PSTN PSTN A1000 SS TGW TGW TDM TDM IP H.248 SS7 SS7 Signalling path Voice path H.248
Hình 5.17: Xử lý cuộc gọi lại trong A1000 MM E10 MGC
Hình 5.18: Lưu đồ cuộc gọi lai trong A1000 MM E10 MGC Trong sơ đồ có :
ISUP NGN đầu vào tới BICC đầu ra BICC đầu vào tới ISUP NGN đầu ra.
POTS ISDN A1000 Softswitch SwitchNGN SS7 PSTN C S N SS7 IP or ATM Network TGW TGW BICC CS2 H.248 H.248 ISUP ISUP Set-Up PCM (Voice) VoP PCM
Ý nghĩa của ISUP NGN tương ứng với các kiểu cuộc gọi mà tại đó báo hiệu ISUP được gửi/ nhận tới lõi của Alcatel 1000 MME10 MGC và kênh thoại (TDM) được kết nối tới TGW.
CHƯƠNG 6. GIẢI PHÁP CỦA HÃNG SIEMENS 6.1 Kiến trúc NGN của Siemens
Giải pháp xây dựng mạng thế hệ mới của Siemens có tên là SURPASS. Theo quan điểm của Siemens, khi xây dựng mạng thế hệ mới (NGN) ta dựa trên 4 khía cạnh sau:
- Chuyển mạch thế hệ mới
- Truy nhập thế hệ mới
- Truyền tải (quang) thế hệ mới
- Mạng quản lý thế hệ mới
Trong phần này ta chỉ xét đến 3 phần trừ phần truyền tải quang thế hệ mới. Với phần truyền tải quang thế hệ mới thì nội dung chính của nó chỉ là sử dụng công nghệ quang tiên tiến để truyền thông tin với tốc độ cao trong mạng thế hệ mới.
Giải pháp mạng thế hệ mới của Siemens được thể hiện trong hình sau:
6.2 Chuyển mạch thế hệ mới
Cấu trúc chuyển mạch của SURPASS dựa theo mô hình MSF (Multiservice Switching Forum) đưa ra. Ta xem xét các yếu tố sau:
6.2.1 Trung kế ảo (Virtual trunking)
Đây là giải pháp mà SURPASS đưa ra cho cấu trúc và các ứng dụng của mạng truyền tải lõi, đường trục (backbone). Giải pháp này cho phép mạng vẫn hoạt động tốt khi mạng được mở rộng và phục vụ cho một lượng lưu lượng lớn hơn.
Giải pháp này cho phép thoại và dữ liệu cùng được tích hợp trên một cơ sở hạ tầng duy nhất.
Hinh 6.2: Giải pháp trung kế ảo
Đặc điểm nổi bật của giải pháp trung kế ảo là nó có khả năng tính toán tất cả các thông số quan trọng của mạng. Những thông số này bao gồm: số kết nối tối đa có thể phục vụ cùng lúc, cung cấp đặc tính cho từng thuê bao, sự linh hoạt về băng thông (băng thông sẽ được cung cấp khác nhau tuỳ thuộc vào dịch vụ), các kết nối báo hiệu, khả năng xử lý và đặc biệt là việc cung cấp chất lượng QoS tối ưu theo yêu cầu.
Cung cấp tất cả các dịch vụ của các mạng PSTN và ISDN đồng thời hoạt động trong suốt so với các mạng này.
Là cầu nối cho mạng lõi NGN với các mạng hiện tại bao gồm mạng PSTN, ISDN, mạng di động…
Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành.
6.2.2 Chuyển mạch gói nội hạt (Packet Local Switch)
Đây là giải pháp xây dựng NGN ở cấp độ chuyển mạch lớp 5 hay chuyển mạch nội hạt. Điểm nổi bật của giải pháp này chính là việc đưa chuyển mạch nội hạt này vào bất cứ topo mạng nào đều cũng có thể hoạt động tốt. Và có thể nối tất cả các dạng thuê bao một cách tiết kiệm và hiệu quả tới NGN đồng thời cung cấp sẵn nhiều giao diện mở để có thể hoạt động với các thành phần khác của mạng.
Call Feature Server IP Phones IP SW Clients Media Gateway IP Backbone PBX PSTN Line access Line access IP access IP access H.323 H.323
Classic Terminals (small sites)
IP Centrex IP Residential Customer Gateway IN SCP PBX
Classic Terminals (large sites)
Multi Service Access
NetManager
Hình 6.3: Giải pháp chuyển mạch nội hạt của Siemens
6.2.3 Truyền thoại qua mạng băng thông rộng
SURPASS đưa ra giải pháp này nhằm cung cấp dịch vụ thoại và dịch vụ thế hệ mới sử dụng truy nhập tốc độ cao tới các thuê bao dưa trên gói (Packet-based). Giải pháp này bao gồm tập đặc tính tốt nhất của PSTN, độ tin cậy cao với băng thông lớn, sự linh hoạt và các giao diện mở để giao tiếp với mạng gói. Nó có thể cung cấp VoDSL, VoCable và đặc biệt là VoAnyNet.
Đặc điểm nổi bật của giải pháp này là cho phép sử dụng nhiều dịch vụ trên một đường dây truy nhập đơn, cho phép sử dụng một bộ điểu khiển đa chức năng (chuyển mạch mềm softswitch) và có thể được sử dụng với bất kỳ phương tiện truyền tải nào.
Một sản phẩm cung cấp dịch vụ VoCable là SURPASS hiQ8000. Có thể coi hiQ8000 là một phần trong chuyển mạch mềm.
6.2.4 Báo hiệu
Giải pháp của SURPASS đưa ra là Signalling Overlay Network. Giải pháp này cho phép truyền nhiều báo hiệu, đặc biệt là báo hiệu số 7 qua NGN. Ngoài ra nó còn cho phép dễ dàng nâng cấp khả năng và các đặc tính hoạt động mà không cần quan tâm đến quá trình báo hiệu.
Sản phẩm này có tên là hiS.
6.2.5 Các ứng dụng thế hệ mới
Đây chính là các server hay phần mềm mở mà SURPASS cung cấp cho nhà vận hành để tạo ra các đặc tính mới cho dịch vụ hay tạo ra các dịch vụ mới cho khách hàng.
6.3 Một số sản phẩm của SIEMENS 6.3.1 SURPASS hiG 1000
6.3.1.1 Giới thiệu
Cổng SURPASS hiG 1000 có nhiệm vụ liên kết mạng chuyển mạch kênh (TDM) và mạng chuyển mạch gói bằng cách chuyển các luồng phương tiện từ một mạng (mạng PSTN) sang một mạng khác (mạng IP). SURPASS hiG 1000 là cổng băng hẹp và nó được sử dụng chủ yếu trong giải pháp trung kế ảo (Virtual Trunking) và thoại lớp truyền tải (Carrier Class Dial), nhưng nó cũng là một phần của giải pháp chuyển mạch nội hạt thế hệ mới và các ứng dụng đa phương tiện.
SURPASS hiG 1000 có thể làm việc như một RAS băng hẹp hoặc cổng VoIP. Cả hai chức năng đều được cung cấp giống như giải pháp vật lý của các cổng chung. Với chức năng cổng chung, SURPASS hiG 1000 cho phép mỗi cổng có cấu hình động như cổng quay số hoặc VoIP trong một cuộc gọi khi cuộc gọi cho phép. Cấu hình cổng được hình thành căn cứ trên số đã gọi.
Trong chức năng VoIP, tất cả các kết nối tải tin khác như Fax, ISDN qua IP cũng được hỗ trợ.
Khi là cổng quay số, SURPASS hiG 1000 hỗ trợ máy chủ truy nhập từ xa (RAS) và các chức năng bộ tập trung truy nhập L2TP. Với các chức năng đó, Multi-ISP và VPN cũng được hỗ trợ.
6.3.1.2 Mô tả chức năng
SURPASS hiG 1000 là tổng thể của 4 khối chức năng: Modem Pool Card (MoPC), Packet Hub (PHub), Ethernet Switch type A (ESA) và tùy chọn vùng rộng SDH tích hợp, cung cấp giao diện STM-1 cho mạng PSTN. Hình 6.4 cho thấy sự điều hoà của SURPASS hiG 1000 giữa đường trục của PSTN và IP
Hình 6.4: Tổng quan chức năng của SURPASS hiG 1000
Giao diện tới PSTN có thể là STM-1 sử dụng thiết bị SDH tích hợp hoặc kết cuối trực tiếp luồng E1 tại MoPC. Với VoIP các gói IP được gửi trực tiếp lên đường trục IP qua chuyển mạch Ethernet. Dữ liệu nhận được từ thuê bao RAS được gửi tới Phub và qua xử lý ở bên trong kết nối ATM tốc độ bít cao.
Khối chức năng Phub chịu trách nhiệm xử lý lưu lượng RAS nhận được từ MoPCs và nó là giao diện để điều khiển cuộc gọi và quản lý mạng. SURPASS hiG 1000 được điều khiển từ MGC qua MGPC. Truyền thông với NetManage để cảnh báo và quản lý qua SNMP.
6.3.1.3 Chức năng VoIP
VoIP là truyền dẫn thoại, fax và lưu lượng điều biến qua mạng IP. Điều đó nghĩa là lưu lương thoại được truyền trên mạng gói thay vì truyền trên mạng chuyển mạch kênh. Hình 6.5 là một loại ứng dụng VoIP trong trung kế ảo.
MGCP Trunk IP Backbone SS7 hiQ 9200 SS7 STP PSTN / ISDN Switch SS7 Trunk MGCP hiG 1000 hiG 1000 SS7 Switch STP PSTN / ISDN
Hình 6.5 S: URPASS hiG 1000 với chức năng VoIP
Một cuộc gọi được thiết lập, tín hiệu thoại từ mạng PSTN đến SURPASS hiG 1000. Thông tin thoại sau đó được chuyển thành luồng gói thoại số bằng cách sử dụng các bộ mã khác nhau. Luồng tín hiệu đó được đóng gói trong RTP/UDP/IP và được truyền qua mạng IP tới cổng khác.
6.3.2 SURPASS hiQ 9200
6.3.2.1 Giới thiệu
Trong giải pháp mạng SURPASS, SURPASS hiQ 9200 cung cấp các chức năng điều khiển sau:
• Điều khiển cổng truyền thông (Media Gateway Controller) cho quay số lớp truyền tải để thiết lập các kết nối mức truyền tải từ mạng Internet và trung kế ảo (Virtual Trunking) để xây dựng lưu lượng thoại qua IP bằng việc sử dụng mạng đường trục IP
• Máy chủ đặc tính cuộc goi (Call Feature Server) cho chuyển mạch nội hạt thế hệ mớia để cung cấp các dịch vụ cho người sử dụng/khách hàng một cách mềm dẻo trong mạng.
Worldwide mobile business Sharing network
resources and joint network operation
Interoperability of IP telephony
and PSTN
Hình 6.6: SURPASS hiQ 9200 trong giải pháp mạng SURPASS
6.3.2.2 Các khối chức năng của SURPASS hiQ 9200
SURPASS hiQ 9200 có các khối chức năng cơ bản sau:
SS7 signaling links/ high speed signaling links MGCP SCTP (SS7 over IP) H.323 IP Signaling Control SS7 Signaling Gateway
Call Feature Control
MGCP Media Gateway Control Protocol SCTP Stream Control Transmission Protocol
Media Gateway
Control
Hình 6.7: Các khối chức năng của SURPASS hiQ 9200
CFC xử lý một dải các yêu cầu về tính năng từ người sử dụng mạng và điều khiển cuộc gọi. Nó bao gồm việc xử lý tín hiệu cuộc gọi, thực hiện điều khiển cuộc gọi, xử lý các tính năng trung kế và dịch vụ thoại; thiết lập cuộc gọi bao gồm biên dịch số và định tuyến cuộc gọi, phân phát dịch vụ và các mặt về quản lý có liên quan như thu gom các dữ liệu tính toán. Nó giao tiếp với các hệ thống khác như cổng báo hiệu SS7, MGC và điều khiển báo hiệu IP, ở đây có quan hệ với các chồng giao thức và các chức năng mạng riêng biệt của mạng SS7 tương ứng với mạng IP để xử lý.
Chức năng CFC của SURPASS hiQ 9200 cung cấp tập các tính năng thoại rất phong phú làm nền tảng tốt nhất cho các dịch vụ mạng thế hệ mới đáp ứng tất cả các tính năng của mạng thoại truyền thống và hơn nữa như với mạng thông minh.
• SS7 Signaling Gateway
SS7 Signaling Gateway được đưa ra để kết cuối các đường báo hiệu SS7 từ các mạng chuyển mạch kênh liền nhau hoặc các điểm báo hiệu chuyển giao qua IP hoặc TDM. Nó xử lý chồng giao thức SS7 theo ITU-T từ Q.701 đến Q.707 cho MTP , từ Q.711 đến Q.714 cho SCCP và theo IETF “SIGTRAN” nhóm làm việc cho SS7 qua IP sử dụng SCTP và M3UA cung cấp lớp truyền tải cho phần người dùng SS7 và các ứng dụng.
• Media Gateway Control
Thực hiện điều khiển kết nối kết nối cho các kết nối thoại và đa phương tiện
• IP Signaling Control
SURPASS hiQ 9200 tích hợp chức năng điều khiển báo hiệu IP để hoàn thành kết nối H.323 của các khách hàng.
KẾT LUẬN
Cùng với sự phát triển của các công nghệ viễn thông, hệ thống chuyển mạch mềm ra đời với các tính năng ưu việt có thể khắc phục được phần lớn các hạn chế của hệ thống chuyển mạch kênh truyền thống. Vì vậy hệ thống chuyển mạch mềm đã trở thành một thành tố quan trọng bậc nhất trong mạng thế hệ mới NGN, việc ứng dụng công nghệ chuyển mạch mềm là điều tất yếu nhằm thoả mãn sự gia tăng nhu cầu của khách hàng, đa dạng hoá và giảm giá thành dịch vụ.
Đứng trước nhu cầu phát triển ngày càng cao của khách hàng về dịch vụ số liệu cũng như các dịch vụ tích hợp thì việc triển khai mạng thế hệ mới mà hệ thống chuyển mạch mềm là nòng cốt là rất cấp thiết trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Tuy nhiên, việc triển khai mạng thế hệ mới còn gặp nhiều khó khăn đối với các nhà khai thác, đứng trước sự lựa chọn là xây dựng NGN dựa trên cơ sở mạng hiện tại hay hoàn toàn mới. Do đó, việc tìm hiểu hệ thống chuyển mạch mềm đặc biệt là giải pháp triển khai chuyển mạch mềm của các hãng lớn trên thế giới là vấn đề thiết thực để có thể đưa ra giải pháp triển khai phù hợp với tình hình phát triển viễn thông của Việt Nam trong những năm tới.
Hiện nay, các nước trên thế giới đang tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện và triển khai mạng thế hệ mới NGN, trong đó có chuyển mạch mềm. Tổng công ty BCVT Việt Nam cũng đang đẩy mạnh việc nghiên cứu để chuyển từ mạng chuyển mạch kênh truyền thống tiến lên NGN. Có thể nói vào thời điểm hiện nay chuyển mạch mềm đã được triển khai ở Việt Nam đó là hệ thống VoIP. Tuy nhiên đây mới chỉ là khía cạnh rất đơn giản của chuyển mạch mềm. Mặc dù vậy với những gì đã đạt được từ hệ thống này, chúng ta có thể tin tưởng công nghệ chuyển mạch mềm đang có một tương lai tươi sáng đầy hứa hẹn.
Qua một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu và tổng hợp các vấn đề em đã nắm bắt được một cách tổng quan về hệ thống chuyển mạch mềm và giải pháp triển khai NGN. Tuy nhiên, do những hạn chế về thời gian cũng như năng lực nên bản đồ án tốt nghiệp này không tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và bàn bè để em có những hiểu biết hoàn thiện hơn.
PHẦN PHỤ LỤC
Ở nước ta hiện nay, tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT) đã và đang xúc tiến và đẩy mạnh việc nghiên cứu và triển khai mạng thế hệ mới NGN cho phù hợp với điều kiện kinh tế, cơ sở mạng viễn thông hiện có và nhu cầu của khách hàng về các dịch vụ mới. Vì vậy việc tìm hiểu tình hình triển khai một số kiến trúc mạng thế hệ mới và những dịch vụ được đưa ra trên nền kiến trúc mạng đó của VNPT là rất cần thiết.
1. Một số dịch vụ trên nền NGN
Dịch vụ dành cho người sử dụng
• Dịch vụ thoại VoIP trả trước 1719 (Call card)
• Dịch vụ báo cuộc gọi từ Internet (Call Waiting Internet) • Dịch vụ thoại qua trang Web Webdial Page
Dịch vụ dành cho doanh nghiệp
• Dịch vụ thoại miễn phí 1800 (Free phone)
• Dịch vụ thông tin giải trí 1900 (1900 Premium rate service) • Dịch vụ mạng riêng ảo (Virtual Private Network)
• Dịch vụ thoại miễn phí từ trang WEB (Free Call Button)
• Dịch vụ cuộc gọi thương mại miễn phí (Comercial Free Call Service)
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cấu trúc lớp mạng của NGN...8
Hình 1.2: Cấu trúc phân lớp và các thành phần chính trong NGN...9
Hình 1.3: Các thành phần chính trong NGN...10
Hình 2.1: Cấu trúc mạng NGN...20
Hình 2.2: Ví dụ về chuyển mạch mềm trong mạng...21
Hình 2.3: Thiết lập cuộc gọi...28
Hình 2.4: Chuyển mạch kênh...28
Hình 2.5: Thành phần của mạng chuyển mạch NGN...29
Hình 2.6: Cấu trúc của chuyển mạch mềm...30
Hình 2.7: Cấu trúc của chuyển mạch kênh...31
Hình 2.8: Cấu trúc tổng đài điện tử và softswitch...31
Hình 2.9: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong chuyển mạch kênh...33
Hình 2.10: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong chuyển mạch mềm...35
Hình 2.11: Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway của softswitch...37
Hình 2.12: Ứng dụng Packet Tandem...39
Hình 2.13: Sử dụng softswitch để cung cấp thoại đường dài...40
Hình 2.14: Mạng thế hệ mới và thuê bao doanh nghiệp...41
Hình 2.14: Mạng thế hệ mới và thuê bao tư nhân...42
Hình 2.15: Vị trí của softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN...42
Hình 3.1: Kiến trúc của chuyển mạch mềm...43
Hình 3.2: Các thành phần của chuyển mạch mềm...46
Hình 3.3: Các chức năng của MGC...47
Hình 3.4: Các giao thức sử dụng giữa các thành phần...48
Hình 3.5: Ví dụ sử dụng MGC...49
Hình 4.1: Phân loại giao thức báo hiệu trong chuyển mạch mềm...54
Hình 4.2: Các giao thức cơ bản ứng dụng trong mạng ứng dụng softswitch...55
Hình 4.3: Cấu hình mạng H.323...56
Hình 4.4: Cấu tạo của Gateway...58
Hình 4.5: Chức năng của một Gatekeeper...58
Hình 4.6: Cấu tạo của MCU...59
Hình 4.7: Các thành phần của hệ thống SIP...60
Hình 4.9: Ngăn xếp giao thức SIGTRAN...62
Hình 4.10: MG và MGC...64
Hình 4.11: Thiết lập cuộc gọi giữa A và B...64