chuyen mach mem
Đề Tài: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm MỤC LỤC CHƯƠNG 3: Bản chất và những ứng dụng chính của chuyển mạch mềm trong mạng NGN Việt Nam 4 1.1 Nhược điểm của chuyển mạch kênh .5 1.2 Sự ra đời của chuyển mạch mềm 6 2.1 Thành phần chính của chuyển mạch mềm 9 2.1.1Media Gateway Controller (MGC) 9 2.1.1.1 Giao thức Megaco/H.248 12 2.1.1.2 Giao thức SIP 13 2.1.2 Media Gateway (MG) .14 2.1.3 Signalling Gateway (SG) .16 2.1.4 Media Server (MS) 16 2.2 Khái quát hoạt động của chuyển mạch mềm Softswitch 17 2.3 Ưu điểm của chuyển mạch mềm 19 2.4 Vấn đề bảo mật 20 2.4.1 Các thành phần về bảo mật 21 2.4.2 Các vấn đề cần bảo mật 22 2.4.3 Các giải pháp tạm thời .23 2.5 So sánh chuyển mạch mềm và chuyển mạch kênh .24 3.3 Các ứng dụng chính của chuyển mạch mềm 28 3.3.1 Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway (giảm tải Internet) 28 3.3.2 Giảm tải các tổng đài chuyển tiếp .28 Nhóm 8 1 GVHD: ThS Huỳnh Trung Phúc Đề Tài: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt AS Application Server Máy chủ ứng dụng FS Feature Server Máy chủ đa năng IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi ngược Fourier rời rạc IP Internet Protocol Giao thức Internet LAN Local Area Network Mạng vựng cục bộ MG Media Gateway Cổng phương tiện MGC Media Gateway Controller Cổng điều khiển phương tiện NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới Nhóm 8 2 GVHD: ThS Huỳnh Trung Phúc Đề Tài: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng QoS Qualities of Service Chất lượng dịch vụ SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiờn VoIP Voice Over IP Thoại qua IP LỜI NÓI ĐẦU rong thời gian gần đây nhu cầu sử dụng các dịch vụ viễn thông của con người đặc biệt phát triển với nhiều loại hình khác nhau. Trong hoàn cảnh đó mạng viễn thông thế hệ sau (NGN) đã ra đời. Mạng NGN là một mạng có tính kiến trúc đồng nhất dựa trên nền chuyển mạch gói. T Được xây dựng trên tiêu chí mở, các giao thức chuẩn và giao diện thân thiện, NGN đáp ứng được hầu hết các nhu cầu của nhiều đối tượng sử dụng: doanh nghiệp, văn phòng, kết nối giữa các mạng máy tính v.v . Với tính thông minh, mạng NGN cũng tạo tiền đề cho các bước phát triển của công nghệ mạng, các dịch vụ mới trong tương lai và là chìa khoá giải mã cho công nghệ truyền thông tương lai, đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu kinh doanh. Hệ thống chuyển mạch thế hệ sau ra đời với công nghệ dựa trên chuyển mạch mềm ( Softswitch ) sẽ dần thay thế hệ thống chuyển mạch hiện tại. Chuyển mạch mềm là hệ thống mở hiện đại, nó sử dụng giao thức mới thích hợp. Quá trình thực hiện chuyển mạch mềm gặp một thách thức lớn đó là việc có rất nhiều giao thức khác nhau được đưa ra cho hệ thống. Vì thế việc lựa chọn các giao thức thích hợp để triển khai là một vấn đề rất quan trọng. Chuyên đề được chia làm 3 chương: Nhóm 8 3 GVHD: ThS Huỳnh Trung Phúc Đề Tài: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm CHƯƠNG I: Giới thiệu về công nghệ chuyện mạch mềm CHƯƠNG 2: Cấu trúc của chuyển mạch mềm CHƯƠNG 3: Bản chất và những ứng dụng chính của chuyển mạch mềm trong mạng NGN Việt Nam Do hiểu biết về kiến thức chuyên ngành của nhóm còn nhiều hạn chế, nên nội dung của đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm chúng em rất mong nhận được sự góp ý và đánh giá từ phía Thầy, để giúp cho đề tài của nhóm chúng em được hoàn thiện hơn. Nhóm 08 xin chân thành cảm ơn Thầy. Nhóm 8 4 GVHD: ThS Huỳnh Trung Phúc Chuyên đề: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM 1.1 Nhược điểm của chuyển mạch kênh Trong quá trình hoạt động, chuyển mạch kênh đã bộc lộ những yếu điểm của mình. Sau đây là những nhược điểm chính của chuyển mạch kênh: Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt: Việc đầu tư một tổng đài nội hạt lớn với chi phí cao cho vùng có vài ngàn thuê bao là không kinh tế do đó các tổng đài thường được lắp đặt cho vùng có số lượng thuê bao lớn. Ngoài ra nhà cung cấp dịch vụ còn phải xem xét đến chi phí truyền dẫn và chi phí trên một đường dây thuê bao và việc lắp đặt tổng đài tại nơi đó có kinh tế, đem lại lợi nhuận hay không. Dịch vụ không đa dạng, không có sự phân biệt dịch vụ cho các khách hàng khác nhau. Đó là do các tổng đài chuyển mạch truyền thống cung cấp cùng một tập các tính năng của dịch vụ cho các khách hàng khác nhau. Hơn thế nữa việc phát triển và triển khai một dịch vụ mới phụ thuộc nhiều vào nhà sản xuất, rất tốn kém và mất một thời gian dài. Hạn chế về kiến trúc mạng, do đó khó khăn trong việc phát triển mạng. Đó là do trong cơ cấu chuyển mạch, thông tin thoại đều tồn tại dưới dạng các dòng 64kbps nên không thể đáp ứng cho các dịch vụ mới có dung lượng lớn hơn. Và do trong chuyển mạch kênh đầu vào và đầu ra được nối cố định với nhau nên việc định tuyến cuộc gọi và xử lý đặc tính của cuộc gọi có mối liên kết chặt chẽ với phần cứng chuyển mạch. Hay nói cách khác phần mềm điều khiển trong chuyển mạch kênh phụ thuộc rất nhiều vào phần cứng. Ngoài ra khi một tổng đài được sản xuất thì dung lượng của nó là không đổi. Do đó khi mở rộng dung lượng nhiều khi đòi hỏi đến việc phải tăng số cấp chuyển mạch, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc đồng bộ, báo hiệu cùng nhiều vấn đề phức tạp khác. Nhóm 8 5 GVHD: ThS Huỳnh Trung Phúc Chuyên đề: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm 1.2 Sự ra đời của chuyển mạch mềm Chuyển mạch mềm (softswitching) là khái niệm tương đối mới, xuất hiện lần đầu tiên vào khoảng năm 1995. Bản thân khái niệm chuyển mạch mềm đã gây nhiều tranh cãi, bởi nhiều nhà cung cấp thiết bị khẳng định sản phẩm của họ đã hỗ trợ chuyển mạch mềm, trong khi thực tế không hoàn toàn như vậy. Như vậy, nói một cách ngắn gọn chuyển mạch mềm là: Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói (như VoIP chẳng hạn), và không chuyển mạch trực tiếp các cuộc gọi PSTN (mặc dù có thể hỗ trợ các đầu cuối analog như máy điện thoại thông thường). Phần mềm hệ thống chạy trên các 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 . 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 các 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. 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. 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, 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. Nhóm 8 6 GVHD: ThS Huỳnh Trung Phúc Chuyên đề: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm Hiện tại, các tổng đài chạy các phần mềm này trên các bộ xử lý được thiết kế có quan hệ chặt chẽ với cơ cấu chuyển mạch. Trong tương lai chúng ta muốn triển khai điện thoại nội hạt trên nền mạng thuần tuý chuyển mạch gói, mặc dù quá trình chuyển đổi đòi hỏi chúng ta phải làm việc với một mạng lai xử lý cả thông tin thoại kênh và gói trong nhiều năm tới. Tuy nhiên, việc các tổng đài nội hạt không thể làm việc trực tiếp với thông tin dạng gói là trở ngại chính trong quá trình chuyển đổi. Một giải pháp cho vấn đề này, mà chúng ta có thể hình dung ra, là các thiết bị lai có thể chuyển mạch được cả thông tin dạng kênh và dạng gói, cùng với những phần mềm cần thiết để xử lý cuộc gọi được cài đặt trong nó. Trong khi phương pháp tiếp cận này có thể giúp ta giải quyết vấn đề trong thời kỳ chuyển đổi, nó vẫn không giúp được ta giảm giá thành cũng như không mang lại khả năng tạo sự khác biệt về dịch vụ. Trong thuật ngữ của chuyển mạch mềm, chức năng chuyển mạch ở phần vật lý do MG (Media Gateway) đảm nhiệm, còn phần điều khiển cuộc gọi thuộc về bộ MGC (Media Gateway Controller). Có một số lý do chính mà dựa vào đó người ta tin rằng phân chia hai chức năng là giải pháp tốt nhất: • Tạo cơ hội cho một số công ty nhỏ và linh hoạt vốn vẫn chỉ tập trung vào các phần mềm xử lý cuộc gọi, phần mềm chuyển mạch gói gây được ảnh hưởng trong ngành công nghiệp viễn thông giống như các nhà cung cấp 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 trên rất nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạng chuyển mạch kênh và mạng gói sử dụng các khuôn dạng gói và phương thức truyền dẫn khác nhau. • Là động lực cho các hệ điều hành, các môi trường máy tính chuẩn, tiết kiệm đáng kể trong việc phát triển 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 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. Nhóm 8 7 GVHD: ThS Huỳnh Trung Phúc Chuyên đề: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm Mô hình thường thấy hiện nay là: một mạng tổng đài TDM cấp thấp nhất (cấp 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 tới tổng đài chuyển tiếp cấp cao hơn . Khi một cuộc gọi diễn ra giữa hai tổng đài cấp thấp, 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 thông qua tổng đài chuyển tiếp. Một số cuộc gọi (ví dụ như truy nhập 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 cũng đã được cải tiến rất nhiều nhằm phục vụ các ứng dụng thoại, tuy nhiên vẫn có một số giới hạn: • 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 để 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 được trong những giờ cao điểm, và những giờ cao điểm này lại khác nhau trong các vùng của mạng. • Nếu có nhiều tổng đài chuyển tiếp trong mạng, mỗi tổng đài đó lại nối với một nhóm các tổng đài nội hạt, cuộc gọi có thể phải chuyển qua nhiều tổng đài chuyển tiếp để đến được nơi lưu giữ tài nguyên mạng (như trong trường hợp dịch vụ hộp thư thoại). CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM Nhóm 8 8 GVHD: ThS Huỳnh Trung Phúc Chuyên đề: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm 2.1 Thành phần chính của chuyển mạch mềm Thành phần chính của chuyển mạch mềm là bộ điều khiển cổng thiết bị Media Gateway Controller (MGC). Bên cạnh đó còn có các thành phần khác hỗ trợ hoạt động như : • Signaling Gateway (SG). • Media Gateway (MG). • Media Server (MS). • Application Server(AS). • Feature Server(FS). Hình 2.1: Cấu trúc của chuyển mạch mềm 2.1.1 Media Gateway Controller (MGC) MGC là đơn vị chức năng cơ bản của chuyển mạch mềm, và cũng thường được gọi là Call Agent hay Bộ điều khiển cổng (Gateway Controller), hay chuyển mạch mềm. Hình 2.2 trình bày kết nối của MGC với các thành phần khác của mạng NGN. Nhóm 8 9 GVHD: ThS Huỳnh Trung Phúc Chuyên đề: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm MGC điều khiển xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện truyền thông. MGC điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Ngoài ra còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS. MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau như PSTN, SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau. Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho chuyển mạch mềm. Hình 2.2: Kết nối MGC với các thành phần khác của mạng NGN Một MGC có thể quản lý nhiều MG. Hình 2.3 chỉ minh hoạ MGC quản lý MG, MG có thể nối đến nhiều loại mạng khác nhau. CA-F và IW-F là 2 chức năng con của MGC-F, CA-F được kích hoạt khi MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi. Và IW-F được kích hoạt khi MGC-F thực hiện báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau. Riêng thực thể chức năng Inter-operator Manager có nhiệm vụ liên lạc, trao đổi thông tin giữa các MGC với nhau. Nhóm 8 10 GVHD: ThS Huỳnh Trung Phúc . thống chuyển mạch thế hệ sau ra đời với công nghệ dựa trên chuyển mạch mềm ( Softswitch ) sẽ dần thay thế hệ thống chuyển mạch hiện tại. Chuyển mạch mềm. Trung Phúc Chuyên đề: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM 1.1 Nhược điểm của chuyển mạch kênh Trong