Ứng dụng các công nghệ mạng thế hệ mới dựa trên sotfswitch

Ứng dụng các công nghệ mạng thế hệ mới dựa trên sotfswitch

C

CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUÂT TP.HCM

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

………….o0o…………

ỨNG DỤNG CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG THẾ HỆ MỚI DỰA TRÊN SOFTSWITCH

Mục lục

ADSL Asymmetric Digital Subscriber

Line

Đường thuê bao số không đốixứng

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không

đồng bộCDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mãCDR Call Detail Record Ghi âm chi tiết cuộc gọi

CSF Call Feature Server Xử lý điều khiển cuộc gọiDSLA

M DSL Access Multiplexer

Truy nhập đường dây thuê bao

số đa thành phầnDSP Digital Signal Processors Xử lý tín hiệu số

IAD Intergrated Access Device Thiết bị đa truy nhập

ICN Internal Communcation Network Mạng thông tin nội bộ

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm kỹ thuật Internet

ISDN Integrated Services Digital

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ internetITU International Telecommunications

IVR Interactive Voice Response Trả lời thoại tương tác

M2UA MTP level 2 User Adaptaion Tương thích với người dùng

mức

2MEO Medium Earth Orbit Vệ tinh quỹ đạo trung bình

MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển cổng

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

PSTN Public Switched Telephone

Network

Mạng thoại chuyển mạch côngcộng

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RLC Release Complete Hoàn thành giải phóng cuộc

gọiRTCP Real Time Transport Control

dòngSDH Synchronous Digital Herachea Phân cấp số đồng bộ

SDP Session Discription Protocol Giao thức mô tả phiên

SGCP Simple Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng đơn

giản

SIP Session Intiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SIP-T Session Intiation Protocol for

Telephony

Phần mở rộng giao thức SIP dành cho thoại

SS7 Signalling System number 7 Hệ thống báo hiệu số 7

SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch

vụSTP Signalling Transfer Point Điểm chuyển tiếp báo hiệu

TCP Transfer Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tảiTDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời

gianVoIP Voice Over IP Thoại qua giao thức internet

WDM Wave Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo

bước sóng

I Giới thiệu

Ngày nay khi công nghệ ngày càng phát triển, và nhu cầu của con người ngàycàng cao, thì những đòi hỏi về dịch vụ càng chở lên khắc khe, đi cùng chúng lànhững yêu cầu về sự phát triển và hội tụ của các hệ thống viễn thông và tin học.Với sự phát triển nhanh chóng về nhu cầu của người dùng đối với những dịch vụ

đa phương tiện chất lượng cao đã làm cho cơ sở hạ tầng thông tin và viễn thông đã

có những thay đổi lớn về cơ bản Xu hướng viễn thông dựa trên nền tảng chuyểnmạch gói tốc độ cao, dung lượng lớn và hội tụ được các loại dịch vụ trên cùng một

hạ tầng mạng đang ngày càng phát triển mạnh mẽ và chở thành một nền tảng tấtyếu của sự phát triển

Thứ nhất: do các nhà khai thác dịch vụ cạnh tranh và các nhà khai thác cấptrên cùng phụ thuộc vào một tập hữu hạn các sản phẩm tổng đài điện thoại nội hạt,chính điều đó buộc họ phải cung cấp các dịch vụ giống nhau Và khi đã cung cấpcác dịch vụ giống nhau thì chỉ có một con đường duy nhất để thu hút khách hàng

đó là chính sách giá cả, muốn có một lượng khách hàng lớn thì phải giảm giácước Nhưng chỉ tạo sự chênh lệch về mặt giá cả vốn đã không phải là một chiếnlược kinh doanh lâu dài tốt trong lĩnh vực viễn thông Nếu có giải pháp nào đó màcho phép tạo ra các dịch vụ thật sự mới và hấp dẫn thì các nhà khai thác sẽ có cơhội tạo sự khác biệt về mặt dịch vụ chứ không chỉ về giá cước

Thứ hai : khi xét về khía cạnh đầu tư, thì đối với bất kỳ một nhà đầu tư nào,trước khi có ý định đầu tư vào việc xây dựng mạng, thì yếu tố quan trọng đầu tiênmang tính quyết định đó là thời gian đầu tư và hoàn vốn, mà động lực của nó là tỷ

lệ giữa sự đổi mới và kết quả dự báo về kinh tế của công nghệ lõi được chọn trongmạng Do thời gian phát triển nhanh và chi phí vận hành cũng như bảo dưỡng cácmạng chuyển mạch gói thấp hơn nhiều so với chuyển mạch kênh, nên các nhà điềuhành mạng ngày nay tập trung chú ý đến công nghệ chuyển mạch gói IP

Do vậy, khi càng ngày càng nhiều lưu lượng dữ liệu chảy vào mạng quaInternet, thì cần phải có một giải pháp mới, đặt trọng tâm vào dữ liệu, cho việcthiết kế chuyển mạch của tương lai dựa trên công nghệ gói để chuyển tải chung cảthoại và dữ liệu Như một sự lựa chọn, các nhà cung cấp dịch vụ đã và đang cố

gắng hướng tới việc xây dựng một mạng thế hệ mới Next Generation Network NGN trên đó hội tụ các dịch vụ thoại, số liệu, đa phương tiện trên một mạng duy

-nhất - sử dụng công nghệ chuyển mạch gói trên mạng xương sống (BackboneNetwork) Đây là mạng của các ứng dụng mới và các khả năng mang lại lợi nhuận

mà chỉ đòi hỏi giá thành thấp Và đó không chỉ là mạng phục vụ thông tin thoại,cũng không chỉ là mạng phục vụ tryền số liệu mà đó là một mạng thống nhất,mạng hội tụ đem lại ngày càng nhiều các dịch vụ tiên tiến đáp ứng nhu cầu ngàymột tăng, và khắt khe hơn từ phía khách hàng

Mạng thế hệ mới NGN không phải là một cuộc cách mạng về mặt côngnghệ mà nó là một bước phát triển, một xu hướng tất yếu Hạ tầng cơ sở mạng củathế kỷ 20 không thể được thay thế trong một sớm một chiều, vì thế NGN phảitương thích tốt với môi trường mạng sẵn có và phải kết nối hiệu quả với mạngPSTN

Những vấn đề mà mạng thế hệ mới cần giải quyết gồm :

• Vấn đề báo hiệu và điều khiển trên nhiều loại giao thức khác nhau chohội tụ thông tin thoại, fax, số liệu, đa phương tiện

• Vấn đề kết nối với mạng chuyển mạch kênh hiện hữu, đặc biệt là kếtnối phần báo hiệu (mạng SS7)

• Vấn đề phát triển dịch vụ

Giải pháp cốt lõi trong mạng NGN chính là công nghệ Softswitch- côngnghệ chuyển mạch mềm

1.2.Công nghệ chuyển mạch mềm - Softswitch

1.2.1 Những hạn chế của tổng đài chuyển mạch kênh

Hiện nay cơ sở hạ tầng chuyển mạch viễn thông công cộng bao gồm rất nhiềumạng, công nghệ và các hệ thống khác nhau, trong đó hệ thống chuyển mạch kênh

sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM-Time Division Multiplex) đã phát triển khá toàn diện về dung lượng, chất lượng và quy mô mạng

lưới Mạng PSTN ngày nay nói chung đáp ứng được rất tốt nhu cầu dịch vụ thoạicủa khách hàng Tuy nhiên trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ thoại còn có nhiều vấn

đề chưa được giải quyết một các thực sự thoả đáng, chưa nói đến những dịch vụmới khác

Trong mạng chuyển mạch kênh ngày nay, chỉ có các khách hàng cỡ vừa vàlớn được hưởng lợi từ sự cạnh tranh trong thị trường dịch vụ viễn thông, họ có thểthuê một số luồng E1 để đáp ứng nhu cầu của mình Các khách hàng doanh nghiệpnhỏ, cỡ 16 line trở xuống được hưởng rất ít ưu đãi Trong khi đó thị trường cáckhách hàng nhỏ mang lại lợi nhuận khá lớn cho các nhà khai thác dịch vụ Các nhàkhai thác vẫn thu được rất nhiều từ các cuộc gọi nội hạt thời gian ngắn, từ cáccuộc gọi đường dài, và từ các dịch vụ tuỳ chọn khác như Voicemail Hiện nay, tất

cả các dịch vụ thoại nội hạt đều được cung cấp thông qua các tổng đài nội hạt theocông nghệ chuyển mạch kênh, đơn giản bởi vì chẳng có giải pháp nào khác Chínhđiều này là cản trở đối với sự phát triển của dịch vụ, bởi những nguyên nhân chínhsau đây:

• Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt

Hầu hết thị phần thiết bị chuyển mạch nội hạt do một số nhà sản xuất lớnkiểm soát Các tổng đài nội hạt của các nhà sản xuất này được thiết kế để phục vụ

hàng chục ngàn, thậm chí hàng trăm ngàn thuê bao Vấn đề đặt ra ở đây là chúngkhông thích hợp khi được sử dụng cho vài trăm cho đến vài ngàn thuê bao, bởi vìgiá thành thiết bị cao Giá thấp nhất của một tổng đài nội hạt thường ở khoảng vàitriệu USD, con số có thể làm nản lòng các nhà cung cấp dịch vụ, buộc họ chỉ dámtham gia vào các thị trường lớn nhất.

• Không có sự phân biệt dịch vụ

Các tổng đài bao giờ cũng chỉ cung cấp tập các dịch vụ cho người sử dụngnhư đợi cuộc gọi đến, chuyển cuộc gọi, xác định số chủ gọi, hạn chế cuộc gọi Hầuhết các dịch vụ này đều đã tồn tại từ nhiều năm qua, các dịch vụ hoàn toàn mớitương đối hiếm Thứ nhất bởi vì sẽ rất tốn kém khi phát triển và thử nghiệm cácdịch vụ mới, thứ hai cũng bởi vì tập các dịch vụ hiện có đã bao hàm hầu hết cáckhả năng mà một khách hàng có thể thực hiện trên các nút bấm điện thoại củamình

• Giới hạn trong phát triển mạng

Thông thường sơ đồ đấu nối của mạng tổng đài chuyển mạch kênh là hìnhcây, bao gồm các tổng đài quốc tế, đến tổng đài Toll, tổng đài tandem, tổng đàihost Cứ mỗi tổng đài mới được lắp thì nó phải nối với các tổng đài đài cấp caohơn với sơ đồ đầu nối phức tạp, mỗi hướng kết nối thì phải tạo riêng các luồngtruyền dẫn để kết nối với hai tổng đài điều này gây khó khăn cho việc đấu nốichuyền dẫn, mặt khác khi bổ xung tổng đài mới thì lưu lượng thoại ở các trung kếnối các tổng đài lớp trên ngày càng cao đến một lúc nào đó thì phải nâng cấp mởrộng dung lượng của trung kế đó Khi khai mới một đầu số trong toàn mạng thìphảI khai hết tất cả trong các tổng đài, điều này gây mất rất nhiều thời gian và cóthể gặp những sự cố không đáng có

Mô hình tổ chức của mạng viễn thông thường thấy hiện nay là : một mạngtổng đài TDM cấp thấp nhất (lớp 5, tổng đài nội hạt, MSC của mạng di động )

được nối với nhau bằng một mạng lưới trung kế điểm-điểm khá phức tạp và nối tớitổng đài chuyển tiếp cấp cao hơn (lớp 3, 4).

Hình1: Cấu trúc mạng và báo hiệu của mạng PSTN

Một số cuộc gọi (ví dụ như truy nhập hộp thư thoại hay quay số bằng giọngnói ) lại được định tuyến trực tiếp tới tổng đài chuyển tiếp để sử dụng các tàinguyên 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 dụngthoại, tuy nhiên vẫn có một số giới hạn:

• Chi phí điều hành và bảo dưỡng cao, mất thời gian; việc định lại cấu hình vànâng cấp mạng lưới phải tiến hành liên tục nhằm để tránh bị nghẽn mạng, hơnnữa luôn phải thiết lập mạng lớn hơn nhu cầu thực tế cho các tổng đài chuyểntiếp

• Các trung kế điểm - điểm hoạt động với hiệu suất không cao vì chúng đượcthiết kế để hoạt động được trong những giờ cao điểm, và những giờ cao điểmnày lại khác nhau trong các vùng của mạng (ví dụ ở thành phố là ban ngàycòn ở ngoại ô 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 phải chuyển qua nhiều tổng đàichuyển tiếp để đến được nơi lưu giữ tài nguyên mạng (như trong trường hợpdịch vụ hộp thư thoại).

Trong mạng NGN các tổng đài TDM sẽ được thay thế bằng các tổng đàichuyển mạch mềm(Softswitch) Kết nối các softswitch là mạng chuyển mạch gói

đa dịch vụ IP/ATM/MPLS Phần tiếp cận thuê bao của mạng NGN là các BAN(Broadband Access Node) và IAD (Integrated Access Device) hỗ trợ các loại đầucuối như máy tính, máy điện thoại IP, máy điện thoại thông thường Mạng NGNgiao tiếp với các mạng khác như mạng PSTN và mạng di động qua các MediaGateway

1.2.2.Công nghệ chuyển mạch mềm theo quan điểm của một số nhà phát triển

Vậy Công nghệ chuyển mạch mềm Softswitch là gì ? Đây là một câu hỏi đãđược rất nhiều nhà phát triển đặt ra Softswitch được nhắc đến như là một kháiniệm mang tính thương mại nhiều hơn, và những tranh luận về nhằm đạt đến mộtđịnh nghĩa kỹ thuật thống nhất, chính xác về Softswitch vẫn còn đang tiếp diễn Cóthể nói rằng, mỗi nhà phát triển nhìn Softswitch dưới những góc độ khác nhau.Dưới đây là các định nghĩa về Softswitch của một số nhà phát triển:

• Theo Nortel, Softswitch là một thành tố quan trọng nhất của mạng thế hệ

mới (NGN – Next Generation Network) Theo Nortel định nghĩa thìSoftswitch là một phần mềm theo mô hình mở có thể thực hiện được nhữngchức năng thông tin phân tán trên một môi trường máy tính mở và có nhữngtính năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống Chuyển mạchmềm có thể tích hợp thông tin thoại, số liệu và video, nó có thể phiên dịchgiao thức giữa các mạng khác nhau ví dụ như giữa mạng vô tuyến và mạngcáp Softswitch cũng cho phép triển khai các dịch vụ VoIP mang lại lợi

nhuận Một chuyển mạch mềm kết hợp tính năng của các chuyển mạch thoạilớp 4 (tổng đài chuyển tiếp/liên đài) và lớp 5 (tổng đài nội hạt) với các cổngVoIP, trong khi vẫn hoạt động trên môi trường máy tính mở chuẩn Các hệthống máy tính kiến trúc mở sử dụng các thành phần đã được chuẩn hoá và

sử dụng rộng rãi của nhiều nhà cung cấp khác nhau ở đây, hệ thống máytính có thể là một máy tính cỡ nhỏ cho tới những server cỡ lớn như Netracủa Sun Microsystem Sử dụng các hệ thống máy tính mở cho phép các nhàkhai thác phát triển dịch vụ một cách độc lập với phần cứng và hưởng lợi ích

từ định luật Moore trong ngành công nghiệp máy tính

• Theo MobileIN, Softswitch là ý tưởng về việc tách phần cứng mạng ra khỏi

phần mềm mạng Trong mạng chuyển mạch kênh truyền thống, phần cứng

và phần mềm không độc lập với nhau Mạng chuyển mạch kênh dựa trênnhững thiết bị chuyên dụng cho việc kết nối và được thiết kế với mục đíchphục vụ thông tin thoại Những mạng dựa trên chuyển mạch gói hiệu quảhơn thì sử dụng giao thức Internet (IP) để định tuyến thông tin thoại và sốliệu qua các con đường khác nhau và qua các thiết bị được chia sẻ

• Còn theo CopperCom, Softswitch là tên gọi dùng cho một phương pháp

tiếp cận mới trong chuyển mạch thoại có thể giúp giải quyết được các thiếusót của các chuyển mạch trong tổng đài nội hạt truyền thống Công nghệSoftswitch có thể làm giảm giá thành của các chuyển mạch nội hạt, và cho

ta một công cụ hữu hiệu để tạo ra sự khác biệt về dịch vụ giữa các nhà cungcấp dịch vụ và đơn giản hoá quá trình dịch chuyển từ mạng truyền thốngsang mạng hỗ trợ thoại gói từ đầu cuối đến đầu cuối (end - to - end) trongtương lai

Ngành công nghiệp viễn thông dường như đã đạt được một sự nhất trí rằng

câu trả lời tốt nhất là tách chức năng xử lý cuộc của ra khỏi thiết bị chuyển mạchvật lý, và kết nối hai thành phần này với nhau thông qua một loạt các giao thức

chuẩn Trong đó, chức năng chuyển mạch vật lý - tạo các kết nối cho trao đổithông tin - do mạng cơ sở hạ tầng mạng đảm nhiệm Chức năng này trong cácmạng chuyển mạch gói được thực hiện một cách phân tán trong toàn mạng Cònphần điều khiển các kết nối (thiết lập, giải phóng và các tính năng liên quan) thì

do một bộ phận trung tâm đảm nhiệm Bộ phận này làm việc với các phần kháccủa mạng thông qua các giao thức chuẩn, do đó chức năng được thực hiện với mộttập hợp các mô đun phần mềm Có một số lý do mà theo đó người ta tin rằng việcphân chia hai chức năng là một giải pháp tốt nhất:

• Tạo cơ hội cho một số công ty nhỏ và linh hoạt vốn vẫn chỉ tập trung vàophần mềm xử ký cuộc gọi hoặc vào phần mềm chuyển mạch gói gây đượcảnh hưởng trong nghành công nghiệp viễn thông giống như các nhà cungcấp lớn từ trước tới nay vẫn kiểm soát thị trường

• Cho phép có một giải pháp phần mềm chung cho xử lý cuộc gọi cài đặt trênrất nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạng chuyển mạch kênh vàmạng gói sử dụng các khuôn dạng gói và phương thức truyền dẫn khácnhau

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

• Cho phép các phần mềm thông minh của các nhà cung cấp dịch vụ điềukhiển từ xa các thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng, một yếu

tố quan trọng trong việc khai thác hết tiềm năng của mạng trong tương lai

3 Định nghĩa chuyển mạch mềm (Softswitch)

Chuyển mạch mềm có thể được định nghĩa như là tập hợp các sản phẩm, giaothức, và các ứng dụng cho phép bất kỳ thiết bị nào truy cập các dịch vụ truyềnthông qua mạng xây dựng trên nền công nghệ chuyển mạch gói thường là IP

(Internet Protocol) Những dịch vụ đó bao gồm thoại, fax, video, dữ liệu và cácdịch vụ mới có thể được phát triển trong tương lai Những thiết bị đầu cuối truynhập bao gồm điện thoại truyền thống, điện thoại IP, máy tính, PDAs, máy nhắntin (pager) Một sản phẩm Softswitch có thể bao gồm một hoặc nhiều phần chứcnăng, các chức năng có thể cùng nằm trên một hệ thống hoặc phân tán trên những

hệ thống thiết bị khác nhau

Softswitch nhìn trung cung cấp các chức năng giống như các chức năng của

hệ thống chuyển mạch kênh, nó chỉ khác là được thiết kế cho mạng chuyển mạchgói và có khả năng liên kết với mạng PSTN Các tính chất khác biệt của một hệthống chuyển mạch mềm bao gồm:

• Là hệ thống có khả năng lập trình để xử lý cuộc gọi và hỗ trợ các giao thứccủa mạng PSTN, ATM, và IP

• Hoạt động trên nền các máy tính và các hệ điều hành thương mại

• Điều khiển các Gateway trung kế ngoài (External Trunking Gateway),Gateway truy nhập(Access Gateway) và các Server truy nhập từ xaRAS(Remote Access Server)

• Nó tái sử dụng các dịch vụ IN thông qua giao diện danh bạ mở, mềm dẻo

• Cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng mở API cho các nhà phát triểnthứ 3 nhằm tạo ra các dịch vụ thế hệ sau

• Nó có chức năng lập trình cho các hệ thống Back office

• Có hệ thống quản lý tiên tiến trên cơ sở máy chủ (policy-Server-based) chotất các module phần mềm

Một đặc điểm nữa của Softswitch là Softswitch không phải làm nhiệm vụcung cấp kênh kết nối như tổng đài vì liên kết thông tin đã được cơ sở hạ tầngmạng NGN thực hiện theo các công nghệ chuyển mạch gói Tức là công nghệChuyển mạch mềm không thực hiện bất cứ “chuyển mạch” gì Tất cả các công việccủa Softswitch được thực hiện với một hệ thống các mô đun phần mềm điều khiển

và giao tiếp với các phần khác của mạng NGN, chạy trên một hệ thống máy chủ cóhiệu năng, độ tin cậy và độ sẵn sàng ở cấp độ nhà cung cấp dịch vụ (Carrier-Class).

1.2.4.Những lợi ích của Softswitch đối với nhà khai thác và sử dụng

Mạng thế hệ sau có khả năng cho ra đời những dịch vụ giá trị gia tăng hoàntoàn mới hội tụ ứng dụng thoại, số liệu và video Các dịch vụ này hứa hẹn đem lạidoanh thu cao hơn nhiều so với các dịch vụ truyền thống

Do các dịch vụ của NGN được viết trên các phần mềm Do đó việc triểnkhai, nâng cấp, cũng như việc cung cấp các dịch vụ mới cũng trở nên dễ dàng

Khả năng thu hút khách hàng của mạng NGN rất cao, từ sự tiện dụng hội tụ

cả thoại dữ liệu, video đến hàng loạt các dịch vụ khác mà nhà cung cấp dịch vụ cóthể cung cấp cho khách hàng, thêm nữa họ có khả năng kiểm soát các dịch vụthông tin của mình điều này làm cho khách hàng luôn luôn thoả mãn và lệ thuộchơn vào nhà cung cấp dịch vụ, cơ hội kinh doanh của nhà cung cấp sẽ lớn hơn, và

ổn định hơn

Giảm chi phí xây dựng mạng: Khi xây dựng một mạng hoàn toàn mới cũngnhư mở rộng mạng có sẵn , thì mạng chuyển mạch mềm có chỉ phí ít tốn kém hơnnhiều so với mạng chuyển mạch kênh Điều này làm cho trở ngại khi tham gia thịtrường của những nhà khai thác dịch vụ mới không còn lớn như trước nữa Hiệnnay, sự cạnh tranh giữa các nhà khai thác dịch vụ chính là những dịch vụ gì mà họ

có thể cung cấp cho khách hàng, và độ hài lòng của khách hàng khi sử dụng nhữngdịch vụ đó, nên hầu hết các nhà khai thác đều tập trung đầu tư vào việc viết phầnmềm phát triển dịch vụ

Giảm chi phí vận hành bảo dưỡng và quản lý mạng hiệu quả hơn Softswitchkhông còn các tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành,chuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán trong mạng, được điều khiển

bởi các giao diện thân thiện người sử dụng (GUI) do đó chi phí điều hành và hoạtđộng của mạng được giảm đáng kể.

Sử dụng băng thông có hiệu quả hơn: Do mạng truyền vận của NGN làmạng chuyển mạch gói cho nên với cùng một cơ sở hạ tầng truyền dẫn thì hiệusuất sử dụng băng thông của nó cao hơn nhiều so với mạng chuyển mạch kênh.Thêm nữa, theo như thống kê đối với thoại thì 60% thời gian cuộc gọi là khoảnglặng, mạng thế hệ mới có cơ chế triệt khoảng lặng nên làm tăng hiệu suất sử dụngbăng thông một mức đáng kể

Dưới đây là một số so sánh giữa công nghệ Chuyển mạch mềm và Tổng đàichuyển mạch kênh

Hình 1: Kiến trúc mạng PSTN và mạng thế hệ mới NGN

2.1 Sự ra đời của chuyển mạch mềm (Softswitch)

Trong tương lai, mạng thế hệ mới sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng làmạng gói Vì thế việc chuyển từ mạng viễn thông hiện tại lên mạng thế hệ mớiphải trải qua nhiều giai đoạn Do PSTN hiện tại vẫn hoạt động tốt và dịch vụ do nó

cung cấp khá tin cậy (99.999%) nên việc chuyển cả mạng truy nhập và mạng lõi

của PSTN thành mạng gói là rất tốn kém Để tận dụng sự hoạt động tốt của PSTN

và ưu điểm của chuyển mạch gói, cấu hình mạng NGN bao gồm chuyển mạchkênh và chuyển mạch gói được thể hiện như trong hình sau:

Hình 2.1: Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN

Theo hình trên, tổng đài lớp 5 hay tổng đài nội hạt dùng chuyển mạch kênh(circuit-switched local-exchange) (thể hiện qua phần mạng PSTN) vẫn được sửdụng Như đã biết, phần phức tạp nhất trong những tổng đài này chính là phầnmềm dùng để điều khiển quá trình xử lý cuộc gọi Phần mềm này chạy trên một bộ

xử lý chuyên dụng được tích hợp sẵn với phần cứng vật lý chuyển mạch kênh Haynói cách khác phần mềm sử dụng trong các tổng đài nội hạt phụ thuộc vào phầncứng của tổng đài Điều này gây khó khăn cho việc tích hợp mạng PSTN và mạngchuyển mạch gói khi xây dựng NGN - là mạng dựa trên cơ sở mạng gói

Một giải pháp có thể thực thi là tạo ra một thiết bị lai (hybrid device) có thểchuyển mạch thoại ở cả dạng kênh và gói với sự tích hợp của phần mềm xử lý cuộc

gọi Điều này được thực hiện bằng cách tách riêng chức năng xử lý cuộc gọi khỏichức năng chuyển mạch vật lý

Thiết bị đó chính là MGC sử dụng chuyển mạch mềm Softswitch.Haychuyển mạch mềm Softswitch chính là thiết bị thực hiện việc xử lý cuộc gọi trongmạng NGN

2.2 Chuyển mạch mềm

2.2.1 Khái niệm chuyển mạch mềm

Hiện nay có nhiều khái niệm về chuyển mạch mềm, tùy thuộc vào từng hãngviễn thông khác nhau

Theo hãng Mobile IN, Softswitch là ý tưởng về việc tách phần cứng mạng

ra khỏi phần mềm mạng

Theo hãng Nortel, Softswitch chính là thành phần quan trọng nhất của mạng thế

hệ tiếp sau Softswitch là một phần mềm theo mô hình mở, có thể thực hiện đượcnhững chức năng thông tin phân tán trên một môi trường máy tính mở và có chức năngcủa mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống.Chuyển mạch mềm có thể tích hợpthông tin thoại, số liệu và video và nó có thể phiên dịch giao thức giữa các mạng khácnhau

Theo Coppercom, Softswitch là tên gọi của một phương pháp mới trongchuyển mạch thoại có thể giúp giải quyết được các thiếu sót của các chuyển mạchtrong các tổng đài nội hạt truyền thống

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

Theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng chuyển mạch vật lý đượcthực hiện bởi cổng phương tiện Media Gateway (MG), còn xử lý cuộc gọi là chứcnăng của bộ điều khiển cổng phương tiện Media Gateway Controller (MGC).

Một số lý do chính cho thấy việc tách 2 chức năng trên là một giải pháp tốt:

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

Và phần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạngchuyển mạch kênh và mạng gói (áp dụng được với các dạng gói và môi trườngtruyền dẫn khác nhau)

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

- Cho phép các phần mềm thông minh của các nhà cung cấp dịch vụ điềukhiển từ xa thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng, một yếu tố quantrọng trong việc khai thác tiềm năng của mạng trong tương lai

2.2.2 Ưu điểm và ứng dụng của chuyển mạch mềm

Ưu điểm:

- Cho cơ hội mới về doanh thu:

Với công nghệ mạng cho phép hội tụ các ứng dụng thoại, số liệu, video cùngcông nghệ chuyển mạch mới, nhiều dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới được rađời Các dịch vụ này hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu cao hơn so với các dịch vụ thoạitruyền thống

Do sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm, có tính chất phân tán, các nhàcung cấp dịch vụ có thể cung cấp dịch vụ cho một nhóm nhỏ khách hàng, hay bất

cứ nơi nào và khi nào mà họ muốn

-Thời gian tiếp cận thị trường ngắn:

Do công nghệ chuyển mạch mới dựa trên phần mềm nên các dịch vụ mới ra

đời cũng dựa trên phần mềm Điều này làm cho việc triển khai các dịch vụ mới

cũng như nâng cấp dịch vụ đang cung cấp trở nên nhanh chóng hơn.

Ngoài ra nhà khai thác mạng có thể mua một dịch vụ mới từ nhà cung cấpthứ ba để triển khai nhanh chóng dịch vụ khách hàng yêu cầu Đây chính là mộttrong những đặc điểm khác biệt của mạng thế hệ sau NGN mà các mạng hiện tại

không có

-Khả năng thu hút khách hàng:

Cùng với việc đưa vào sử dụng mạng thế hệ mới, việc đưa vào sử dụngchuyển mạch mềm còn giới thiệu với khách hàng nhiều dịch vụ mới hấp dẫn đồngthời cho phép họ tự lựa chọn và kiểm soát các dịch vụ thông tin do mình sử dụng

-Giảm chi phí xây dựng mạng:

Chi phí xây dựng cho các hệ thống sử dụng chuyển mạch mềm là chi phí chophần mềm, không theo kiểu chi phí cho các cơ cấu chuyển mạch kênh trước đây

Do đó không đòi hỏi phải có vốn đầu tư ban đầu lớn mà chi phí xây dựng sẽ tăngtuyến tính theo nhu cầu và số lượng khách hàng

Các nhà khai thác có thể khởi đầu phục vụ cho một số lượng nhỏ khách hàngnhưng vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ thông qua các nhà khai thác lớn hơn Đây

là điểm khác biệt vì chuyển mạch truyền thống luôn được thiết kế với tập tính năng

và qui mô lớn hơn nhiều so với số lượng khách hàng và nhu cầu dịch vụ thực tế

-Giảm chi phí điều hành mạng:

Do phần mềm chuyển mạch thế hệ mới Softswitch cho phép khách hàng tự

lựa chọn và kiểm soát quá trình sử dụng dịch vụ của mình nên đã giúp cho công

việc của các nhà điều hành mạng được giảm đi một phần

Hơn thế nữa, khi sử dụng chuyển mạch mềm sẽ không còn các tổng đài lớntập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành Các chuyển mạch giờ đây sẽ

là các máy chủ đặt phân tán trong mạng và được điều khiển bởi các giao diện thânthiện với người dùng

- Sử dụng băng thông một cách hiệu quả:

Với mô hình truyền thống, hệ thống chuyển mạch sẽ thiết lập một kênh dànhriêng cho người gọi và người được gọi trong cuộc gọi thông thường Và kênh này

sẽ không được sử dụng cho mục đích nào khác trong suốt quá trình kết nối TuyTDM cho phép truyền nhiều kênh trên một trung kế nhưng kênh dành riêng vẫn sửdụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức yêu cầu thực tế vì tồn tại những khoảng lặngtrong quá trình đàm thoại

Khi đưa mạng thế hệ mới vào sử dụng, do mạng IP được sử dụng nên đã tận dụng được ưu điểm sử dụng băng thông hiệu quả

- Quản lý mạng hiệu quả:

Đó là do Softswitch cho phép giám sát và điều chỉnh hoạt động mạng theothời gian thực đồng thời có thể nâng cấp hay thay đổi cấu hình mạng từ xa Điềunày giúp cho các nhà điều hành quản lý mạng hiệu quả hơn

- Cải thiện dịch vụ:

Với khả năng cung cấp dịch vụ một cách dễ dàng đã giúp cho Softswitch

nhanh chóng được chấp nhận Bằng cách lắp đặt thêm một máy chủ ứng dụng

riêng mới (còn gọi là nâng cấp phần mềm chuyển mạch Softswitch) hay triển khaithêm một module của nhà cung cấp thứ 3, các nhà khai thác có thể cung cấp cácdịch vụ mới nhanh chóng hơn và giá thấp hơn so với chuyển mạch truyền thống

Ngoài ra chuyển mạch mềm còn hỗ trợ nhiều tính năng giúp nhà khai thácphân biệt dịch vụ cho từng khách hàng riêng lẻ

- Tiết kiệm không gian đặt thiết bị:

Softswitch cho phép các ứng dụng được thi hành tại bất cứ khu vực nào trênmạng Mạng có thể được sắp xếp 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 vụcung cấp các dịch vụ và tính năng mới không nhất thiết phải đặt tại cùng một nơitrên mạng

Hơn thế nữa các thành phần của mạng NGN, đặc biệt là các MGC sử dụng

chuyển mạch mềm Softswitch có kích thước nhỏ và có tính phân tán nên không

gian đặt thiết bị cũng gọn hơn

- Cung cấp môi trường tạo lập dịch vụ mềm dẻo:

Do dịch vụ được tạo ra nhờ phần mềm nên môi trường tạo lập dịch vụ mới

rất linh hoạt

- An toàn vốn đầu tư:

Do mạng NGN hoạt động trên nền hạ tầng cơ sở có sẵn nên các nhà khai

thác vẫn tiếp tục sử dụng mạng truyền thống đồng thời triển khai những dịch vụmới Điều này giúp nhà khai thác vừa thu hồi vốn đầu tư vào mạng cũ vừa thu lợinhuận từ dịch vụ do mạng mới cung cấp

Ứng dụng:

Chuyển mạch mềm Softswitch hiện nay, khi vẫn tận dụng mạng PSTN, được

sử dụng trong mạng công cộng để thay thế cho tổng đài cấp 4 (tandem switch) vàtrong mạng riêng Và phần mềm điều khiển chuyển mạch lúc này chỉ có nhiệm vụđơn giản là thiết lập và kết thúc cuộc gọi

Trong tương lai khi tiến lên mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụngSoftswitch sẽ thay thế cả các tổng đài nội hạt (lớp 5) Khi đó chuyển mạch mềmSoftswitch không chỉ thiết lập và xóa cuộc gọi mà sẽ thực hiện cả các chức năngphức tạp khác của một tổng đài lớp 5

2.3.Vị trí của chuyển mạch mềm trong mô hình phân lớp chúc năng của NGN

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

Softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN là lớp Điều khiển cuộc gọi

và báo hiệu (Call Control and Signaling Layer) Và các thực thể chức năng củaSoftswitch là MGC-F, CA-F, IW-F, R-F và A-F

Hình 2.2: Vị trí chuyển mạch mềm Softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN

2.4 Thành phần chính của chuyển mạch mềm :

Thành phần chính của chuyển mạch mềm Softswitch là bộ điều khiển cổngthiết bị Media Gateway Controller (MGC) Bên cạnh đó còn có các thành phầnkhác hỗ trợ hoạt động như: Signaling Gateway (SG), Media Gateway (MG), MediaServer (MS), Application Server (AS)/Feature Server (FS)

Trong đó Media Gateway là thành phần nằm trên lớp Media Layer,Signaling Gateway là thành phần ở trên cùng lớp với MGC; Media Server vàApplication Server/Feature Server nằm trên lớp Application and Service Layer

Cách kết nối các thành phần trên được thể hiện ở hình sau:

Hình 2.3: Kết nối MGC với các thành phần khác của mạng thế hệ sau NGN Ghi chú: các thiết bị thuộc mạng IP là các router, các chuyển mạch thuộc

mạng backbone để truyền tải các gói tin đi Trong khi đó mạng không IP (non IPnetwork) là mạng có các thiết bị đầu cuối không phải thuộc mạng IP và các mạng

vô tuyến không dây Ví dụ về các thiết bị đầu cuối không thuộc mạng IP: thiết bị

đầu cuối ISDN, IAD (Integrated Access Device) cho mạng DSL,

Một Media Gateway Controller có thể quản lý nhiều Media Gateway Hìnhtrên chỉ minh họa 1 MGC quản lý 1 MG Và một Media Gateway có thể nối đếnnhiều loại mạng khác nhau

2.4.1 Media Gateway Controller

MGC chính là thành phần chính của chuyển mạch mềm, và cũng thườngđược gọi là Softswitch, hay Call Agent Các chức năng chính của MGC được thểhiện trong hình sau: