Nghiên cứu và phát triển ứng dụng công nghệ chuyển mạch mềm trong mạng di đông 3g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -X—W - NGUYỄN HÙNG CƯỜNG NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM TRONG MẠNG DI ĐÔNG 3G LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HÀ NỘI – 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -X—W - NGUYỄN HÙNG CƯỜNG NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM TRONG MẠNG DI ĐÔNG 3G Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN VĂN ĐỨC HÀ NỘI - 2011 Luận văn thạc sỹ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ Khoa học nghiên cứu thực hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Đức Các kết tham khảo từ nguồn tài liệu cơng trình nghiên cứu khoa học khác trích dẫn đầy đủ Nếu có sai phạm quyền, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước nhà trường Nguyễn Hùng Cường Mục lục Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                           Luận văn thạc sỹ CHƯƠNG I 13 TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN 13 1.1.Mạng viễn thông 13 1.1.1.Các đặc điểm mạng viễn thông 13 1.1.2.Những hạn chế mạng Viễn thông 15 1.2 Mạng Viễn thông hệ (Next Generation Network) 15 1.2.1.Định nghĩa 15 1.2.2.Đặc điểm mạng NGN 16 1.2.3.Những vấn đề cần quan tâm phát triển NGN 18 1.3 Xu hướng đời công nghệ chuyển mạch mềm 20 1.3.1 Sự phát triển nhu cầu dịch vụ liệu 20 1.3.2 Những hạn chế công nghệ tổng đài điện tử chuyển mạch kênh 20 1.3.3 Môi trường cạnh tranh lĩnh vực viễn thông 24 1.3.4 Sự đời công nghệ chuyển mạch mềm 26 CHƯƠNG II 29 CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM 29 2.1 Giới thiệu chung 29 2.2.Công nghệ chuyển mạch mềm 31 2.2.1 Định nghĩa Softswitch 31 2.2.2 Vị trí chuyển mạch mềm NGN 33 2.2.3 Các thành phần Softswitch 34 2.2.4 Media Gateway Controller 39 2.2.5 Hoạt động chuyển mạch mềm 41 2.2.6 Ưu điểm Softswitch 43 2.3 So sánh Chuyển mạch mềm Chuyển mạch kênh 44 2.3.1 Đặc tính chuyển mạch 44 2.3.2 Cấu trúc chuyển mạch 48 2.3.3 Quá trình chuyển mạch 51 CHƯƠNG III 53 KIẾN TRÚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA SOFTSWITCH 53 3.1 Mô hình kiến trúc mạng chức Softswitch 53 3.2 Các giao thức điều khiển báo hiệu 58 Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                           Luận văn thạc sỹ 3.2.1 Giao thức H.323 59 3.2.2 Giao thức thức khởi tạo phiên SIP (Session Initiation Protocol) 74 3.2.3 So sánh H.323 SIP 77 3.2.4 Giao tiếp dịch vụ qua H323 SIP 80 3.2.5 Giao thức MGCP 81 3.2.6 MEGACO 83 3.3 Giao tiếp báo hiệu chuyển mạch mềm với mạng SS7 84 3.3.1 Báo hiệu SS7 mạng PSTN 84 3.3.2 Liên kết báo hiệu mạng SS7 chuyển mạch mềm 87 CHƯƠNG IV 93 ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ 93 CHUYỂN MẠCH MỀM TẠI VIỆT NAM 93 4.1.1.Nhận định, đánh giá phát triển thị trường di động-Xu hướng phát triển công nghệ mạng lõi dịch vụ di động giới 93 4.1.2 Dự kiến vấn đề phát triển mạng 3G 94 4.2 Đề xuất kiến trúc mạng 3G tai Việt Nam 95 4.2.1.Kiến trúc mạng phân lớp 95 Ưu điểm nhược điểm kiến trúc mạng không phân lớp: 96 Ưu điểm nhược điểm kiến trúc mạng phân lớp: 97 4.2.2 Yêu cầu việc chuyển đổi kiến trúc mạng 3G đề xuất bước tiến đến mạng phân lớp 99 • Những yêu cầu thiết bị MGW: 100 • Những yêu cầu Thiết bị MSC Server/ VLR 102 KẾT LUẬN 108 Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                           Luận văn thạc sỹ Mục lục hình minh họa Hình 1.1 Mơ hình mạng hệ sau 18 Hình 1.2 - Cấu trúc mạng báo hiệu mạng PSTN 23 Hình 2.1 – Cấu trúc mạng hệ sau 30 Hình 2.2 – Softswitch mạng viễn thông hệ sau 32 Hình 2.3 - Vị trí Softswitch kiến trúc phân lớp NGN 34 Hình 2.4 - Kết nối MGC với thành phần khác mạng NGN 35 Hình 2.5 - Các thành phần chức MGC 39 Hình 2.6 - Các giao thức sử dụng thành phần 41 Hình 2.7 - Kiến trúc PSTN NGN 44 Hình 2.8 - Cấu trúc chuyển mạch kênh chuyển mạch mềm 49 Hình 2.9 - Quá trình thực gọi sử dụng chuyển mạch kênh 52 Hình 2.10 - Quá trình thực gọi sử dụng chuyển mạch mềm 52 Hình 3.1 – Hoạt động hệ thống chuyển mạch mềm 53 Hình 3.2 – Mơ hình kiến trúc mạng NGN 56 Hình 3.3 – Quan hệ giao thức mạng 59 Hình 3.4 - Mơ hình mạng H.323 đơn giản 61 Hình 3.5 - Mạng H.323 61 Hình 3.6 - Các giao thức thuộc H.323 61 Hình 3.7 - Chồng giao thức đầu cuối H.323 62 Hình 3.8 - Cấu tạo gateway 63 Hình 3.9 - Chồng giao thức Gateway 63 Hình 3.10 - Chức Gatekeeper 64 Hình 3.11 - Cấu tạo Multipoint Control Unit 66 Hình 3.12 – Báo hiệu trực tiếp-Cùng gatekeeper 73 Hình 3.13 – Các thành phần báo hiệu SIP 75 Hình 3.14 – Thiết lập chấm dứt gọi SIP 77 Hình 3.15 - Vị trí giao thức 82 Hình 3.16 – Cấu trúc mạng SS7 84 Hình 3.17 - Cấu trúc giao thức báo hiệu SS7 85 Hình 3.18 – MG SG kết nối với PSTN 87 Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                           Luận văn thạc sỹ Hình 3.19 – Mơ hình chức SIGTRAN 89 Hình 4.1 Dự kiến phát triển mạng Việt Nam 95 Hình 4.2 Cấu trúc mạng phân lớp 96 HÌnh 4.3 :Đề xuất cấu trúc mạng 3G 98 Mục lục bảng biểu Bảng 2.1 - Sự khác chuyển mạch mềm chuyển mạch kênh 51 Bảng 3.1 So sánh H.323 SIP 79 Danh mục từ viết tắt CE Channel Element CHAP PPP Challenge Handshake Authentication Protocol DCS Digital Cellular Switch Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                           Luận văn thạc sỹ DFI Digital Facilities Interface DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DNS Domain Name Server DRC Dynamic Rate Control DS Direct Spreading DUP Data User Part E1 Digital Data Circuit Operation at 2,048 Mbps E3 Digital Data Circuit Operation at 34,368 Mbps ECPC Executive Cellular Processor Complex EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution EIR Equipment Identity Register ESCAM Extended Supplemental Channel Assignment Message EV-DO EVolution Data Only EV-DV EVolution Data and Voice EVM 1x EV-DO Modem EVRC Enhanced Variable Rate Codec FA Foreign Agent FDMA Frequency Division Multiple Access FEC Forward Error Correction FH Frequency Hopping FRPH Frame Relay Protocol handler GoS Grade of Service GPRS General Position System Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                           Luận văn thạc sỹ GPS Global System for Mobile communication GSM Global System for Mobile communication HA Home Agent HDLC High Level Data Link Cotrol Protocol HLR Home Location Register HTML Hyper Text Markup Language HTTP Hyper Text Trasfer Protocol IMEI International Mobile Equipment Identity IMSI International Mobile Subscriber Identity IP Internet Protocol IPsec IP security IS Interim Standard ISDN Intergrated Services Digital Network ISO International Standardization Organization ISP Internet Service Provider ISUP ISDN User Part ITU International Telecommunications Union ITU-T International Telecommunication Union-Telecom sector IUP Isdn User Part IWF Inter Working Function LNA Low Noise Amplifer LUP Location Update Protocol MAC Medium Access Control Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                           Luận văn thạc sỹ MAP Mobile Application Part MDN Mobile Application Part MIP Mobile Directory Number MMS Multimedia Message Service MN-ID Mobile Node Identifier MPM MSC/VLR Processing Module MS Mobile Station MSC Mobile Switch Center MSC Mobile Services Switching Center MSM Message Switching Module MTBF Mean Time Between Failure MTP Message Tranfer Part MTTR Mean Time To Repair NAI Network Access Identifier NAS Network Access Sercer NMS Network Management Subsystem OMC Operation and Maintenance Center PCF Packet Control Function PCU Power Converter Unit PDN Packet Data Network Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                           Luận văn thạc sỹ Cùng với việc xây dựng kiến trúc mạng phân lớp, việc phát triển mạng vô tuyến tiến hành song song CS Split CS Split CS domain CS Split CS domain IMS CS domain IMS PS domain PS domain PS domain WCDMA PS domain HSDPA, WiMAX IP EDGE 2006 2007 2008 - 2010 TDM - GSM,EGPRS - 2011… - All-IP - IP/MPLS - WCDMA, WiMAX Hình 4.1 Dự kiến phát triển mạng Việt Nam 4.2 Đề xuất kiến trúc mạng 3G tai Việt Nam 4.2.1.Kiến trúc mạng phân lớp Mạng lõi di động 2G 2.5G ngày thường mạng ngang hàng, nghĩa chức điều khiển, chuyển mạch ứng dụng tích hợp phần tử Với xuất khái niệm mạng phân lớp, chức tách biệt, thấp lớp chuyển mạch, lớp điều khiển lớp ứng dụng - Lớp điều khiển: Lớp điều khiển đặt phần tử gọi Network Server (MSC Server, HLR, AUC, EIR ) Các server có chức thực bảo mật, quản lý di động, thiết lập giải phóng gọi, Các server liên lạc với phần tử mạng khác giao thức chuẩn lớp ISUP, MAP, BICC MSC-Server điều khiển MGw đưa chức tài nguyên cần thiết cho gọi Giao thức sử dụng H.248 (MGCP) - Mạng kết nối: Mạng kết nối mạng phân tán dùng để chuyển mạch gọi Phần tử MGw MGw dùng để thiết lập kết nối người Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        95    Luận văn thạc sỹ dùng cần chuyển đổi công nghệ chuyển tải khác (TDM, ATM, IP) MGw thực việc xử lý liệu người dùng mã hoá/giải mã thoại, khử tiếng vọng Tài nguyên cho gọi phân bố nhiều MGw, ví dụ MSC-Server điều khiển nhiều MGw cho gọi Các phần tử mạng phân lớp chạy mạng IP (Mobile Backbone Packet Network) Services/application Service Capability Servers Application Servers Application Servers MSC SGSN Server Server Control Connectivity HLR/AuC/FNR GMSC/Transit Server SGW PSTN/ ISDN MGW MGW GSM Internet Intranets EDGE WCDMA Control User Data Hình 4.2 Cấu trúc mạng phân lớp MPBN dùng riêng cho mạng phân lớp dùng chung với mạng GPRS/CS hay kết hợp nhiều loại mạng khác (OSS, Billing 4.2.1.1 Lý việc lựa chọn kiến trúc mạng phân lớp Ưu điểm nhược điểm kiến trúc mạng không phân lớp: Với dự đoán phát triển thuê bao di động năm tới, việc mở rộng mạng Viettel Mobile, có mạng lõi, tất yếu Việc thiết lập tổng đài tỉnh có lưu lượng lớn biện pháp phải tính đến để giảm chi phí đầu tư mặt truyền Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        96    Luận văn thạc sỹ dẫn Do số phần tử chuyển mạch mạng lõi ngày nhiều, phải tính đến việc trang bị thiết bị chuyển mạch trung gian (GMSC/TSC) để kết nối phần tử mạng với kết nối với phần tử mạng ngồi Việc phát triển mạng lõi theo cơng nghệ chuyển mạch kênh truyền thống cho ta khả dễ dàng cơng tác vận hành khai thác cơng nghệ cũ, ngồi cơng nghệ triển khai rộng rãi giới, có tính ổn định cao Tuy nhiên, tồn việc đầu tư kéo theo mạng truyền dẫn lớn, đấu nối phức tạp, chi phí tốn phải xây dựng mạng truyền dẫn TDM dựa kênh có tốc độ nhỏ 64kbps dùng cho gọi 16kbps Cũng vấn đề khơng tương thích tốc độ nên mạng di động ln có phần tử tương thích tốc độ TC Đây phần tử làm góp phần làm suy giảm chất lượng thoại Ngoài ra, xu hướng phát triển giới, tương lai dần mạng chuyển mạch kênh Khi tất dịch vụ viễn thơng chạy IP, khơng cịn ranh giới di động, cố định Ưu điểm nhược điểm kiến trúc mạng phân lớp: Mạng phân lớp có đặc tính phân tán hệ thống chuyển mạch số node mạng điều khiển xử lý gọi số trạm trung tâm Các MGw đặt trạm Remote (vd: đặt vài BSC tỉnh) cho phép chuyển mạch lưu lượng nội vùng Mặc dù có phụ thuộc vào vùng địa lý, nhìn chung phần lớn lưu lượng sinh kết thúc vùng ta tiết kiệm lượng lớn đầu tư cho truyền dẫn Số trạm trung tâm gồm phần tử lớp Điều khiển cho ta khả tiết kiệm mặt điện tiêu thụ, tiền xây dựng mặt nhà trạm trình vận hành khai thác Các phần tử thuộc lớp Kết nối lớp Điều khiển định cỡ độc lập mạng mở rộng cách dễ dàng thời điểm tuỳ thuộc vào đặc tính lưu lượng vùng Hơn nữa, độc lập cho phép lớp nâng cấp độc lập Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        97    Luận văn thạc sỹ Các giải pháp TFO, TrFO thoại nén sử dụng Tùy vào cơng nghệ truy nhập (GSM/EDGE hay WCDMA), tiếng nói truyền dạng mã hóa từ đầu cuối tới đầu cuối hay chi phần mạng Với TFO, chất lượng thoại nâng lên đáng kể đặc biệt với thoại mã hoá tốc độ thấp (HR, AMR HR) Ngoài ra, giải pháp TrFO cơng nghệ truyền dẫn IP có khả tiết kiệm băng thơng lên tới 80% mạng phân lớp hoàn chỉnh Về nhược điểm kiến trúc mạng phân lớp, công nghệ mới, chưa triển khai nhiều giới nên khó đánh giá tính chín muồi, khả tương thích với hệ thống có Mặt khác, dung lượng thiết bị nhỏ trở ngại không nhỏ nhà khai thác lớn muốn thay đổi hệ thống có Kiến trúc mạng phân lớp cơng nghệ nên giá thành cịn cao, bên cạnh việc nâng cao kiến thức để nhân viên vận hành làm quen với công nghệ viễn thông mạng IP khó khăn HÌnh 4.3 :Đề xuất cấu trúc mạng 3G Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        98    Luận văn thạc sỹ Từ phân tích trên, ta thấy việc lựa chọn kiến trúc mạng phân lớp lấy tảng truyền dẫn công nghệ IP giải pháp tiết kiệm, chất lượng phù hợp với xu hướng chung giới 4.2.1.2 Các yếu tố thúc đẩy việc triển khai kiến trúc mạng phân lớp Chi phí đầu tư truyền dẫn lớn Triển khai 3G Cần thêm dung lượng chuyển mạch: MGw giải pháp tối ưu nhằm chuyển mạch gọi nội hạt Cần tiết kiệm tối đa mặt nhân lực trình vận hành khai thác: cần số nhân viên đủ lực đảm bảo khả vận hành mạng lớn đặc tính quản lý, điều khiển tập trung mạng phân lớp Truyền thoại mã hóa qua mạng di động mà đảm bảo chất lượng thoại: tính TrFO đảm bảo tiết kiệm truyền dẫn TFO nâng cao chất lượng thoại, kết hợp tính TFO/TrFO Interworking cho ta khả chuyển thoại mã hóa xuyên qua mạng di động Truyền VoIP mà đảm bảo Chất lượng Dịch vụ (QoS) dịch vụ đa phương tiện khác: IMS 4.2.2 Yêu cầu việc chuyển đổi kiến trúc mạng 3G đề xuất bước tiến đến mạng phân lớp 4.2.2.1 Yêu cầu việc chuyển đổi: Mỗi bước phát triển phải đưa mạng gần với kiến trúc mạng phân lớp Chuyển đổi theo bước rõ ràng: có giải pháp ràng buộc trình chuyển đổi, bước phát triển mạng phải tuân theo khuyến nghị 3GPP, tương thích với cơng nghệ GSM công nghệ tương lai; thử nghiệm, triển khai thành công giới; đảm bảo Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        99    Luận văn thạc sỹ khơng có khác biệt lớn dòng sản phẩm thị truờng; thời điểm tiến hành nâng cấp, phát triển mạng lưới Quá trình chuyển đổi không làm gián đoạn dịch vụ mạng Đảo bảo việc tái sử dụng tối đa với tài nguyên sẵn có Các bước trình phát triển mạng phải riêng biệt, phức tạp chi phí phải giảm thiểu để khơng có chênh lệch so với mạng truyền thống 4.2.2.2 Các yêu cầu với MGW MSS Server • Những yêu cầu thiết bị MGW: Tính chuẩn giao diện kết nối: - MGW đòi hỏi dung lượng lớn (>=Erl) hỗ trợ đủ giao diện - MGW phải cung cấp giao diện chuẩn mở Điều có nghĩa hỗ trợ kết nối hệ thống hãng khác mà vân đảm bảo hoạt động an toàn Giao diện Mc tuân theo 3GPP TS 29.232 giao thức H.248/SCTP/IP, H.248/UDB/IP MGW hỗ trợ giao diện Nb qua IP TDM - MGW hỗ trợ ATM dùng để truyền tải RNC tới SGSN hai RNCs thông qua MGW - MGW kết nối với hệ thống MSC hoạt động (G)MMGW hợp với (G)MSC Server mạng lưới GSM -Thiết bị chuyển mã MGW hỗ trợ: Đối với GSM: - GSM FR - GSM Full Rate (13.0 kBit/s) - GSM HR - GSM Half Rate (5.6 kBit/s) - GSM EFR - GSM Enhanced Full Rate (12.2 kBit/s) - FR AMR - Full Rate Adaptive Multi-Rate - HR AMR - Half Rate Adaptive Multi-Rate Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        100    Luận văn thạc sỹ - FR AMR - WB - Full Rate Adaptive Multi-Rate Wideband Đối với kết nối mạng PSTN: - G.711Ц- law A- law (64 kBit/s) - G 723 (5.3 kBit/s) - G 726 (40,32,16 kBit/s) - G.279 (8 kBit/s) - Dịch vụ gửi Fax ứng dụng GSM mạng UMTS, bao gồm Fax tự động dịch vụ fax/ thư giọng nói khác Chúng cho phép thực fax với trạm di động (MS) mạng GSM PLMN, thiết lập trình kết nối Fax PSTN/ISDN GSM PLMN mạng GSM PLMN - Mạng lõi hỗ trợ TFO (Tandem Free Operation) TFO trợ giúp codec EFR, AMR FR - MGW yêu cầu phải có Echo Canceller Echo Canceller đuợc huỷ bỏ điểm cuối PSTN echo có từ thiết bị đầu cuối di động (echo âm thanh) MGW hỗ trợ chức nâng cao chất lượng thoai EC (Huỷ bỏ điều khiển âm giọng), AEC (Điều khiển âm thanh), VAD, BNR, CNG, DJB, EFC, GC, LPC NS - MWG hỗ trợ multiparty conferencing - Nén thoại giao diện Nb:MGW hỗ trợ việc truyền thoại mã hoá AMR EFR qua ATM hay IP giao diện Nb Khả kết nối - MGW hoạt động VMSC, GMSC TMSC mạng lưới UMTS GSM - Một MGW nối với nhiều thiết bị MSC - Server; Những thiết bị MSC hoạt động theo phương thức load sharing Khi thiết bị gặp cố, thiết bị cịn lại kiểm sốt thiết bị liên quan mà đảm bảo thông thoại bình thường khơng gây ảnh hưởng lớn đến hệ thống Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        101    Luận văn thạc sỹ - Một RNC/BSC kết nối với nhiều MGW thiết bị MSC Server kiểm soát, giải pháp khơng có ảnh hưởng hay u cầu thay đổi BSS/UTRAN - MGW đề xuất hỗ trợ giao diện Nb dựa phương diện IP cung cấp giao diện phần cứng PE/GE/POS - Có vai trò 2G TMSC, MGW trợ giúp G.711, G.723, G.726, G.729 AMR thơng qua IP - Có vai trị 2G VMSC, MGW trợ giúp G.711và AMR thơng qua IP - Có vai trị 3G V/GMSC, MGW trợ giúp G.711, AMR AMR2 thông qua IP - MGW đề xuất trợ giúp truyền qua vệ tinh giao diện Mc Nb Đặc điểm nâng cao tính linh hoạt kết nối MGW giúp MGW phù hợp với môi trường địa lý khác bao quát khoảng cách dài - Kết nối qua ATM (TDM đến chuyển đổi mạch ATM): Tính kết nối cho phép việc thiết lập Kết nối kênh ảo ATM (VC) thông qua MGW, điều khiển việc chuyển mạch kết nối AAL2 Việc hỗ trợ MGW loại bỏ nhu cầu thiết bị chuyển mạch ATM chuyên dụng và/hoặc sử dụng kết nối chuyên dụng vào mục đích khác - Signaling over IP: MGW phải hỗ trợ SIGTRAN, giải pháp dựa MTP3 User Adaptation Layer (như M3UA, IETF RFC 3332 nâng cấp 3GPP TS 29.202) giao thức Stream Control Protocol (SCTP, IETF RFC 2960 IETF RFC 3309) • Những yêu cầu Thiết bị MSC Server/ VLR - MSC Server bao gồm tính VLR, GMSC-S TMSC-S (Thiết bị MSC chuyển tiếp) MSC Server/ VLR đề xuất tuân theo tất tiêu chuẩn kỹ thuật ETSI GSM 3GPP Thiết bị MSC Server đề xuất cung cấp nhiều giao diện tiêu chuẩn mở Nó truy cập vào mạng lưới truy cập radio GSM UMTS lúc - MSC Server trợ giúp ISUP v2 theo ITU-T Recommendations Q.761 - Q 764 (03/93) ETS 300 356-1 (02/1995) bổ sung Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        102    Luận văn thạc sỹ - MSC Server trợ giúp nhóm giao thức SIGTRAN,SCTP theo RFC 2960,M2UA theo RFC 3331, giúp M3UA theo RFC 3332, BICC theo ITU-T Tin nhắn BICC chuyển qua mạng IP - MSC Server với MGW cung cấp giao diện A để trợ giúp kết nối mạng GSM - Giao thức giao diện Mc MSC-S H.248, để nâng cao tính hiệu việc truyền tin nhắn, tầng giao thức tương thích H.248/ SCTP/IP - MSC server trợ giúp Personalized Ring Back Tones - Báo gọi nhỡ: MSC Server cung cấp tính cần thiết để thông báo cho bên gọi gọi nhỡ máy bận liên lạc không sử dụng dịch vụ gửi mail băng giọng nói gửi gọi Một tin ngắn bao gồm số người gọi gửi tự động đến người nhận Nếu số máy gọi đến liên lạc được, tin ngắn gửi bên nhận sẵn sàng.Dịch vụ nâng cấp cách gửi thông báo đến người gọi thông báo bên nhận gọi thông báo gọi lỡ bên nhận sẵn sàng Tính ứng dụng cho dịch vụ viễn thông âm giọng trợ giúp âm giọng không sử dụng trường hợp số máy gọi đăng ký thuê bao tới Số cá nhân đơn lẻ (SPN) số máy gọi bị khoá Calling Line Indentification (CLIR) - Khả nén thoại mạng lõi: Thiết bị MSC Server sử dụng Bộ điều khiển chuyển mã ngồi dải thơng quy trình mã hố tín hiệu BICC CS2 để truyền tải loại codec tối ưu lựa chọn cho gọi thoại Cơ chế OoBTC thiết bị MSC Server MGW xử lý máy người sử dụng Trong MGw xử lý giao thức máy người sử dụng cung cấp việc chuyển mã giọng nói yêu cầu, thiết bị MSC Server thực lựa chọn tối ưu loại/phương thức codec sử dụng máy người sử dụng Trong thiết bị MSC Server, chế OoBTC xử lý cơng việc sau: - Nhận tính codec di động Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        103    Luận văn thạc sỹ - Tạo danh sách codec - Chèn codec giọng nói yêu cầu - Lựa chọn codec AMR2 với phương thức codec lựa chọn (ở tất nơi lưu lượng tồn tại, trái với PCM 64kbps) Để giảm thiểu dải thông kênh truyền cho gọi tới/từ mạng ngồi (ví dụ: PSTN hay PLMN khác) mạng lõi chuyển mạch gói tin IP ATM Tuy nhiên lợi dải thơng kênh truyền chất lượng giọng nói bị giảm Do nhà khai thác có lựa chọn để định xem liệu nén nên áp dụng cho trường hợp gọi - Tính tương tác TFO/TrFO kết hợp chế TFO OoBTC kiến trúc mạng lõi phân lớp GSM WCDMA Thiết bị MSC Server sử dụng OoBTC để lựa chọn codec tốt nhât cho gọi suốt trình thực gọi Thiết bị MSC lựa chọn codec tốt yêu cầu MGw kết nối vào chuyển mã codec với TFO Giọng nói ghi mã truyền ghi đơn vị bit nhỏ hơncủa PCM việc liên kết TFO BSC MMGw có giọng nói ghi mã phát 4.2.2.3 Đánh giá phương án triển khai Softswitch mạng Viettel Mobile giai đoạn 2006- 2010 Triển khai thử nghiệm MSS site: Viettel Mobile sẵn sàng cho thử nghiệm, 01 hệ thống MSS lắp đặt GVM thức hoạt động vào cuối Q4/2006 Mua 06 MSC/VLR phục vụ cho lưu lượng tăng thêm năm tiếp tục sử HNMSC1, HMMSC1, DNMSC1 MSC truyền thống GMSC/STP truyền thống: Việc không mua GMSC truyền thống biện pháp tránh lãng phí sau phần tử khơng cịn làm chức GMSC, ta sử dụng chúng cho kết nối 2G thời điểm (khi cần chuyển khẩn cấp Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        104    Luận văn thạc sỹ BSC để giảm tải cho MSC khác, qui hoạch lại mạng ), GMSC muốn kết nối BSC, ta phải nâng cấp phần mềm, bên cạnh ta qui hoạch lại kết nối liên mạng Cùng thời điểm này, triển khai EDGE Thời điểm: Q1/2007 Mua 03 (MSC-S + MGw), cho phía Bắc, miền Trung, cho phía Nam phục vụ cho số thuê bao tăng thêm năm 2007 Trong giai đoạn cần chuyển số BSCs từ MSC/GMSC/STP sang MSC-S/MGw nhằm phân tải tổng đài mạng Vị trí đặt MGw Hải Phịng Cần Thơ Thời điểm: Q2/07 Xây dưng mạng IP/MPLS nhằm phục vụ cho phát triển kiến trúc mạng phân lớp Mạng dùng đồng thời cho CS PS, đồng thời dụng chung với mạng có ứng dụng khác nhau: VoIP, Internet Tuy nhiên việc định cỡ mạng đa dịch vụ cần phải tiến hành đồng bộ, có tính dài hạn độ ổn định cao Thời điểm: Q1/2008 Mua card GARP để chuyển toàn phần tử sử dụng báo hiệu SS7oTDM sang Sigtran/SS7oIP Thời điểm: Q3/2008 PSTN/ Other PLMN MSC/ GMS MSC/ GMS MSC/ GMS MSC- MSC- TDM IP Hình 4.4 Xây dựng cấu trúc mạng chuyển từ SS7oTDM sang Sigtran/SS7oIP Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        105    Luận văn thạc sỹ Mua thêm MGw MSC-S để chuyển tất lưu lượng transit (cả nội mạng ngoại mạng) thành IP Kết thúc giai đoạn cấu trúc mạng có dạng Thời điểm: Q1/2009 PSTN/ Other PLMN MGw MGw MGw MSC-S MSC-S IP Hình 4.5 Lưu lượng hướng nội, ngoại mạng IP core Triển khai tính MSC in Pool: Có thể mua MSC-S cần thiết Thời điểm: Q3/2009 Triển khai Gb/IP, xây dựng mạng 3G Hà Nội TP Hồ Chí Minh Thời điểm: Q4/2009 Chuyển đổi MSC/VLR thành MSC/VLR MSC-Server + mua MGw để phục vụ cho việc phát triển mạng lưới Mở rộng mạng 3G tỉnh thành trọng điểm Thời điểm thực việc chuyển đổi từ phụ thuộc vào tốc độ phát triển mặt thuê bao mạng 10 Chuyển toàn kết nối A BSC 2G với NSS thông qua MSCS/MGw 11 Chuyển tồn các kết nối cịn lại Node dùng TDM sang IP Lúc mạng mạng phân lớp Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        106    Luận văn thạc sỹ Kết trình chuyển đổi mạng không phân lớp sang mạng phân lớp Target Network-Physical View Split Architecture SCOPE Convergence of GSM, GPRS,O&M, Internal LAN for both payload and signaling traffic over a single packet Core Legal Interception Center O&M CS PS O&M SS7 Network BSS PST PSTN/ISD N PLMN MG Corporate Networks Service Network Primary Site BS PST PSTN/ PLMN STM Sec Site Secondary Site MG BS IP backbone BS IP backbone BS RN Conc Site BSS ISP Internet BSS Corporate Networks Hình 4.6 Kiến trúc mạng phân lớp Kết trình chuyển đổi ta mạng phân lớp Đây kiến trúc mạng tiết kiệm đáng kể mặt truyền dẫn Bên cạnh đó, mạng có tính tập trung điều khiển mang lại khả dễ dàng quản lý, tiết kiệm chi phí vận hành khai thác Tính Pool cho phép mạng hoạt động tình trạng an tồn cao với chi phí thấp cho dự phịng Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        107    Luận văn thạc sỹ KẾT LUẬN Với xu phát triển nhanh loại hình dịch vụ mạng viễn thơng, đặc biệt mạng Internet hội tụ thoại số liệu tất yếu Có thể nói cơng nghệ thể ngày rõ nét đặc tính ưu việt Giai đoạn giai đoạn chuyển giao giữc công nghệ cũ (chuyển mạch kênh) cơng nghệ (chuyển mạch gói) Điều khơng thể diễn hạ tầng sở thông tin mà cịn diễn cơng ty khai thác dịch vụ, hãng cung cấp dịch vụ viễn thông Mạng hệ sau NGN mục tiêu cần hướng tới mạng viễn thông đại Động lực để phát triển NGN khả công nghệ nhu cầu thị trường Công nghệ kỹ thuật mã hoá tốc độ thấp, xử lý phân tán ODP, tích hợp máy tính truyền thống CTI Nhu cầu dịch vụ bùng nổ Internet dịch vụ IP , kinh doanh điện tử dịch vụ phi thoại tốc độ cao Quá trình triển khai kéo dài nhiều năm, tuỳ thuộc vào nhu cầu dịch vụ lực mạng lưới Quá trình khơng tách rời chiến lược đại hố mạng lưới hồn thiện mơ hình khai thác, quản lý Cần đẩy mạnh công tác dự báo nhu cầu dịch vụ cho khu vực thuê bao để đảm bảo hiệu đầu tư Mặt khác cần phải lựa chọn số địa điểm để triển khai thử nghiệm để kiểm tra độ tin cậy, tính tương thích, khả cung cấp dịch vụ Marketing Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        108    Luận văn thạc sỹ Tài liệu tham khảo [1] “Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch mềm (softswitch): cấu trúc khả nghiên cứu phát triển Việt Nam”, báo cáo đề tài khoa học công nghệ 093-2001TCT-RDP-VT-40, Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện, 2002 [2] R Jain, Networking Trends and Their Impact, Technical Report, Ohio State University, 1999, Http://www.cis ohio-state.edu/~jain/cis 788-99 [3]http://www.tapchibcvt.vn [4]Nguyễn Văn Đức Vũ Văn Yêm, Thông tin vô tuyến, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 Nguyễn Hùng Cường ‐ Khóa 2009                                                                        109    ... lượng cao Trong thiết bị trung tâm mạng 3G chuyển mạch mền hay gọi Softswtich Do nghiên cứu phát triển ứng dụng công nghệ chuyển mạch mềm mạng 3G nội dung luận văn - Lịch sử nghiên cứu: Hệ thống...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -X—W - NGUYỄN HÙNG CƯỜNG NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM TRONG MẠNG DI ĐÔNG 3G Chuyên ngành: Kỹ... mới, sử dụng công nghệ để đánh vào điểm yếu họ Mạng đa dịch vụ triển khai phải cho phép đổi liên tục ứng dụng dịch vụ giải khó khăn 1.3.4 Sự đời công nghệ chuyển mạch mềm Như biết, công nghệ liên