1.1 Hoạt động của mạng PSTN hiện tại.
Hiện tại , mạng PSTN sử dụng công nghệ chuyển mạch kênh để truyền thông tin từ đầu cuối đến đầu cuối. Với chuyển mạch kênh , ta dùng kỹ thuật ghép kênh phân thời gian TDM (Time Division Multiplex) . Quá trình chuyển mạch thoại trong PSTN chính là sự chuyển mạc các khe thời gian (time slot).
Có 2 dạng chuyển mạch khe thời gian là chuyển mạch thời gian và chuyển mạch không gian , trên thực tế 2 dạng này đợc kết hợp để tạo ra chuyển mạch nhiều tầng. Hỗ trợ hoạt động trong mạng cung cấp dịch vụ thoại là báo hiệu R2 và báo hiệu số 7. Hiện nay , hầu hết mạng PSTN đều dùng báo hiệu số 7 (SS7). SS7 là báo hiệu sử dụng 1 kênh riêng để truyền thông tin báo hiệu mọi cuộc gọi , thờng là khe thời gian 16 đối với khung 24 khe thời gian (theo chuẩn Châu Âu).
Thông thờng báo hiệu số 7 đợc tích hợp sẵn trong các tổng đài trên mạng. Do đó các tổng đài chuyển mạch còn đóng vai trò là các điểm báo hiệu STP (Signaling Transfer Point) trong mạng SS7.
Trớc khi quá trình truyền thoại thực sự xảy ra , quá trình báo hiệu sẽ diễn ra trớc. Khi có 1 thuê bao nhấc máy , quá trình báo hiệu sẽ bắt đầu diễn ra trên 1 kênh ấn định trớc. Cho đến khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì quá trình thiết lập cuộc gọi sẽ kết thúc , kênh thoại sẽ đợc thiết lập (thông qua các khe thời gian còn rỗi , trừ khe 0 và khe 16 ) và quá trình đàm thoại bắt đầu. Khi có 1 bên gác máy , quá trình báo hiệu kết thúc , cuộc gọi bắt đầu và kênh thoại cũng nh quá trình báo hiệu dành cho cuộc gọi này chỉ thật sự đợc giải phóng khi bên còn lại gác máy.
1.2 Nhợc điểm của mạng chuyển mạch kênh.
Mạng PSTN ngày nay nói chung đáp ứng đợc rất tốt nhu cầu dịch vụ thoại của khách hàng. Tuy nhiên trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ thoại còn có nhiều vấn đề cha đợc giải quyết một các thực sự thoả đáng, cha nói đến những dịch vụ mới nh truyền số liệu...
Trong mạng chuyển mạch kênh ngày nay, chỉ có các khách hàng cỡ vừa và lớn đợc hởng lợi từ sự cạnh tranh trong thị trờng dịch vụ viễn thông, họ có thể thuê một số luồng E1 để đáp ứng nhu cầu của mình. Các khách hàng doanh nghiệp nhỏ, cỡ 16 line trở xuống đợc hởng rất ít u đãi. Trong khi đó thị trờng các khách hàng nhỏ mang lại lợi nhuận khá lớn cho các nhà khai thác dịch vụ. Các nhà khai thác vẫn thu đợc rất nhiều từ các cuộc gọi nội hạt thời
gian ngắn, từ các cuộc gọi đờng dài, và từ các dịch vụ tuỳ chọn khác nh Voicemail. Hiện nay, tất cả các dịch vụ thoại nội hạt đều đợc cung cấp thông qua các tổng đài nội hạt theo công nghệ chuyển mạch kênh, bởi vì chẳng có giải pháp nào khác. Chính điều này là cản trở đối với sự phát triển của dịch vụ, bởi 3 nguyên nhân chính sau đây:
Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt.
Thị trờng thiết bị chuyển mạch nội hạt do một số nhà sản xuất lớn kiểm soát và họ thu lợi nhuận lớn từ thị trờng này. Các tổng đài nội hạt của các nhà sản xuất này đợc thiết kế để phục vụ hàng chục ngàn, thậm chí hàng trăm ngàn thuê bao. Trong khi khả năng mở rộng của các chuyển mạch này không có gì phải nghi ngờ, nhng chúng lại hoàn toàn không thích hợp để triển khai phục vụ cho vài ngàn ngời, bởi vì giá thành thiết bị cao. Mức thấp nhất của một tổng đài nội hạt thờng ở khoảng vài triệu USD, một số tiền rất lớn có thể làm nản lòng các nhà cung cấp dịch vụ, buộc họ chỉ dám tham gia vào các thị trờng lớn nhất. Cũng có một vài nhà cung cấp đã thử tham gia thị trờng cấp 2 và cấp 3 với chuyển mạch kênh bằng cách thiết lập một tổng đài chuyển mạch để phục vụ một vài thành phố. Chuyển mạch đợc phân chia một cách logic thành nhiều mã vùng, mỗi thành phố có một hoặc nhiều mã, và kết nối tới các mạng truy nhập nội vùng tại mỗi thành phố bằng các trung kế. Tuy rằng, phơng pháp tiếp cận này giảm đợc chi phí trên một đờng dây thuê bao, nhng tiết kiệm chi phí cho phần cứng chuyển mạch thì đổi lại phải chịu một chi phí truyền dẫn đáng kể khi thông tin đợc truyền tới tổng đài rồi lại đợc truyền ngợc trở lại thành phố nơi nó xuất phát.
Nếu có những giải pháp cho tổng đài nội hạt chỉ đòi hỏi chi phí thấp hơn nhiều so với tổng đài chuyển mạch kênh thì tính cạnh tranh trong thị trờng này sẽ đợc kích thích, ngời đợc hởng lợi tất nhiên sẽ là khách hàng với nhiều sự lựa chọn hơn và giá cớc thấp hơn.
Không có sự phân biệt dịch vụ.
Các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt cung cấp cùng một tập tính năng cho các dịch vụ tuỳ chọn, ví dụ nh đợi cuộc gọi đến, chuyển cuộc gọi, xác định số chủ gọi, hạn chế cuộc gọi ... Phần lớn các dịch vụ này đã tồn tại từ nhiều năm, các dịch vụ hoàn toàn mới tơng đối hiếm. Một phần bởi vì sẽ rất tốn kém khi phát triển và thử nghiệm các dịch vụ mới, một phần cũng bởi vì tập các dịch vụ hiện có đã bao hàm hầu hết các khả năng mà một khách hàng có thể nghĩ ra và thực hiện trên các nút bấm điện thoại của mình.
Do các nhà khai thác dịch vụ cạnh tranh và các nhà khai thác cấp trên 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. Trong trờng hợp đó, cách duy nhất để các nhà khai thác cạnh tranh thu hút khách hàng là giảm giá cớc.
Chỉ tạo sự chênh lệch về mặt giá cả vốn đã không phải là một chiến lợc kinh doanh dài hạn tốt trong lĩnh vực viễn thông. Nếu có những giải pháp chuyển mạch nội hạt nào đó cho phép tạo ra các dịch vụ thật sự mới và hấp dẫn thì các nhà khai thác sẽ có cơ hội tạo sự khác biệt về mặt dịch vụ chứ không chỉ về giá cớc. Đó có lẽ mới là một viễn cảnh thật sự tơi sáng về lợi nhuận và về sự thu hút khách hàng.
Những giới hạn trong phát triển mạng.
Các tổng đài chuyển mạch nội hạt đều sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh. Trong cơ cấu chuyển mạch, thông tin thoại tồn tại dới dạng các dòng số 64Kbps, tại các cổng vào và ra của chuyển mạch, các dòng số 64K này đợc dồn/tách kênh theo thời gian vào các luồng số tốc độ cao. Quá trình định tuyến và điều khiển cuộc gọi liên hệ chặt chẽ với cơ cấu chuyển mạch.
Nh đã nói ở trên, những lợi ích về mặt kinh tế của thoại gói đang thúc đẩy sự phát triển của cả mạng truy nhập và mạng đờng trục từ chuyển mạch kênh sang gói. Và bởi vì thoại gói đang dần đợc chấp nhận rộng rãi trong cả mạng truy nhập và mạng đờng trục, các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt truyền thống đóng vai trò cầu nối của cả hai mạng gói này. Việc chuyển đổi gói sang kênh phải đợc thực hiện tại cả hai đầu vào ra của chuyển mạch kênh, làm phát sinh những chi phí phụ không mong muốn và tăng thêm trễ truyền dẫn cho thông tin, đặc biệt ảnh hởng tới những thông tin nhạy cảm với trễ đ- ờng truyền nh tín hiệu thoại.
Nếu tồn tại một giải pháp mà trong đó các tổng đài nội hạt có thể cung cấp dịch vụ thoại và các dịch vụ tuỳ chọn khác ngay trên thiết bị chuyển mạch gói, thì sẽ không phải thực hiện các chuyển đổi không cần thiết nữa. Điều này mang lại lợi ích kép là làm giảm chi phí và tăng chất lợng dịch vụ (giảm trễ đ- ờng truyền ), và đó cũng là một bớc quan trọng tiến gần tới cái đích cuối cùng, mạng NGN.
1.3 Sự ra đời của chuyển mạch mềm.
Trong tơng lai , mạng thế hệ mới sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng là mạng gói. Vì thế việc chuyển từ mạng viễn thông hiện tại lên mạng thế hệ mới phải trải qua nhiều giai đoạn. Do PSTN hiện tại vẫn hoạt động tốt và dịch vụ nó cung cấp khá tin cậy (99.99%) nên việc chuyển cả mạng truy nhập và mạng lõi của PSTN thành mạng gói sẽ rất tốn kém. Để tận dụng sự hoạt động tốt của PSTN và u điểm của chuyển mạch gói , cấu hình của mạng NGN bao gồm chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói dạng vật lý nh sau :
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 đợc sử dụng. Phần phức tạp nhất trong những tổng đài này chính là phần mềm dùng để điều khiển quá trình xử lý cuộc gọi. Phần mềm này chạy trên một bộ xử lý chuyên dụng đợc tích hợp sẵn với phần cứng vật lý chuyển mạch kênh , nói cách khác, phần mềm sử dụng trong tổng đài nội hạt phụ thuộc vào phần cứng của tổng đài. Điều này gây khó khăn cho việc tích hợp mạng PSTN và mạng chuyển mạch gói khi xây dựng NGN - là mạng dựa trên cơ sở mạng gói.
Một giải pháp có thể đa ra là tạo ra một thiết bị lai (hybrid device) có thể chuyển mạch thoại ở cả dạng kênh và gói với sự tích hợp của phần mềm xử lý cuộc gọi. Điều này đợc thực hiện bằng cách tách riêng chức năng xử lý cuộc gọi khỏi chức năng chuyển mạch vật lý.
Thiết bị đó chính là MGC sử dụng chuyển mạch mềm Softswitch. Nói cách khác, chuyển mạch mềm Softswitch chính là thiết bị thực hiện việc xử lý cuộc gọi trong mạng NGN.