ví dụ như truy nhập hộp thoại hay quay

số bằng giọng nói…) lại được định tuyến trực tiếp tới tổng đài chuyển tiếp để sử dụng cáctài nguyên tập trung phục vụ cho các dịch vụ cao cấp Kiến trúc này đã được sử dụngnhiều năm nay, và cũng đã được cải tiến rất nhiều nhằm phục vụ các ứng dụng thoại, tuynhiên vẫn có một số giới hạn như sau:

- Chi phí điều hành và bảo dưỡng cao, mất thời gian; việc định lại cấu hình vànâng cấp mạng lưới phải thiết lập mạng lớn hơn nhu cầu thực tế cho các tổng đàichuyển tiếp Ví dụ, khi một tổng đài nội hạt được thêm vào mạng lưới, phải xâydựng các nhóm trung kế từ tổng đài đó tới tổng đài chuyển tiếp và tới một sốtổng đài nội hạt khác

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

kế để hoạt động được trong các vùng của mạng (ví dụ ở khu doanh nghiệp là banngày còn khu dân cư lại là buổi đêm)

- Nếu có nhiều tổng đài chuyển tiếp trong mạng, mỗi tổng đài đó lại nối với mộtnhóm các tổng đài nội hạt, cuộc gọi có thể chuyển qua nhiều tổng đài chuyển tiếp

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

Hình 2.12: Ứng dụng Packet TandemTất nhiên là sẽ có giải pháp cho vấn đề này Softswitch là một trong những giải phápnhư vậy Trong hình 2.12 phía bên phải cho thấy softswitch cùng với các MG thay thếchức năng của các tổng đài chuyển tiếp chuyển mạch kênh trước đây, các tổng đài nội hạtkết nối tới các Media Gateway bằng giao diện chuẩn TDM thông thường và vớisoftswitch bằng báo hiệu số 7

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

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

“siêu xa lộ” trong mạng IP/ATM phục cụ cho các cuộc gọi cần chuyển tiếp, giảmtải cho các tổng đài chuyển tiếp truyền thống hoặc loại bỏ chúng hoàn toàn

- Giảm được chi phí vận hành vì giảm được số tổng đài chuyển tiếp, số trung kế íthơn (so với mạng lưới trước đây), và tránh không phải thiết kế các mạch TDMphức tạp

- Giảm được một số lượng các cổng chuyển mạch dùng cho các trung kế giữa cáctổng đài nội hạt với nhau

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

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

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

b) Dịch vụ đường dài

Dịch vụ này hướng tới các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại đường dài đang mongmuốn có một giải pháp giá thành thấp hơn so với phương pháp chuyển mạch kênh truyềnthống để cung cấp các dịch vụ gọi đường dài trong nước và quốc tế

Hình 2.13: Sử dụng softswitch để cung cấp thoại đường dàiHình 2.13 cho thấy giải pháp sử dụng softswitch cùng với MG có thể cung cấp dịch

vụ thoại đường dài một cách hiệu quả Các nhà khai thác nối tổng đài của họ với MGthông qua giao diện TDM chuẩn, còn nối với softswitch qua giao diện báo hiệu số7 Cáctổng đài PBX cũng được nối tới MG thông qua giao diện ISDN PRI

Tuỳ thuộc yêu cầu của nhà khai thác, softswitch có thể cung cấp nhiều loại dịch vụthoại đường dài khác nhau, ví dụ như: bán lại dịch vụ (resale), dịch vụ gọi quốc tế từ tổngđài PBX, dịch vụ thoại giữa các thuê bao trong các tổng đài PBX với nhau (Flat rate On -net Call), hay dịch vụ đường dài cung cấp cho các nhà khai thác cấp thấp hơn (WholesaleService)