Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng viettel mobile

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG VIETTEL MOBILE NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ : 62 – 50 - 70 ĐẶNG MẠNH CHIẾN Người hướng dẫn khoa học : TS NGUYỄN VŨ SƠN HÀ NỘI 2006 Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile THUẬT NGỮ VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT A AIN Advanced Intelligent Network Mạng thông minh cải tiến AS Application Server Ứng dụng máy chủ API Applicatoin Programing Interface Giao diện chương trình ứng dụng ARJ Admission Reject Từ chối truy nhập ARQ Admission Request Yêu cầu truy nhập ATM Asynchronous Tranfer Mode Phương thức truyền khụng đồng BAN Broadband Access Node Điểm truy nhập băng rộng BCF Bandwidth Confirm Xác nhận thay đổi băng thông BRJ Bandwidth Reject Từ chối thay đổi băng thông BRQ Bandwidth Request Yêu cầu thay đổi băng thông BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc CDR Call Detail Record Bản ghi chi tiết gọi CE Callee Thuê bao bị gọi CEX Callee switch Tổng đài bị gọi CR Caller Thuê bao gọi CRX Calling switch Tổng đài gọi CPL Call Processing Language Ngôn ngữ xử lý gọi CS Capability Set Khả thiết lập trạng thái Digital Signal Processor Bộ xử lý số tín hiệu Enterprise Network Mạng doanh nghiệp B C D DSP E EN F Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile FS Feature Server G GPRS General Packet Radio Service GK Gatekeeper GUI Graphic User Interface Dịch vụ vơ tuyến gói chung Giao diện đồ hoạ thân thiện người sử dụng Gateway Cổng nối (cổng vào) IAD Intergrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp IN Intelligent Network Mạng thông minh INAP Intelligent Network Application Phần ứng dụng mạng thông minh GW I Part IP Internet Protocol Giao thức Internet ISC International Softswitch Tên diễn đàn quốc tế chuyển Consortsium mạch Intergrated Service Digital Mạng số đa dịch vụ ISDN Network ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ISUP ISDN User Part Phần đối tượng sử dụng ISDN ITU International Telecommunication Liên đoàn viễn thông quốc tế Union ITU-T ITU Telecommunication chuẩn viễn thông ITU Standardization Sector IVR Interactive Voice Response Đáp ứng thoại tương tác Local Area Network Mạng cục Metropolitan Area Network Mạng khu vực đụ thị L LAN M MAN Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm MCU Multipoint Control Unit Thiết bị điều khiển đa điểm MG Media Gateway MGC Media Gateway Controller MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển Media Gateway MP Multipoint Processor Bộ xử lý đa điểm MPLS Multi-Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MS Media Server MSC Mobile-services Switching Center Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSF Multiservice Switching Forum Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ MSS MultiService Switching Systems Hệ thống chuyển mạch đa dịch vụ NGN Next Generation Network Mạng hệ sau NUP National User Part N O Open System Interconnection Mơ hình lien kết hệ thống mở PBX Private Branch Exchange Tổng đài doanh nghiệp PC Personal Computer Máy tính cá nhân PRI Primary Rate Interface (ISDN) Giao diện tốc độ sở ISDN PSTN Public Switched Telephone Mạng chuyển mạch thoại cụng cộng OSI P Network Q Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAS Remote Access Server Máy phục vụ truy nhập từ xa RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức thiết lập lưu trữ tài QoS R Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile nguyên mạng RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực RTP Realtime Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực Signalling Connection Control Phần điều khiển kết nối báo hiệu S SCCP Part SCP Service Control Point SCTP Stream Control Transmission Điểm điều khiển dịch vụ Protocol SG Signaling Gateway Cổng báo hiệu SIP Sesion Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SS7 Signaling System No.7 Hệ thống báo hiệu số STP Signaling Transfer Point Điểm truyền báo hiệu Transaction Capabilities Phần ứng dụng khả truyền dẫn T TCAP Application Part TCP Transmision Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian TUP Telephone User Part Phần người sử dụng điện thoại U UAS User Agent Server UDP User Datagram Protocol Giao thức liệu người dùng Voice over IP Thoại IP Wide Area Network Mạng diện rộng Extensible Mark Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng V VoIP W WAN X XML Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình mạng hệ sau…………………………………………….……11 Hình 1.2 - So sánh tăng trưởng băng thông mạng gói mạng TDM… 14 Hình 1.3 - Cấu trúc mạng báo hiệu mạng PSTN…………………………….16 Hình 2.1 – Cấu trúc mạng hệ sau…………………………………………… …23 Hình 2.2 – Softswitch mạng viễn thơng hệ sau……………………………25 Hình 2.3 - Vị trí Softswitch kiến trúc phân lớp NGN……………… 26 Hình 2.4 - Kết nối MGC với thành phần khác mạng NGN……………….27 Hình 2.5 - Các thành phần chức MGC…………………………………….31 Hình 2.6 - Các giao thức sử dụng thành phần…………………………… 32 10 Hình 2.7 - Kiến trúc PSTN NGN 35 11 Hình 2.8 - Cấu trúc chuyển mạch kênh chuyển mạch mềm…………………… 38 12 Hình 2.9 - Quá trình thực gọi sử dụng chuyển mạch kênh………… 42 13 Hình 2.11 - Quá trình thực gọi sử dụng chuyển mạch mềm ……… 42 14 Hình 3.1 – Hoạt động hệ thống chuyển mạch mềm……………………….43 15 Hình 3.2 – Mơ hình kiến trúc mạng NGN………………………………………… 45 16 Hình 3.3 – Quan hệ giao thức mạng……………………………… 48 17 Hình 3.4 - Mơ hình mạng H.323 đơn giản………………………………………….49 18 Hình 3.5 - Mạng H.323…………………………………………………………… 49 19 Hình 3.6 - Các giao thức thuộc H.323 49 20 Hình 3.7 - Chồng giao thức đầu cuối H.323…………………………………… 51 21 Hình 3.8 - Cấu tạo gateway…………………………………………………… 52 22 Hình 3.9 - Chồng giao thức Gateway…………………………………… 52 23 Hình 3.10 - Chức Gatekeeper……………………………………… 53 24 Hình 3.11 - Cấu tạo Multipoint Control Unit………………………………… 54 Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile 25 Hình 3.12 – Báo hiệu trực tiếp-Cùng gatekeeper………………………………… 61 26 Hình 3.13 – Các thành phần báo hiệu SIP……………………………………63 27 Hình 3.14 – Thiết lập chấm dứt gọi SIP…………………………… 65 28 Hình 3.15 - Vị trí giao thức…………………………………………… ….69 29 Hình 3.16 – Cấu trúc mạng SS7…………………………………………………….71 30 Hình 3.17 - Cấu trúc giao thức báo hiệu SS7………………………… … 72 31 Hình 3.18 – MG SG kết nối với PSTN………………………………………… 74 32 Hình 3.19 – Mơ hình chức SIGTRAN…………………………………… 76 33 Hình 4.1 Mơ hình tổng quan giải pháp Surpass………………………… ….….81 34 Hình 4.2 Surpass HiQ…………………………………………………………….…82 35 Hình 4.3 Các mức giao diện lập trình ứng dụng hiQ 4000…………………… 83 36 Hình 4.4 Cấu trúc hiQ 9200…………………………………………………… … 84 37 Hình 4.5 Sơ đồ mơ hình đầy đủ mạng NGN Alcatel……………………………… 87 38 Hình 4.6 Kiến trúc lớp Commworks 88 39 Hình 5.1 Dự kiến phát triển mạng Viettel Mobile 95 40 Hình 5.2 Cấu trúc mạng phân lớp .96 41 HÌnh 5.3 :Đề xuất mạng viettelMoble .98 42 Hình 5.4 Xây dựng cấu trúc mạng chuyển từ SS7oTDM sang Sigtran/SS7oIP 105 43 Hình 5.5 Lưu lượng hướng nội, ngoại mạng IP core 105 44 Hình 5.6 Kiến trúc mạng phân lớp…………………………………………… … 106 Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN 1.1.Mạng viễn thông Mạng viễn thông phương tiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu Mạng có nhiệm vụ cung cấp dịch vụ cho khách hàng Mạng viễn thông bao gồm thành phần chính: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, mơi trường truyền thiết bị đầu cuối Thiết bị chuyển mạch :gồm có tổng đài nội hạt tổng đài giang Các thuê bao nối vào tổng đài nội hạt tổng đài nội hạt nối vào tổng đài giang Nhờ thiết bị chuyển mạch mà đường truyền dẫn dùng chung mạng sử dụng cách kinh tế Thiết bị truyền dẫn : dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài, hay tổng đài để thực việc truyền đưa tín hiệu điện Thiết bị truyền dẫn chia làm hai loại: thiết bị truyền dẫn phía thuê bao thiết bị truyền dẫn cáp quang Thiết bị truyền dẫn phía th bao dùng mơi trường thường cáp kim loại, nhiên có số trường hợp môi trường truyền cáp quang vô tuyến Môi trường truyền : bao gồm truyền hữu tuyến vô tuyến Truyền hữu tuyến bao gồm cáp kim loại, cáp quang Truyền vô tuyến bao gồm vi ba, vệ tinh Thiết bị đầu cuối cho mạng thoại truyền thống gồm máy điện thoại, máy Fax, máy tính, tổng đài PABX 1.1.1.Các đặc điểm mạng viễn thông Các mạng viễn thơng có đặc điểm chung tồn cách riêng lẻ, ứng với loại dịch vụ thơng tin lại có loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile Xét góc độ dịch vụ gồm mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di động mạng truyền số liệu Xét góc độ kỹ thuật bao gồm mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng truy nhập, mạng báo hiệu mạng đồng PSTN (Public Switching Telephone Network) mạng chuyển mạch thoại công cộng PSTN phục vụ thoại bao gồm hai loại tổng đài: tổng đài nội hạt (cấp 5), tổng đài tandem (tổng đài giang nội hạt, cấp 4) Tổng đài tandem nối vào tổng đài Toll để giảm mức phân cấp Phương pháp nâng cấp tandem bổ sung cho nút ATM core Các ATM core cung cấp dịch vụ băng rộng cho thuê bao, đồng thời hợp mạng số liệu vào mạng chung ISDN Các tổng đài cấp cấp tổng đài loại lớn Các tổng đài có kiến trúc tập trung, cấu trúc phần mềm phần cứng độc quyền ISDN (Integrated Service Digital Network) mạng số tích hợp dịch vụ ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại phi thoại mạng xây dựng giao tiếp người sử dụng - mạng đa dịch vụ số giới hạn kết nối ISDN cung cấp nhiều ứng dụng khác bao gồm kết nối chuyển mạch không chuyển mạch Các kết nối chuyển mạch ISDN bao gồm nhiều chuyển mạch thực, chuyển mạch gói kết hợp chúng Các dịch vụ phải tương hợp với kết nối chuyển mạch số 64 kbit/s ISDN phải chứa thông minh để cung cấp cho dịch vụ, bảo dưỡng chức quản lý mạng, nhiên tính thơng minh khơng đủ vài dịch vụ cần tăng cường từ mạng từ thơng minh thích ứng thiết bị đầu cuối người sử dụng Sử dụng kiến trúc phân lớp làm đặc trưng truy xuất ISDN Truy xuất người sử dụng đến nguồn ISDN khác tùy thuộc vào dịch vụ yêu cầu tình trạng ISDN quốc gia PSDN (Public Switching Data Network) mạng chuyển mạch số liệu công cộng PSDN chủ yếu cung cấp dịch vụ số liệu Mạng PSDN bao gồm PoP (Point of Presence) thiết bị truy nhập từ xa Hiện PSDN phát triển với tốc độ nhanh bùng nổ dịch vụ Internet mạng riêng ảo (Virtual Private Network) Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom) mạng cung cấp dịch vụ thoại tương tự PSTN qua đường truy nhập vô tuyến Mạng chuyển mạch dựa công nghệ ghép kênh phân thời gian công nghệ ghép kênh phân tần số Các thành phần mạng là: BSC (Base Station Controller), BTS Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile (Base Transfer Station), HLR (Home Location Register), VLR ( Visitor Location Register) MS ( Mobile Subscriber) 1.1.2.Những hạn chế mạng Viễn thông Như có nhiều loại mạng khác nhau, mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác Như hệ thống mạng viễn thơng có nhiều nhược điểm mà quan trọng là: o Chỉ truyền dịch vụ độc lập tương ứng với mạng o Thiếu mềm dẻo: Sự đời công nghệ ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu Ngồi ra, xuất nhiều dịch vụ truyền thơng tương lai mà chưa dự đoán được, loại dịch vụ có tốc độ truyền khác Ta dễ dàng nhận thấy mạng khó thích nghi với địi hỏi o Kém hiệu việc bảo dưỡng, vận hành sử dụng tài nguyên Tài nguyên sẵn có mạng chia sẻ cho mạng khác sử dụng Đứng trước tình hình phát triển mạng viễn thông nay, nhà khai thác viễn thông nhận thấy "sự hội tụ mạng PSTN mạng PSDN" chắn xảy Họ cần có sở hạ tầng cung cấp cho dịch vụ (tương tự - số, băng hẹp - băng rộng, -đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng vận hành, đồng thời hỗ trợ dịch vụ mạng 1.2 Mạng Viễn thông hệ (Next Generation Network) 1.2.1.Định nghĩa Cho tới nay, tổ chức viễn thông quốc tế cung nhà cung cấp thiết bị viễn thông giới quan tâm nghiên cứu chiến lược phát triển NGN chưa có định nghĩa cụ thể xác cho mạng NGN Do định nghĩa mạng NGN nêu bao hàm hết chi tiết mạng hệ mới, tương đối khái niệm chung đề cập đến NGN Bắt nguồn từ phát triển công nghệ thông tin, cơng nghệ chuyển mạch gói cơng nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin hệ (NGN) đời mạng có sở hạ tầng thơng tin dựa cơng nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile 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 5.2.2 Yêu cầu việc chuyển đổi kiến trúc mạng Viettel Mobile đề xuất bước tiến đến mạng phân lớp 5.2.2.1 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 khơng có khác biệt lớn dịng 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 5.2.2.2 Các yêu cầu với MGW MSS Server • Những yêu cầu thiết bị MGW: Tính chuẩn giao diện kết nối: Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile - 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 - 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 Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile - 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 soát thiết bị liên quan mà đảm bảo thơng thoại bình thường khơng gây ảnh hưởng lớn đến hệ thống - Một RNC/BSC kết nối với nhiều MGW thiết bị MSC Server kiểm soát, giải pháp khơng có ảnh hưởng hay yêu 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 trị 2G TMSC, MGW trợ giúp G.711, G.723, G.726, G.729 AMR thông 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 mơi 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 Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile 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 - 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 thơng 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 khơng thể liên lạc được, tin ngắn gửi bên nhận sẵn sàng.Dịch vụ nâng cấp cách gửi thơng 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: Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile 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 công việc sau: - Nhận tính codec di động - 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 M-MGw có giọng nói ghi mã phát Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile 5.2.2.3 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 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 Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile PSTN/ Other PLMN MSC/ GMS MSC/ GMS MSC/ GMS MSC- MSC- TDM IP Hình 5.4 Xây dựng cấu trúc mạng chuyển từ SS7oTDM sang Sigtran/SS7oIP 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 MSC-S MGw MSC-S IP Hình 5.5 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, bắt đầu xây dựng mạng 3G Hà Nội TP Hồ Chí Minh Thời điểm: Q4/2009 Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile 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 thơng qua MSC-S/MGw 11 Chuyển tồn các kết nối lại Node dùng TDM sang IP Lúc mạng mạng phân lớp Kết q trình chuyển đổi mạng khơng 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 PST PSTN/ISD N PLMN O&M CS PS O&M SS7 Network BSS Legal Interception Center 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 5.6 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 Hơn nữa, phương thức TrFO TFO nâng cao chất lượng giảm chi phí mặt đầu tư truyền dẫn mạng cách đáng kể Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile KẾT LUẬN Với xu phát triển nhanh loại hình dịch vụ mạng viễn thông, 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) công nghệ (chuyển mạch gói) Điều khơng thể diễn hạ tầng sở thơng tin mà cịn diễn công 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 Q trình khơng tách rời chiến lược đại hố mạng lưới hồn thiện mơ hình khai thác, quản lý Cần đẩy mạnh cơng 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 Để bắt kịp không bị động việc tiếp cận ứng dụng công nghệ mạng viễn thông, Tổng công ty Viễn thông Quân đội mà đại diện Công ty Điện thoại Di động Viettel Mobile có kế hoạch phát triển mạng chuyển dần sang mạng hệ Đó mạng thơng tin dựa cơng nghệ gói để triển khai nhanh chóng loại hình dịch vụ khác dựa hội tụ thoại số liệu cố định di động Quá trình chuyển đổi lên mạng hệ q trình lâu dài địi hỏi nhiều thay đổi khơng mặt cơng nghệ mà cịn cần có thay đổi cách thức quản lý điều hành mạng Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU THUẬT NGỮ VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN 1.1.Mạng viễn thông 1.1.1.Các đặc điểm mạng viễn thông 1.1.2.Những hạn chế mạng Viễn thông 1.2 Mạng Viễn thông hệ (Next Generation Network) 1.2.1.Định nghĩa 1.2.2.Đặc điểm mạng NGN 10 1.2.3.Những vấn đề cần quan tâm phát triển NGN 12 1.3 Xu hướng đời công nghệ chuyển mạch mềm 13 1.3.1 Sự phát triển nhu cầu dịch vụ liệu 13 1.3.2 Những hạn chế công nghệ tổng đài điện tử chuyển mạch kênh 14 1.3.2.1 Giá thành chuyển mạch tổng đài nội hạt 15 1.3.2.2 Khơng có phân biệt dịch vụ 15 1.3.2.3 Những giới hạn phát triển mạng 15 1.3.2.4 Khó khăn triển khai dịch vụ 17 1.3.3 Môi trường cạnh tranh lĩnh vực viễn thông 18 1.3.4 Sự đời công nghệ chuyển mạch mềm 19 CHƯƠNG II 22 CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM 22 2.1 Giới thiệu chung 22 2.2.Công nghệ chuyển mạch mềm 24 2.2.1 Định nghĩa Softswitch 24 2.2.2 Vị trí chuyển mạch mềm NGN 26 2.2.3 Các thành phần Softswitch 26 2.2.3.1 Signaling Gateway - SG 27 Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile 2.2.3.2 Media Gateway - MG 28 2.2.3.3 Media Server - MS 29 2.2.3.4 Application Server (AS)/Feature Server (FS) 30 2.2.4 Media Gateway Controller 30 2.2.5 Hoạt động chuyển mạch mềm 32 2.2.6 Ưu điểm Softswitch 34 2.3 So sánh Chuyển mạch mềm Chuyển mạch kênh 35 2.3.1 Đặc tính chuyển mạch 35 2.3.2 Cấu trúc chuyển mạch 39 2.3.3 Quá trình chuyển mạch 41 CHƯƠNG III 43 KIẾN TRÚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA SOFTSWITCH 43 3.1 Mơ hình kiến trúc mạng chức Softswitch 43 3.2 Các giao thức điều khiển báo hiệu 48 3.2.1 Giao thức H.323 48 3.2.1.1 Giới thiệu chung 48 3.2.1.2 Các thành phần H.323 49 3.2.1.3 Các giao thức thuộc H323 55 3.2.1.4 Hoạt động H.323 trường hợp cụ thể 58 3.2.2 Giao thức thức khởi tạo phiên SIP (Session Initiation Protocol) 61 3.2.2.1 Giới thiệu 61 3.2.2.2 Các chức SIP 62 3.2.2.3 Cấu trúc thành phần mạng sử dụng báo hiệu SIP 62 3.2.2.4 Hoạt động SIP trường hợp cụ thể 64 3.2.3 So sánh H.323 SIP 65 3.2.4 Giao tiếp dịch vụ qua H323 SIP 67 3.2.4.1 SIP với vai trò kết nối dịch vụ 67 3.2.4.2 Sử dụng SIP cho giao tiếp dịch vụ chuyển mạch mềm 67 3.2.5 Giao thức MGCP 68 Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile 3.2.5.1 Tổng quan MGCP 68 3.2.5.2 Ví trí MGCP NGN 69 3.2.6 MEGACO 70 3.3 Giao tiếp báo hiệu chuyển mạch mềm với mạng SS7 71 3.3.1 Báo hiệu SS7 mạng PSTN 71 3.3.2 Liên kết báo hiệu mạng SS7 chuyển mạch mềm 74 3.3.2.1 Giao thức SIGTRAN (SIGnalling TRANsport) 75 3.3.2.2 Các giao thức hỗ trợ truyền tin SS7 qua mạng IP SIGTRAN 76 Chương IV 80 SẢN PHẨM VÀ GIẢI PHÁP SOFTSWITCH 80 CỦA MỘT SỐ HÃNG 80 4.1.Giải pháp Softswitch Siemens 80 4.1.1.Giải pháp dòng sản phẩm hiQ Siemens 80 4.1.1.1.hiQ 9200 Softswitch 82 4.1.1.2 hiQ 4000 Open Service Platform 82 4.1.1.3 hiQ 10 Radius Server 83 4.1.1.4 Database Server (LDAP) 83 4.1.1.5.hiQ 20 Registration and Routing Server (H323 Gatekeeper) 83 4.1.1.6.hiQ 6200 SIP Server 83 4.1.2 hiQ 9200 Softswitch 84 4.1.3.Kết luận 85 4.2.Giải pháp chuyển mạch mềm Alcatel 85 4.3.Sản phẩm chuyển mạch mềm CommWorks 88 4.3.1.Kiến trúc lớp Commworks 88 4.3.2.Các module Softswitch 89 4.3.2.1 Các Session Agent 89 4.3.2.2 Back- end Servers 91 4.3.3.Kết luận 92 CHƯƠNG V Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM TRONG MẠNG VIETTEL MOBILE 93 5.1 Hiện trạng mạng Viettel Mobile 93 5.1.1.Nhận định, đánh giá phát triển thị trường di động-Xu hướng phát triển công nghệ mạng lõi dịch vụ di động giới 94 5.1.2 Dự kiến vấn đề phát triển mạng Viettel Mobile 94 5.2 Đề xuất kiến trúc mạng ViettelMobile 95 5.2.1.Kiến trúc mạng phân lớp 95 5.2.1.1 Lý việc lựa chọn kiến trúc mạng phân lớp 96 5.2.1.2 Các yếu tố thúc đẩy việc triển khai kiến trúc mạng phân lớp 98 5.2.2 Yêu cầu việc chuyển đổi kiến trúc mạng Viettel Mobile đề xuất bước tiến đến mạng phân lớp 99 5.2.2.1 Yêu cầu việc chuyển đổi: 99 5.2.2.2 Các yêu cầu với MGW MSS Server 99 5.2.2.3 Đánh giá phương án triển khai Softswitch mạng Viettel Mobile 104 giai đoạn 2006- 2010 104 KẾT LUẬN 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………… 108 Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile LỜI NÓI ĐẦU Bắt nguồn từ phát triển cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ chuyển mạch gói công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin hệ sau (NGN) đời mạng có sở hạ tầng thông tin dựa công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ cách đa dạng nhanh chóng, đáp ứng hội tụ thoại số liệu, cố định di động; bước phát triển tất yếu mạng viễn thông Chuyển mạch trái tim mạng viễn thông nào, cho phép hai thuê bao kết nối thực gọi Cũng việc phát triển mạng viễn thông hướng tới mạng hệ mới, chuyển mạch mềm - Softswitch xu hướng phát triển tất yếu cho chuyển mạch tương lai Softswitch thực việc chuyển mạch phần mềm Nhưng phải phần mềm thực chức chuyển mạch Softswitch? Tất nhiên khơng đơn giản chí ý nghĩa khái niệm lại vấn đề tranh cãi nhà nghiên cứu tương lai mạng viễn thơng, phần mơ hồ Tuy nhiên lợi ích Softswitch ngày chứng minh Mục đích đồ án đưa nhìn tổng quát công nghệ chuyển mạch mềm Nội dung đồ án bao gồm khái niệm chuyển mạch mềm, đặc điểm kĩ thuật, giao thức sử dụng, ứng dụng của chuyển mạch mềm mạng di động ViettelMobile Tôi xin trân trọng cảm ơn Tiến sĩ Nguyễn Vũ Sơn, khoa Điện Tử - Viễn Thông trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cung cấp kiến thức tận tình hướng dẫn, giúp đỡ suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Cũng xin cảm ơn đồng chí lãnh đạo cơng ty Điện thoại di động Viettel Mobile nhiệt tình hướng dẫn giúp tơi hồn thành đồ án Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2006 Học viên thực Đặng Mạnh Chiến Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile TÀI LIỆU THAM KHẢO Implementation of Signaling Gateway between Telephone Network and the Internet by Jussi Savola, Lappeenranta University of Technology, Department of Information Technology MSc Thesis 1996 R Jain, Networking Trends and Their Impact, Technical Report, Ohio State University, 1999 http://www.cis.ohio-state.edu/~jain/cis788-99 J Mambretti and A Schmidt, Next-Generation Internet: Creating Advanced Networks and Services, John Wiley & Sons, 1999 ETSI, Conclusions from the NGN Starter Group (NGN-SG), DRAFT Version 0.4, 1/10/2001 Alcatel NGN technology, www.alcatel.pl/download/pdf_tech/bcg.pdf Đề tài “Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch mềm (softswitch): cấu trúc khả nghiên cứu phát triển việt nam” - Phòng Chuyển mạch, Học viện Bưu Viễn thơng Các giao diện kết nối NGN – Ngô Đức Hiến - Nhà xuất Bưu điện - 2005 MSS Workshop Viettel Nortel - Multiservice Switch http://www.nortel.com Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Mạnh Chiến ... khoa học Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM 2.1 Giới thiệu chung Trong trình hoạt động, chuyển mạch kênh bộc lộ yếu điểm... Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile Để hiểu rõ khác đặc tính chuyển mạch mềm chuyển mạch kênh, so sánh theo số tiêu trí sau: • Phương thức chuyển mạch Như tên gọi nó, chuyển mạch. .. Đặng Mạnh Chiến Công nghệ chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viettel Mobile Hình 2.9 - Quá trình thực gọi sử dụng chuyển mạch kênh Hình 2.11 - Quá trình thực gọi sử dụng chuyển mạch mềm Luận văn thạc