xu hướng phát triển của mạng di động dùng mạng NGN

NMSI National Mobile Subscriber Identity Nhận dạng thuê bao di động quốc gia NMT Nordic Mobile Telephone Điện thoại di động bắc âu NSAPI Network-Layer Service Access Point Identifier Bộ

MỤC LỤC

Chương 2: Kiến trúc mạng di động 3GPP xv Chương 3: Mạng di động tích hợp trong mạng NGN xv KIẾN TRÚC MẠNG DI ĐỘNG 3GPP 29

AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM

AMPS Advanced Mobile Phone

Systems

Hệ thống điện thoại di động tiện ích

API Application Programming Giao diện chương trình ứng dụng

ATM Asynchronous Tranfer Mode Phương thức truyền không đồng bộ

AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực

B

BGCF Breakout Gateway Control

Function

Chức năng điều khiển cổng ngắt

BICC Bear Independent Call Control

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc

BTS Base Transceiver Station

Base Transceiver System

Trạm thu phát gốc

Hệ thống thu phát gốc

C

CAMEL Customized Applications for

Mobile Enhanced Logic

Logic cao cấp của những ứng dụng theo yêu cầu khách hàng mạng di động

CAP CAMEL Application Part Phần ứng dụng CAMEL

CDMA Code Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

CDR Call Detail Record Báo cáo sơ lược cuộc gọi

CM Connection Management Quản lý kết nối

CRC Cyclic Redundance Check Kiểm tra vòng dư

CSCF Call State Control Function

Call Session Control Function

Chức năng điều khiển trạng thái cuộc gọi

Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi

CSE CAMEL Service Environment Môi trường dịch vụ CAMEL

CS-MGW Circuit Switched Media

Gateway

Cổng phương tiện chuyển mạch kênh

D

DHCP Dynamic Host Configuration

Protocol

Giao thức thiết lập host tự động

EIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị

ESA Enhanced Subscriber

Authentication

Nhận thực thuê bao tăng cường

ETSI European Telecommunication

FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo tần số

FDMA Frequency Division Multiple

GFA Gateway Foreign Agent Tác tử ngoại lai cổng

GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng

GMSC Gateway Mobile Switching

Centre

Trung tâm chuyển mạch di động cổng

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung

GRE General Routing

Encapsulation

Sự bao bọc định tuyến chung

GSCF GPRS Service Control

Function

Chức năng điều khiển dịch vụ GPRS

GSM Global System for Mobile

HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú

HSS Home Subscriber Server Bộ phục vụ thuê bao thường trú

HSCSD High Speed Circuit Switched

IMEI International Mobile Station

Equipment Identity

Bộ nhận dạng thiết bị trạm di động quốc tế

IM-MGW IP Multimedia Media

Tiêu chuẩn thông tin di động toàn cầu 2000

IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP

IMSI International Mobile

Subscriber Identity

Nhận dạng thuê bao di động quốc tế

IM-SSF IP Multimedia Service

Switching Function

Chức năng chuyển mạch dịch vụ đa phương tiện IP

IPv4 Internet Protocol version 4 Giao thức Internet phiên bản 4

IPv6 Internet Protocol version 6 Giao thức Internet phiên bản 6

IS-54 Interim Standard-54 Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA

của Mỹ (do AT &T đề xuất)

IS-136 Interim Standard-136 Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA

cải tiến của Mỹ (do AT&T đề xuất)

IS-95A Interim Standard-95A Tiêu chuẩn thông tin di động CDMA

của Mỹ (do Qualcom đề xuất)

ISC IMS Service Control Điều khiển dịch vụ IMS

ISDN Integrated Services Digital

Network

Mạng tích hợp dịch vụ số

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ITU International

Telecommunication Union

Liên đoàn viễn thông quốc tế

ITU-T ITU Telecommunication

Standardization Sector

Vùng chuẩn viễn thông ITU

IWF Interworking Function Chức năng kết nối mạng

L

LAC L2TP Access Concentrator

Link Access ControlLocation Area Code

Bộ tập trung truy nhập L2TPĐiều khiển truy nhập đường truyền

Mã vùng định vị

LAI Location Area Identifier Bộ nhận dạng vùng định vị

LSP Label Switched Parth Tuyến đường sử dụng phương thức

chuyển mạch nhãn

LSR Label Switching Router Thiết bị định tuyến chuyển mạch nhãn

M

MAC Media Access Control

Message Authentication Code

Điều khiển truy nhập mức phương tiện truyền thông

Mã nhận thực tin nhắn

MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động

MCC Mobile Country Code Mã quốc gia của di động

MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển cổng phương tiện

MGCF Media Gateway Control

Function

Chức năng điều khiển cổng phương tiện

MPOA Multiprotocol over ATM Đa giao thức qua ATM

Bộ xử lý chức năng dự trữ tài nguyên

đa phương tiện

MSC Mobile-services Switching

CenterMobile Switching Center

Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động

Trung tâm chuyển mạch di động

MSF MultiService Switching

Forum

Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ

MSIN Mobile Subscriber

N

NAI Network Access Identifier Bộ nhận dạng truy nhập mạng

NAS Network Access Server Bộ phục vụ truy nhập mạng

NAT Network Address Translator Bộ chuyển (dịch) địa chỉ mạng

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

N-ISDN Narrowband-ISDN Mạng ISDN băng hẹp

NMSI National Mobile Subscriber

Identity

Nhận dạng thuê bao di động quốc gia

NMT Nordic Mobile Telephone Điện thoại di động bắc âu

NSAPI Network-Layer Service

Access Point Identifier

Bộ nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ lớp mạng

O

OAM&P Operation, Administration,

Maintenance, and Provisioning

Vận hành, khai thác, bảo dưỡng, va cung cấp

OSA Open Service Access Truy nhập dịch vụ mở

OSI Open Systems Interconnection Các liên kết hệ thống mở

P

PCF Packet Control Function

Policy Control Function

Chức năng điều khiển góiChức năng điều khiển chính sách

PCU Packet Control Unit Đơn vị điều khiển gói

P-CSCF Proxy Call State Control

Function

Chức năng điều khiển trạng thái cuộc gọi dự trữ

PDF Policy Decision Function

PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói

Policy Decision Point

PDS Packet Data Subsystem Phân hệ dữ liệu gói

PDSN Packet Data Serving Node Nút dịch vụ dữ liệu gói

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng

P-MIP Paging in Mobile IP Tìm gọi trong Mobile IP

PMM Packet Mobility Management Quản lý di động gói

POST Plain Old Telephone Service Dịch vụ thoại truyền thống

PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm-điểm

PSTN Public Switched Telephone

Network

Mạng chuyển mạch thoại công cộng

Q

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

QPSK Quadrature Phase Shift

Keying

Khoá chuyển pha vuông góc

R

RAB Radio Access Bearer Dịch vụ mang truy nhập vô tuyến

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RANAP Radio Access Network

Application Part

Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến

RLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyến

RIP Realtime Internet Protocol Giao thức báo hiệu IP cho các ứng

dụng thời gian thực

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RNS Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến

RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến

RTP Realtime Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực

RTT Radio Transmission

Technology

Kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến

S

SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ

SCCP Signalling Connection Control

Part

Phần điều khiển kết nối báo hiệu

SCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ

SCS Service Capability Server Bộ phục vụ dung lượng dịch vụ

S-CSCF Serving Call State Control

Đơn vị phân phối và lựa chọnĐơn vị dữ liệu dịch vụ

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS đang phục vụ

SIM Subscriber Identity Module Cấu trúc nhận dạng thuê bao

SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi động phiên

SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn

SN Service Node

Serving Network

Nút dịch vụMạng đang phục vụ

SONET Synchronous Optical Network Mạng truyền dẫn quang đồng bộ

SRNS Serving Radio Network

Subsystem

Phân hệ mạng vô tuyến phục vụ

SS7 Signalling System No.7 Mạng báo hiệu số 7

STP Signalling Transfer Point Điểm chuyển tiếp báo hiệu

T

TACS Total Access Communication

Services

Dịch vụ viễn thông truy nhập tổng

TCP Transmission Control

Protocol

Giao thức điều khiển truyền dẫn

TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời

gian

TDMA Time Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối

TEID Tunnel Endpoint Identifier Bộ nhận dạng điểm kết thúc đường

hầm

TMSI Temporary Mobile Subscriber

Identity

Bộ nhận dạng thuê bao di động tạm thời

U

UDP User DatagramProtocol Giao thức dữ liệu người dùng

UIM User Identity Module Cấu trúc nhận dạng người dùng

UMTS Universal Mobile

Telecommunication System

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu 3G

URA UTRAN Registration Area Vùng đăng ký UTRAN

USIM UMTS Subscriber Identity

ModuleUniversal Subscriber Identity Module

Cấu trúc nhận dạng thuê bao UMTS

Cấu trúc nhận dạng thuê bao toàn cầu

UTRAN UMTS Terrestrial Radio

Access NetworkUniversal Terrestrial Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu

V

VAS Value-Added Service Dịch vụ giá trị gia tăng

VLR Visitor Location Register Thanh ghi định vị tạm trú

VMS Voice Message System Hệ thống bản tin thoại

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục bộ không dây

DANH MỤC HÌNH VẼ

LỜI NÓI ĐẦU

Mạng thông tin di động đã phát triển mạnh mẽ và rộng khắp trên toàn thế giới trong mười năm vừa qua với khả năng cung cấp đa dạng các loại hình dịch vụ Hiện nay, nhu cầu sử dụng dịch vụ dữ liệu ngày càng tăng cao, các dịch vụ dữ liệu chiếm một tỉ trọng đáng kể trong tổng doanh thu của nhà khai thác mạng thông tin di động Trong vài năm tới các dịch vụ thông tin đa phương tiện dựa trên nền IP,

sẽ là nguồn doanh thu chính khi doanh thu từ các dịch vụ thoại đang trở nên bão hoà Xu hướng này đòi hỏi mạng thông tin di động phải phát triển theo một cấu trúc mới tiên tiến hơn, cấu trúc dựa trên nguyên tắc của mạng NGN (Next Generation Network), với các tiêu chí cơ bản: Sự hội tụ dịch vụ thoại và dịch vụ dữ liệu; Sự phân tách lớp điều khiển khỏi lớp truyền tải

Với mong muốn tìm hiểu về sự tích hợp giữa mạng di động thế hệ 3 và mạng

NGN đang được triển khai em đã chọn đề tài: “Xu hướng phát triển của mạng di động dùng mạng NGN” làm đồ án tốt nghiệp.

Nội dung của đề tài gồm 4 chương

Chương 1: Tổng quan về mạng thế hệ sau (NGN)

Chương 2: Kiến trúc mạng di động 3GPP

Chương 3: Mạng di động tích hợp trong mạng NGN

Chương 4: Tình hình triển khai các dịch vụ NGN ở Việt Nam

Trong quá trình làm đề tài, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức và tài liệu tham khảo hạn chế nên đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp và sự giúp đỡ của các Thầy, Cô Em xin

chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Hồ Văn Phi khoa Kỹ thuật & Công nghệ đã tận

tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Quy nhơn, ngày tháng năm 2010 Sinh viên thực hiện

Phạm Minh Tuấn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU (NGN)

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Thị trường thông tin đang thay đổi một cách nhanh chóng Sự thay đổi này không chỉ liên quan đến các nhà sản xuất, các nhà nghiên cứu thị trường viễn thông

mà còn tới nhiều đối tượng trong các lĩnh vực khác nhau của xã hội Phương thức

mà con người trao đổi thông tin, giao tiếp với nhau, kinh doanh với nhau đang dần dần được thay đổi cùng với những thay đổi của nền công nghiệp viễn thông Các đường dây điện thoại không chỉ còn mang thông tin thoại mà còn truyền cả số liệu

và video Thông tin thoại, số liệu, fax, video và các dịch vụ khác đang được cung cấp tới các đầu cuối là máy điện thoại, thiết bị di động, máy tính cá nhân, các máy móc tự động…với các yêu cầu về chất lượng dịch vụ từ phía người sử dụng ngày càng cao Lưu lượng thông tin số liệu đã vượt xa lưu lượng thông tin thoại và vẫn tăng không ngừng với tốc độ gấp 10 lần tốc độ tăng của lưu lượng thông tin thoại Chuyển mạch kênh, vốn là đặc trưng của mạng PSTN truyền thống trong suốt thế

kỷ qua đang nhường bước cho chuyển mạch gói trong mạng thế hệ sau vì không còn thích hợp nữa và tỏ ra có nhiều nhược điểm đối với các dịch vụ phi thoại:

 Sử dụng băng tần không linh hoạt

 Lãng phí tài nguyên hệ thống

 Không có cơ chế phát hiện và sửa lỗi

 Hiệu năng sử dụng không cao

Để thoả mãn nhu cầu của khách hàng, đồng nghĩa với việc gia tăng lợi nhuận, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông yêu cầu những giải pháp công nghệ mới thay thế (hoặc bổ sung) cho mạng PSTN Cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng, công nghệ chuyển mạch gói cũng góp phần đưa ngành công nghiệp viễn thông chuyển sang một thời kỳ mới Công nghệ chuyển mạch gói đưa ra các giải pháp chuyển giao thông tin dưới dạng các gói tin theo phương thức hướng kết nối hay phi

kết nối trên các kênh ảo Mạng chuyển mạch gói có thể được xây dựng theo các giao thức khác nhau: X25, IP, trong đó giao thức IP là giao thức đang được quan tâm nhiều nhất Mạng chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP được coi là giải pháp công nghệ đáp ứng được sự gia tăng nhu cầu của khách hàng Với khả năng của mình, các dạng lưu lượng khác nhau được xử lý hoàn toàn trong suốt trong mạng

IP, điều này cho phép mạng IP có khả năng cung cấp các loại dịch vụ phong phú và

đa dạng, bao gồm cả các dịch vụ đa phương tiện chứ không riêng gì các dịch vụ thoại

Như vậy, để đáp ứng các yêu cầu đặt ra, các nhà quản trị mạng có 2 sự lựa chọn, hoặc là xây dựng một cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới cho mạng IP hoặc là xây dựng một mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ IP bằng cách nâng cấp trên hạ tầng mạng PSTN hiện có Hạ tầng mạng của thế kỷ 20 không thể được thay thế chỉ trong một sớm, một chiều và vì thế phương án thứ hai là sự lựa chọn đúng đắn – đó

là mạng thế hệ sau NGN – Next Generation Network Như vậy mạng thế hệ sau (NGN: Next Generation Network) đã được hình thành, đó không phải là một cuộc cách mạng mà là một bước phát triển

1.1.1 Mạng thế hệ sau là mạng tích hợp đa dịch vụ

Hiện nay các mạng số liệu và mạng thoại tiếng nói đang song song tồn tại với lưu lượng gần tương đương nhau Tuy nhiên mức độ phát triển về lưu lượng của mạng số liệu gấp 10 đến 15 lần so mạng thoại, nguyên nhân là do sự bùng nổ truy nhập Internet trên toàn thế giới Cùng với truyền thoại và số liệu, việc thực hiện truyền hình qua mạng đã ra đời và phát triển mạnh mẽ Trao đổi giữa các cá nhân và các tổ chức, công ty với nhau không chỉ còn gói gọn trong việc trao đổi điện đàm,

mà đang có xu hướng tiến tới hội tụ cả thoại, số liệu, truyền hình Sự tiến bộ vượt bậc về công nghệ trong lĩnh vực phần mềm, giao vận, liên kết, sự bùng nổ của Internet đã tạo tiền đề cho các nhà cung cấp dịch vụ liên kết với nhau và tạo ra các dịch vụ có thể gọi là các dịch vụ hội tụ Các dịch vụ khác nhau như thoại nội hạt, di động, đường dài với các dịch vụ nhắn tin, truy nhập Internet ngày nay có thể thống nhất lại trong các dịch vụ khách hàng và tính cước tập trung Như một sự lựa chọn,

một số các nhà cung cấp dịch vụ đã cố gắng để xây dựng một cơ sở hạ tầng hội tụ

có thể cung cấp các dịch vụ số liệu, thoại, đa dịch vụ trên một mạng duy nhất - mạng thế hệ sau (Next Generation Network)

Mạng thế hệ sau ra đời không những cho phép hội tụ các dịch vụ trên một mạng duy nhất mà còn đưa ra khả năng cung cấp các dịch vụ thông minh, đa dạng theo yêu cầu khách hàng Khả năng triển khai dịch vụ dễ dàng, nhanh chóng, linh hoạt với chi phí thấp, việc cho phép khách hàng tự thiết lập các dịch vụ tuỳ chọn thông qua truy nhập từ xa là những mục tiêu mà mạng thế hệ sau đang đang hướng tới

1.1.2 Mạng thế hệ sau là sự chuyển dần từ mạng chuyển mạch kênh sang mạng chuyển mạch gói

1.1.2.1 Mạng chuyển mạch kênh

Ngay từ đầu, mạng chuyển mạch kênh chỉ được thiết kế để cung cấp dịch vụ đàm thoại Tuy nhiên với sự phát triển của xã hội, yêu cầu về chất lượng và sự đa dạng, phong phú của dịch vụ ngày càng nhiều đặc biệt là các dịch vụ về dữ liệu, truyền hình Cùng với đó là việc lưu lượng trao đổi trên mạng ngày càng tăng đã làm cho những nhược điểm cơ bản của mạng chuyển mạch kênh bộc lộ ngày càng

rõ và trở thành một trở ngại lớn, khiến cho mạng chuyển mạch kênh trở nên lỗi thời, không đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển Hai nhược điểm chính của chuyển mạch kênh là :

 Trong mạng chuyển mạch kênh, mỗi người dùng khi thực hiện kết nối sẽ chiếm một kênh truyền (khe thời gian) Điều này đảm bảo tính tin cậy và độ sẵn sàng và chất lượng cho việc truyền thoại Tuy nhiên nó lại dẫn đến việc lãng phí tài nguyên băng thông do người dùng chỉ sử dụng một phần nhỏ của kênh truyền được cấp, thời gian đường dây rảnh rỗi là rất lớn Do đó, chuyển mạch kênh không thể đáp ứng được các dịch vụ chất lượng cao yêu cầu băng thông lớn như truyền hình qua mạng cũng như không thể đáp ứng được thực tế là lưu lượng trao đổi trên mạng ngày càng tăng

 Trong mạng chuyển mạch kênh, việc kết nối chỉ phục vụ cho những thiết bị

có cùng tốc độ dữ liệu nghĩa là cùng tốc độ thu và phát Điều này hạn chế việc liên kết nhiều loại máy tính chủ và các thiết bị đầu cuối khác nhau

Với mạng chuyển mạch gói, do tính đơn giản, không những nó có lợi thế về thời gian phát triển nhanh, khả năng nâng cấp linh hoạt, ứng dụng công nghệ mới dễ dàng mà còn giảm được chi phí vận hành và duy trì bảo dưỡng

Trong mạng IP, tất cả các thông tin đều được số hoá và đóng thành gói tin Điều này dẫn đến khả năng tích hợp dữ liệu, thoại, truyền hình Hơn nữa với sự tiến

bộ trong kỹ thuật nén, trong việc giải quyết bài toán chất lượng dịch vụ, xử lý dữ liệu trong thời gian thực, cũng như trong việc nâng cao tốc độ đường truyền và tốc

độ của vi xử lý, việc cung cấp dịch vụ chất lượng cao như truyền hình qua mạng chuyển mạch gói IP đang dần trở thành hiện thực

Với những ưu điểm nổi trội trên, việc chuyển từ chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói là điều tất yếu Đó là lý do vì sao các nhà điều hành mạng ngày càng tập trung chú ý đến công nghệ ATM và công nghệ IP

Tuy nhiên, vấn đề đặt ra hiện nay là việc nên xây dựng một mạng mới hay phát triển, thay thế dần mạng chuyển mạch kênh sang mạng chuyển mạch gói để tận dụng được cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng chuyển mạch kênh

Xu hướng chung mà hiện nay người ta hay nói tới là việc hình thành và xây dựng các mạng thế hệ mới và chuyển đổi các mạng điện thoại công cộng PSTN với các cơ sở hạ tầng chuyển mạch kênh dựa trên nền công nghệ TDM sáng kiến trúc

cơ sở hạ tầng chuyển mạch gói với công nghệ IP hoặc ATM

1.1.2.3 Sự chuyển dần từ chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói

Hiện nay cơ sở hạ tầng chuyển mạch viễn thông công cộng bao gồm rất nhiều mạng, công nghệ và các hệ thống khác nhau, Phần lớn chúng vẫn là các cơ sở hạ tầng là các hệ thống chuyển mạch kênh được trình bày ở hình 1-1 Các mạch vòng tương tự nội hạt (Analog Local Loop) được liên kết với tổng đài nội hạt, thường được tạo ra sau khi kết hợp các mạch vòng thuê bao Tổng đài nội hạt được kết nối qua 2 mạng riêng biệt đến tổng đài toll/tandem và các tổng đài nội hạt khác Một trung kế (IMT) tạo môi trường truyền dẫn ở dạng TDM 64kbps Các thông tin điều khiển kết nối được truyền trên một mạng báo hiệu và điều khiển SS7 hay hệ thống báo hiệu kênh chung (CCS7)

Hình 1.1 : Mạng PSTN hiện nay

Mạng báo hiệu số 7 về cơ bản gồm có 3 phần: Điểm chuyển mạch dịch vụ (SSP - Service Switching Point), điểm vận chuyển tín hiệu (STP - Signal Transfer Point), và điểm điều khiển dịch vụ (SCP - Service Control Point) Mỗi điểm trên được nhận biết bởi một mã số độc nhất, tương tự như địa chỉ ở giao thức Internet (IP) trên mạng Internet

SSP là các hệ thống chuyển mạch nhằm khởi tạo, kết thúc và chuyển tiếp các cuộc gọi STP là các hệ chuyển mạch gói nhằm kết nối và định hướng lưu lượng các cuộc gọi trong mạng SS7 Nhiệm vụ của STP gần giống như là các thiết bị IP-Router, nhưng cũng khác nhau đáng kể SCP là các hệ thống máy chủ lưu trữ cơ sở

dữ liệu tập chung cho các chức năng như chuyển dịch số trong dịch vụ 800 và các thông tin cá nhân

Trung kế PRI, hay đường DS1 hoặc thông dụng hơn, người ta hay gọi là trung

kế T1 Trung kế T1 có một kênh dành riêng cho tín hiệu giao diện tốc độ sơ cấp (Primary Rate Interface) Các trung kế tín hiệu kênh kết hợp hay Trung kế CAS được hiểu là tín hiệu trong băng, nó có thể chạy trên các đường trung kế DS1 hoặc T1

Phần lớn các thông tin logic cần thiết để khởi tạo, kết nối và định hướng cho các cuộc gọi, truyền dữ liệu trên mạng đều được hệ thống chuyển mạch xử lý Các thông tin khác cho các dịch vụ tiên tiến (Ví dụ dịch vụ 800, 900, 700 ) đều do các

hệ thống SCP thực hiện thông qua mạng báo hiệu số 7 kết nối đến các hệ thống chuyển mạch Trong một số các trường hợp, các hệ thống ngoại vi thông minh (Intelligent peripherial) cung cấp các khả năng như việc nhận dạng các số đa tần, các thông báo (Announcement), nhận dạng âm thanh cho quay số bằng giọng nói, tổng hợp tiếng nói (Text to Speech) là các thành phần quan trọng của các dịch vụ tiên tiến Nói chung, các hệ thống ngoại vi thông minh được coi như là các hệ thống

bổ trợ thực hiện một số các công việc xử lý các dòng dữ liệu âm thanh

Khi thực hiện chuyển tiếp sang mạng chuyển mạch gói, yêu cầu đặt ra là phải đưa ra được một giải pháp hiệu quả, có chi phí thấp, tận dụng tối đa cơ sở hạ tầng của mạng PSTN, cho phép người dùng tiếp cận công nghệ mới, dịch vụ chất lượng cao với một chi phí thấp nhất

Hình 1.2 mô tả việc thay thế các phần chuyển mạch toll/tandem hoặc các tổng đài đường dài của mạng PSTN bằng các mạng đường trục chuyển mạch gói Mạng đường trục gói về bản chất nó được dùng để tải các lưu lượng về thông tin dữ liệu (Voice, data ) Các lưu lượng thông tin điều khiển, báo hiệu được truyền trên một

mạng gói riêng như ở các mạng cũ hoặc có thể được truyền trên một băng tần được bảo vệ trên bản thân mạng đường trục đó.

Hình 1.2 : Mạng đường dài trên nền chuyển mạch gói thế hệ mới

1.1.3 Các thành phần mạng thế hệ sau

Mạng NGN là một mạng trong đó có phần lõi là chuyển mạch gói và các thành phần giao tiếp với các mạng:

1.2 KHÁI QUÁT VỀ CHUYỂN MẠCH MỀM

1.2.1 Định nghĩa chuyển mạch mềm

Chuyển mạch mềm - softswitch - là khái niệm tương đối mới, xuất hiện lần đầu tiên vào khoảng năm 1995 Thuật ngữ softswitch còn có thể được dùng để miêu

tả Media Gateway Controller (MGC), SIP proxy server và H.323 gatekeeper

Theo định nghĩa chung nhất hiện nay, chuyển mạch mềm được định nghĩa là một giải pháp chuyển mạch dựa trên phần mềm mà chạy trên phần cứng chuẩn để

bổ sung hoặc thay thế các chức năng của chuyển mạch điện thoại TDM truyền thống Chuyển mạch mềm là một thuật ngữ tổng quát cho bất kỳ phần mềm giao diện chương trình ứng dụng chuẩn mở nào được sử dụng để làm cầu nối giữa các mạng PSTN và IP bằng cách tách biệt chức năng điều khiển cuộc gọi, cung cấp dịch vụ với chức năng chuyển mạch

• Các đặc trưng cơ bản nhất cho một chuyển mạch mềm là :

 Điều khiển chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói qua mạng IP (như VoIP chẳng hạn)

 Thực hiện tách biệt phần cứng với phần mềm mạng, với sự quản lý tập trung, từ xa, thống nhất

 Là phần mềm hệ thống chạy trên các máy chủ có kiến trúc mở (Sun, Intel v…v), có giao diện lập trình mở

 Hỗ trợ đa dịch vụ, từ thoại/fax, tin nhắn đến cuộc gọi video v v Cung cấp các dịch vụ đa dạng, thông minh với khả năng cài đặt dễ dàng và linh hoạt

 Thực hiện điều khiển các cổng giao tiếp, có khả năng hỗ trợ các giao thức khác nhau của mạng PSTN, ATM, và IP, cho phép tích hợp các mạng khác nhau vào một mạng chung, thống nhất

Như vậy, các hệ thống chuyển mạch mềm đã thực hiện gói hoá các cuộc gọi Đây là một bước phát triển quan trọng của công nghệ chuyển mạch, sau khi việc số hoá thoại đã được thực hiện trong các tổng đài điện tử khoảng 30 năm trước đây

Về mặt vật lý, những hệ thống phần cứng hoàn toàn đóng của nhà cung cấp tổng đài đã không còn được tái sử dụng Thay vào đó là các máy chủ kiến trúc mở, với các giao diện chuẩn, chạy các hệ điều hành thông dụng như Solaris, Linux, Windows NT, Windows 2000 … được dùng làm nền tảng cho hệ thống.

Có cấu trúc mở, phân tán trên nhiều máy chủ khác nhau tại nhiều địa điểm khác nhau trên mạng, khả năng mở rộng nâng cấp tốt, chi phí đầu tư ban đầu và chi phí trên một thuê bao thấp, hỗ trợ đa dịch vụ trên nền mạng gói, hỗ trợ giao diện lập trình chuẩn đó là những ưu điểm của các hệ thống chuyển mạch mềm

Hình 1.4 : So sánh cấu trúc chuyển mạch truyền thống và chuyển mạch mềm

Việc triển khai mạng chuyển mạch mềm sẽ cho phép tích hợp mạng, sử dụng một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất cho mọi dịch vụ, bất kể đó là thoại, thông điệp hay dữ liệu Chi phí vận hành bảo dưỡng mạng sẽ giảm đáng kể do khả năng quản

lý tập trung tốt

Như vậy, chuyển mạch mềm tách biệt phần cứng mạng khỏi phần mềm mạng

So với mạng chuyển mạch kênh truyền thống, phần cứng và phần mềm là không độc lập, nên việc tách riêng phần cứng và phần mềm này sẽ làm cho chuyển mạch đơn giản hơn, hiệu quả hơn, và rẻ hơn Chuyển mạch sẽ chỉ việc tập trung vào chuyển mạch Trong khi đó phần mềm mạng sẽ tập trung vào điều khiển cuộc gọi, điều khiển báo hiệu và cung cấp các dịch vụ

1.2.2 Các lợi ích khi sử dụng chuyển mạch mềm

Với những ưu điểm vượt trội của mình, việc sử dụng chuyển mạch mềm chắc chắn sẽ đem lại hiệu quả cao Dưới đây trình bày một vài lợi ích cơ bản mà chuyển mạch mềm đem lại.

1.2.2.1 Khả năng giảm giá thành

Một trong những nguyên nhân các công ty đầu tư vào công nghệ chuyển mạch mềm là nó cho phép các công ty viễn thông giảm giá thành của việc xử lý lưu lượng, đặc biệt là với sự bùng nổ của việc trao đổi dữ liệu qua mạng như hiện nay Chuyển mạch mềm thực hiện vận chuyển lưu lượng qua mạng chuyển mạch gói IP nhờ đó mà tiết kiệm được băng thông, giảm được chi phí so với khi thực hiện qua chuyển mạch kênh

Hơn nữa, do chuyển mạch mềm có kiến trúc mở, tách biệt các chức năng thành các môđun nên phá bỏ được sự độc quyền trong mạng viễn thông, cho phép nhiều công ty nhỏ có thể tham gia vào thị trường viễn thông, tạo ra sự cạnh tranh bình đẳng hơn giữa các công ty Đồng thời việc tách biệt các chức năng cho phép các công ty có thể chuyên môn hoá vào một phần từ đó nâng cao hiệu suất lao động Việc chuyển mạch mềm có kiến trúc chuẩn mở cho phép các công ty có thể liên kết, phối hợp với nhau nhờ đó mà nâng cao chất lượng, giảm giá thành sản phẩm

1.2.2.2 Khả năng cung cấp dịch vụ đa dạng

Trong môi trường viễn thông cạnh tranh ngày càng khốc liệt như hiện nay thì những dịch vụ mới, hấp dẫn chính là một trong những yếu tố quan trọng giúp cho các công ty tạo ra sự khác biệt, tạo ra ưu thế riêng

Do chuyển mạch mềm thực hiện tách biệt phần cứng với phần mềm mạng nên việc thêm các dịch vụ mới là dễ dàng, linh hoạt Với chuyển mạch kênh truyền thống, khi nhà cung cấp muốn đáp ứng yêu cầu dịch vụ mới của khách hàng, thì họ thường phải thay thế hoặc nâng cấp phần cứng Điều này dẫn đến là chi phí cho việc đưa ra một dịch vụ mới là khá cao, đồng thời việc triển khai chậm và kém linh hoạt Với chuyển mạch mềm, việc thêm dịch vụ mới có thể được thực hiện như một phần mềm chạy trên server phục vụ riêng biệt Việc sử dụng các server riêng biệt cho các

chức năng khác nhau cho phép các công ty viễn thông có thể đưa thêm các dịch vụ mới độc lập với cơ sở hạ tầng chuyển mạch Nhờ đó mà các công ty viễn thông có thể triển khai dịch vụ mới một cách nhanh chóng với giá thành thấp hơn phương pháp truyền thống Các nhà cung cấp có thể triển khai các dịch vụ tại bất kỳ đâu và bất kỳ khi nào họ cần.

Mặt khác do chuyển mạch mềm thực hiện chuyển đổi giữa hai mạng PSTN và mạng IP, nên nó cung cấp cho người sử dụng những dịch vụ cấp cao mà chuyển mạch kênh truyền thống không đáp ứng được do giới hạn về chi phí và băng thông như dịch vụ hội thảo truyền hình

Các dịch vụ mà chuyển mạch mềm có thể cung cấp bao gồm :

 Hội thảo truyền hình

 Chuyển tiếp cuộc gọi

 Phân phối cuộc gọi tự động

 Xác định người gọi

 Xác nhận, chứng thực người gọi

 Các số điện thoại đặc biệt : 1080, 113,

 Số điện thoại lưu động

Ngoài ra các nhà cung cấp có thể cấu hình lại chuyển mạch mềm bằng cách sử dụng Java, XML, hoặc cung cấp các công cụ phần mềm cho phép khách hàng của

họ có thể tự cấu hình dịch vụ theo ý mình

1.3 KIẾN TRÚC CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM

1.3.1 Media Gateway và Media Gateway Controller

Mạng chuyển mạch gói với những ưu điểm nổi bật như tiết kiệm tài nguyên băng thông hệ thống, khả năng kết nối giữa các thiết bị khác nhau sẽ là sự thay thế tât yếu cho mạng chuyển mạch kênh PSTN truyền thống Tuy nhiên, để tận dụng được cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng điện thoại PSTN thì vấn đề đặt ra là phải kết

nối được mạng chuyển mạch kênh hiện tại vào mạng lõi chuyển mạch gói Việc kết nối này yêu cầu khả năng xử lý cả gói thoại lẫn kênh thoại.

Một giải pháp đưa ra cho vấn đề này là tạo ra một thiết bị trung gian có khả năng chuyển đổi thông tin thoại từ dạng gói sang dạng kênh và ngược lại, với tất cả các phần mềm xử lý cuộc gọi cần thiết được tích hợp trong thiết bị chuyển mạch này Trong khi cách tiếp cận này có thể giải quyết được vấn đề trên, nó lại không thực hiện được yêu cầu giảm giá thành thiết bị và cung cấp các dịch vụ cuộc gọi phong phú và linh hoạt

Điều này đã dẫn đến sự ra đời của chuyển mạch mềm Trong chuyển mạch mềm, thiết bị trung gian giữa mạng chuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói sẽ được tách biệt thành hai thiết bị, một thiết bị thực hiện chức năng chuyển mạch vật

lý và một thiết bị thực hiện chức năng xử lý cuộc gọi Hai thiết bị này sẽ giao tiếp với nhau bằng một giao thức chuẩn Thiết bị chịu trách nhiệm chuyển mạch vật lý được gọi là Media Gateway (MG), thiết bị thực hiện xử lý cuộc gọi được gọi là Media Gateway Controller (MGC) Dưới đây là một số lý do giải thích tại sao việc phát triển chuyển mạch mềm lại được coi là giải pháp phù hợp nhất để giải quyết vấn đề trên

Thứ nhất, nó tạo cơ hội cạnh tranh cho các công ty viễn thông nhỏ Các công

ty này có thể tập trung đi sâu vào nghiên cứu phần mềm xử lý cuộc gọi hoặc chỉ chuyên về phần cứng chuyển mạch Điều này giúp phá vỡ sự độc quyền của các tập đoàn lớn trên thị trường viễn thông hiện nay

Thứ hai, việc phát triển chuyển mạch mềm cho phép tạo ra giải pháp phần mềm xử lý cuộc gọi chung cho các thiết bị phần cứng khác nhau, trên các mạng khác nhau

Giải pháp chuyển mạch mềm cho phép chuẩn hoá nền tảng tính toán, hệ điều hành và môi trường phát triển từ đó thúc đẩy sự cải tiến công nghệ, sự phát triển các phần mềm điện thoại, đem lại các lợi ích kinh tế to lớn

Chuyển mạch mềm tập trung các chức năng thông minh trong mạng của nhà cung cấp dịch vụ để điều khiển từ xa các thiết bị chuyển mạch đặt tại các thuê bao, một yêu cầu then chốt cho việc khai thác tối đa mạng điện thoại IP trong tương lai.Hình 1.5 cung cấp một sự so sánh giữa tổng đài truyền thống và tổng đài trong giải pháp chuyển mạch mềm.

Hình 1.5 : So sánh giữa chuyển mạch mềm và tổng đài nội hạt

1.3.1.1 Media Gateway

Media Gateway (MG) là một thiết bị có chức năng chuyển mạch cuộc gọi

MG phải có khả năng xử lý cả kênh thoại và gói thoại

Trường hợp điển hình, MG làm trung gian giữa mạng chuyển mạch kênh với mạng chuyển mạch gói Khi đó nó phải chịu trách nhiệm thực hiện các chức năng sau:

 Chuyển đổi dạng lưu lượng giữa hai mạng (chuyển đổi thoại từ dạng tương

tự sang dạng số, từ dạng kênh sang dạng gói và ngược lại), đóng gói và phân tách gói thoại, mã hoá và giải mã, thực hiện nén và giải nén, tạo ra và đính vào các tiêu

đề IP hoặc ATM cho các gói, gửi các gói đi toàn mạng…

 Tạo ra và phát hiện các tín hiệu đường dây vật lý như âm chuông, các xung DTMF

 Thông báo các sự kiện phát hiện được tới MGC

1.3.1.2 Media Gateway Controller

Đây chính là chuyển mạch mềm (softswitch) và đôi khi nó còn được gọi là Call Agent Media Gateway Controller (MGC) là thực thể chịu trách nhiệm cho toàn bộ quá trình thực hiện cuộc gọi Tuy nhiên, MGC không trực tiếp xử lý cuộc gọi mà nó thực hiện nhiệm vụ này thông qua MG MGC ra lệnh cho các MG để thực hiện xử lý quá trình đàm thoại Một MGC có thể điều khiển nhiều hơn một

MG thông qua giao thức MGCP hoặc Megaco/H.248 Trong mô hình này, MGC là

“chủ”, MG là “tớ” Tất cả các tính năng xử lý cuộc gọi thông minh sẽ nằm trên MGC MG không nhận thức được hoạt động của cuộc gọi, nó chỉ cung cấp khả năng kết nối phần cứng các dòng lưu lượng khác nhau dưới sự điều khiển của MGC

và báo cáo về các thông tin báo hiệu kết hợp với các dòng lưu lượng đấy (ví dụ CAS, ISDN …).Các hoạt động điều khiển của MGC đối với các MG và các giao thức MGCP và Megaco/H.248 sẽ được trình bày chi tiết trong phần sau của chương này

1.3.2 Signaling Gateway

SG thực hiện chức năng cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 và các nút được quản

lý bởi chuyển mạch mềm trong mạng IP SG làm cho chuyển mạch mềm giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7 Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu

• SG có các chức năng sau:

 Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu

 Truyền thông tin báo hiệu giữa MGC và SG thông qua mạng IP.

 Cung cấp đường thoại, dữ liệu và các dạng thông tin khác

1.3.3 Media Server và Feature Server

Chúng ta đã nghiên cứu ba thành phần cơ bản trong một giải pháp chuyển mạch mềm là MGC, MG và Signaling Gateway Nói chung, ba thành phần đã có thể đảm bảo việc hội tụ mạng chuyển mạch kênh vào mạng lõi chuyển mạch gói MGC,

MG và Signaling Gateway có thể cung cấp các chức năng cuộc gọi cơ bản thay thế cho các tổng đài điện thoại truyền thống Việc tách biệt các thành phần chức năng thành các đơn vị vật lý riêng biệt giao tiếp với nhau thông qua các giao thức chuẩn

đã làm cho giải pháp chuyển mạch mềm có giá thành thấp hơn nhiều so với tổng đài điện thoại trước kia, đồng thời tạo ra cơ hội cạnh tranh cho các công ty nhỏ, thúc đẩy sự phát minh, cải tiến công nghệ

Đối với các khách hàng sử dụng PBX, một chuyển mạch mềm MGC chỉ cần cung cấp các chức năng cuộc gọi cơ bản như thiết lập và xoá bỏ cuộc gọi v v Đó

là bởi vì bản thân PBX đã có khả năng cung ứng rất nhiều dịch vụ cuộc gọi cho khách hàng đầu cuối như các dịch vụ hộp thoại, chuyển tiếp cuộc gọi, đợi gọi … Vì thế việc kết nối từ một tổng đài nội bộ PBX vào mạng điện thoại công cộng chỉ yêu cầu các dịch vụ truyền tải cơ bản

Tuy nhiên, các doanh nghiệp nhỏ và các thuê bao cá nhân nói chung là không

có tổng đài nội bộ riêng Nhưng họ vẫn mong muốn có được các tính năng cuộc gọi phong phú từ các công ty viễn thông Mặt khác, việc cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng này không những sẽ đem lại một nguồn lợi lớn cho các công ty, mà còn tạo ra sức cạnh tranh, ưu thế cho công ty trên thị trường Công ty nào đưa ra được nhiều tính năng cuộc gọi mới, thông minh, công ty đó sẽ thu hút được nhiều khách hàng, giành chiến thắng trên thị trường

Vì vậy, chuyển mạch mềm phải có khả năng đưa ra và triển khai dịch vụ mới một cách dễ dàng, nhanh chóng, linh hoạt Trong một giải pháp chuyển mạch mềm

toàn diện, chức năng cung cấp dịch vụ cuộc gọi sẽ được thực hiện bởi một hệ thống dịch vụ cơ sở dữ liệu riêng Hệ thống này có thể tách ra làm hai thành phần là Media Server và Feature Server.

Như vậy, mô hình của một giải pháp chuyển mạch toàn diện sẽ gồm có các thành phần sau:

 Media Gateway Controller

 Media Gateway

 Signaling Gateway

 Media Server

 Feature Server

• Media Server có thể cung cấp các dịch vụ cuộc gọi sau:

- Chức năng hộp thư thoại cơ bản (voicemail)

- Hộp thư fax tích hợp, khai báo có thể sử dụng email hoặc bản tin được ghi trước

- Khả năng nhận dạng giọng nói, nếu được hỗ trợ sẽ cung cấp cho khách hàng các tính năng cuộc gọi thông minh Ví dụ chức năng quay số bằng giọng nói

có thể định tuyến một cuộc gọi bằng giọng nói bằng cách tra cứu trong cơ sở dữ liệu, và sau đó định tuyến cuộc gọi đến đích thông qua chính sách định tuyến

- Khả năng hội thảo truyền hình bao gồm thiết lập hội thảo và truyền tải thông qua H.323 hoặc SIP

- Khả năng chuyển đổi từ giọng nói thành văn bản (Speech-to-text) để gửi văn bản tới hòm thư điện tử hoặc máy nhắn tin mà không cần phải soạn thảo

- Khả năng Speech-to-Web để chuyển các từ chính trong giọng nói thành một chuỗi ký tự mà được sử dụng để truy cập Web hoặc tìm kiếm trang Web

- Bản tin thống nhất (Unified messaging): dịch vụ thoại, fax, và bản tin thư điện tử đều thông qua một giao diện người dùng chung

- IVR/VRU là một quá trình xử lý tương tác dưới dạng menu, được kích hoạt bởi DTMF, hay thoại phản hồi Mục đích của IVR/VRU là cung cấp thông tin, dẫn xuất dịch vụ, hoặc định tuyến cuộc gọi tới một đích xác định thông qua DTMF hay thoại đầu vào.

- Fax-over-IP bằng cách sử dụng giao thức T38 (một chuẩn fax-over-IP thời gian thực)

• Các Feature Server có thể cung cấp các tính năng dịch vụ sau:

- Dịch vụ số điện thoại đặc biệt: dịch vụ này chuyển đổi các số điện thoại

đặc biệt ví dụ 19001570, 1080 … thành số điện thoại đích đến thật sự thông qua cơ

sở dữ liệu số điện thoại Bên được gọi sẽ trả cho các cuộc gọi này

- Dịch vụ hoá đơn tính cước: Các bản ghi chi tiết cuộc gọi (CDR) được

tạo ra bởi call agent Chương trình CDR đem lại nhiều tính năng như khả năng tính cước theo giờ trong ngày, khả năng cho phép khách hàng có thể xem các hoá đơn tính cước theo yêu cầu thông qua gọi điện thoại hoặc truy cập Web

- Calling card service: Dịch vụ này cho phép người gọi truy cập tới các

dịch vụ ở xa thông qua điện thoại truyền thống Việc tính cước, xác thực PIN, và hỗ trợ định tuyến được cung cấp bởi dịch vụ

- Call authorization: Dịch vụ này cho phép thiết lập một mạng riêng ảo

VPN thông qua việc sử dụng xác thực PIN Dịch vụ này đảm bảo tính bí mật của cuộc gọi

- H.323 GateKeeper: Dịch vụ này hỗ trợ việc định tuyến thông qua các

miền Mỗi miền được quản lý bởi một Softswitch có thể đăng ký số điện thoại của

nó và số truy nhập trung kế với GateKeeper thông qua H.323 GateKeeper cung cấp dịch vụ định tuyến cuộc gọi và biên dịch số điện thoại cho mỗi đầu cuối H.323 GateKeeper có thể cung cấp việc điều khiển tính cước và quản lý băng thông tới Softswitch

- VPN: Dịch vụ này thiết lập những mạng thoại riêng ảo

• Các mạng thoại riêng này đưa ra các tính năng sau:

- Băng thông dành trước

+ Đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS

+ Các tính năng tăng cường mà không cần phải đưa thành chuẩn

+ Kế hoạch quay số riêng

+ Bảo mật mã hoá việc truyền thoại

- Các dịch vụ Centrex: Với dịch vụ này, các nhà cung cấp đưa ra các tính

năng tương tự như trong hệ thống tổng đài nội bộ lớn PBX cho các thuê bao cá nhân và các công ty nhỏ (những người mà không có tổng đài nội bộ riêng) Các tính năng này bao gồm:

+ Các tính năng cơ bản như đợi gọi, chuyển tiếp cuộc gọi, tìm kiếm cuộc gọi, hòm thư thoại,

+ Các tính năng thuận tiện như tự động quay số, quay số nhanh, gọi theo tên…

+Kế hoạch quay số có thể thiết lập tùy ý

• Trung tâm dịch vụ cuộc gọi: Cung cấp các tính năng như:

+ Tự động phân phối cuộc gọi, nghĩa là định tuyến các cuộc gọi đến một cách hiệu quả đến nhiều đích

+ Các hệ thống trả lời cuộc gọi dựa trên lược đồ quản lý chính sách được cấu hình

 Tổng đài chuyển tiếp: hỗ trợ các giao diện luồng trung kế, Ethernet, ATM.

 PRI Gateway (giảm tải Internet): hỗ trợ giao diện luồng trung kế cho các nhà cung cấp dịch vụ Internet

1.3.4.1 Ứng dụng cho tổng đài nội hạt

Hình dưới đây minh hoạ năm ví dụ của các kiến trúc mạng mà sử dụng MG để tạo ra các giải pháp dựa trên chuyển mạch mềm cho mạng điện thoại nội hạt Sơ đồ minh hoạ năm vùng mạng: vùng của khách hàng, vùng mạng truy cập, vùng tổng đài kết cuối, vùng mạng lõi, và vùng tổng đài đích Trong các ví dụ này, tổng đài đích được biểu diễn như là một tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống, trong khi tổng đài kết cuối được thay thế bằng MG (MG cung cấp xung đa tần và các chức năng khác của một tổng đài nội hạt) Để cho sơ đồ được rõ ràng, MGC điều khiển

MG sẽ không được biểu diễn trong sơ đồ này

Kiến trúc thứ nhất trông tương tự như mạng điện thoại hiện nay, ngoại trừ chức năng tổng đài đầu cuối được thực hiện bởi MG Trong trường hợp này, MG đơn giản chỉ là một tổng đài chuyển mạch kênh và không được yêu cầu để chuyển đổi dạng lưu lượng

Hình 1.6 : Năm kiến trúc sử dụng MG trong mạng điện thoại nội hạt

Trong kiến trúc thứ hai, mạng điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống được thay thế bằng mạng VoDSL Một thiết bị truy nhập tích hợp IAD (Integrated Access Device) ở phía khách hàng sẽ cung cấp chức năng truy cập mạng thoại gói Mặc dù, IAD thực hiện chuyển đổi dữ liệu thoại từ tương tự sang dạng gói, nhưng nó không phải là một MG trong khái niệm softswitch bởi vì nó không được điều khiển bởi MGC MG trong tổng đài đầu cuối thực hiện chuyển đổi dữ liệu giữa mạng truy nhập gói và mạng lõi chuyển mạch kênh

Kiến trúc thứ ba biểu diễn một mạng truy cập điện thoại truyền thống nhưng mạng lõi chuyển mạch kênh được thay thế bằng chuyển mạch gói MG trong tổng đài đầu cuối thực hiện chuyển đổi dữ liệu giữa mạng truy nhập chuyển mạch kênh

và mạng lõi chuyển mạch gói MG thứ hai có chức năng chuyển đổi dữ liệu gói ở đường dây trung kế để cho phép cuộc gọi có thể đưa đến tổng đài nội hạt chuyển mạch kênh truyền thống Chú ý rằng, chức năng chuyển mạch mềm gắn với MG thứ hai là ít phức tạp hơn so với MG thứ nhất, bởi vì MG thứ hai ở phía đường dây

trung kế chỉ phải thực hiện thiết lập và xoá bỏ cuộc gọi mà không phải cung cấp các dịch vụ cuộc gọi như MG thứ nhất ở phía tổng đài đầu cuối.

Kiến trúc thứ tư là sự kết hợp mạng truy nhập chuyển mạch gói trong kiếntrúc 2 với mạng lõi chuyển mạch gói trong kiến trúc 3 Trong ví dụ này, mạng chuyển mạch gói gần như thay thế hoàn toàn mạng chuyển mạch kênh, từ phía khách hàng thuê bao cho tới tận MG trên mạng lõi, gần sát với tổng đài đích

Trong kiến trúc cuối, MG được đặt tại ngay phía khách hàng thuê bao MG khách hàng này được điều khiển bởi một MGC tại mạng công cộng Cho dù kiến trúc này khá giống với kiến trúc trong ví dụ 4, nhưng nó đem lại một số lợi ích cơ bản, khác biệt là khả năng cung cấp cho các thuê bao cá nhân các dịch vụ cuộc gọi phong phú Khả năng đó được thực hiện bởi MG khách hàng dưới sự điều khiển của MGC

Trong các kiến trúc có xuất hiện nhiều MG, mỗi MG có thể được điều khiển bởi một MGC riêng biệt, hoặc một MGC thể điều khiển đồng thời nhiều MG Các

MG được điều khiển cùng bởi một MGC sẽ hoạt động như một MG đơn phân tán Các giao thức báo hiệu điện thoại được sử dụng để hỗ trợ việc chuyển mạch cuộc gọi giữa các MG được điều khiển bởi các MGC khác nhau Nếu mạng kết nối các

MG là mạng chuyển mạch kênh, thì giao thức báo hiệu điện thoại truyền thống, như SS7 sẽ được sử dụng giữa các MGC Nếu mạng là chuyển mạch gói, thì giao thức báo hiệu cho mạng IP, như H.323 hay SIP sẽ được yêu cầu

Các ví dụ trên minh hoạ hai loại MG: MG nằm ở tổng đài đầu cuối hay trên phía khách hàng sẽ thực hiện chức năng cung cấp xung đa tần và hỗ trợ đầy đủ chức năng của chuyển mạch đầu cuối, trong khi MG ở phía đường dây trung kế chỉ cần thực hiện các chức năng cơ bản là thiết lập và xoá bỏ cuộc gọi

1.3.4.2 Ứng dụng cho tổng đài chuyển tiếp

Ứng dụng Packet Tandem hướng vào các nhà cung cấp dịch vụ thoại truyền thống với mong muốn giảm vốn đầu tư và chi phí điều hành các tổng đài chuyển tiếp chuyển mạch kênh hiện nay, ngoài ra còn cung cấp các dịch vụ mới về số liệu

Giải pháp chuyển mạch TDM hiện nay đang bộc lộ dần nhược điểm trước nhu cầu ngày càng tăng nhưng rất thất thường của lưu lượng thoại nội hạt (phát sinh do truy cập Internet), vô tuyến và đường dài.

Trong hệ thống chuyển mạch kênh truyền thống, một mạng tổng đài TDM cấp thấp nhất (Lớp 5 như tổng đài nội hạt, MSC của mạng di động) được nối với nhau

và nối tới tổng đài chuyển tiếp cấp cao hơn (Lớp 3, 4) bằng một mạng lưới trung kế điểm - điểm khá phức tạp Khi một cuộc gọi diễn ra giữa hai tổng đài, thông tin sẽ

đi trên trung kế nối trực tiếp giữa hai tổng đài, nếu đường nối trực tiếp đã sử dụng hết, cuộc gọi có thể được định tuyến qua tổng đài chuyển tiếp Một số cuộc gọi (ví

dụ như truy cập hộp thư thoại hay quay số bằng giọng nói …) lại được định tuyến trực tiếp tới tổng đài chuyển tiếp để sử dụng các tài nguyên tập trung phục vụ cho các dịch vụ cao cấp

Kiến trúc này đã được sử dụng nhiều năm nay và đã được cải tiến rất nhiều nhằm phục vụ các ứng dụng thoại, tuy nhiên vẫn có một số giới hạn sau:

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

và nâng cấp mạng lưới phải tiến hành liên tục nhằm tránh bị nghẽn mạng, hơn nữa luôn phải thiết lập mạng lớn hơn nhu cầu thực tế cho các tổng đài chuyển tiếp Ví

dụ, khi một tổng đài nội hạt được thêm vào mạng lưới, phải xây dựng các nhóm trung kế từ tổng đài đó tới tổng đài chuyển tiếp và tới một số tổng đài nội hạt khác

 Các trung kế điểm - điểm hoạt động với hiệu suất không cao vì chúng được thiết kế để hoạt động trong những giờ cao điểm, và những giờ cao điểm này lại khác nhau trong các vùng của mạng

Hình 1.7 : Tổng đài chuyển tiếp

Hình 1.8 : Tổng đài chuyển tiếp dùng chuyển mạch mềm

1.4 HOẠT ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM

1.4.1 Tổng quan về giao thức điều khiển Media Gateway

Các giao thức điều khiển MG được ra đời từ nhu cầu của việc hợp nhất mạng điện thoại truyền thống vào mạng IP để tạo thành một mạng tích hợp duy nhất, mạng thế hệ sau Các giao thức điều khiển MG cho phép hỗ trợ việc triển khai cuộc gọi từ điện thoại tới điện thoại thông qua mạng IP Các giao thức điều khiển MG cung cấp điều khiển từ xa dòng lưu lượng media khi chúng được vận chuyển giữa mạng IP và mạng điện thoại truyền thống

Các giao thức điều khiển MG xác định kiến trúc chủ tớ (master/ slave) giữa các Gateways MGC hay softswitch là chủ, và các MG là tớ Một MGC có thể điều khiển nhiều MG

Hình 1.9 : Tổng quan về sơ đồ giao thức

1.4.2 Các giao thức trong mạng NGN