1.8.1. Giới thiệu chung [2]
Trong mạng NGN, Softswitch là thành phần chủ chốt của lớp điều khiển. Kết nối cỏc softswitch là mạng chuyển mạch gúi đa dịch vụ IP/ATM/MPLS. Phần tiếp cận thuờ bao của mạng NGN là cỏc BAN (Broadband Access Node) và IAD (Integrated Access Device) hỗ trợ cỏc loại đầu cuối như mỏy tớnh, mỏy điện thoại IP, mỏy điện thoại thụng thường... Mạng NGN giao tiếp với cỏc mạng khỏc như mạng PSTN và mạng di động qua cỏc Media Gateway.
Softswitch như bộ nóo của cỏc nỳt trong mạng NGN, với ý nghĩa đú Softswitch là một phần mềm phức tạp nhất xột trờn phương diện logic xử lý. Theo quan điểm lý thuyết hệ thống, Softswitch được nhỡn nhận như là một hệ thống nhiều đầu vào, nhiều đầu ra. Dưới đõy là một số yếu tố cú ảnh hưởng đến thiết kế một hệ thống Softswitch:
- Softswitch phải xử lý rất nhiều giao thức phức tạp: Với chức năng điều khiển
cỏc phiờn giao dịch trong một thế hệ tổng đài trong xu thế hội tụ dịch vụ và cụng nghệ nờn nú phải hỗ trợ một số lượng lớn cỏc giao thức khỏc nhau đó từng tồn tại trong quỏ trỡnh phỏt triển hệ thống mạng viễn thụng như: ISUP, SIP, H323 MGCP....
- Softswitch phải hỗ trợ nhiều dịch vụ: Softswitch là phần điều khiển trong tổng đài đa dịch vụ, nú hướng tới khả năng hỗ trợ tất cả cỏc dịch vụ thế hệ cũ và bổ sung nhiều dịch vụ mới.
- Lưu lượng thay đổi trong dải rộng phụ thuộc vào thời gian và dịch vụ: Softswitch cú cỏc tham số lưu lượng vào là cỏc tham số ngẫu nhiờn, phụ thuộc vào cỏc yếu tố như địa bàn, thời gian,.... Vấn đề này cỏc hệ thống chuyển mạch truyền thống cũng phải giải quyết, nhưng ở đõy mức độ sẽ thay đổi trong dải rộng hơn rất nhiều.
- Số lượng bản tin thiết lập cuộc gọi lớn: Trong mạng IP, số lượng cỏc bản tin dựng cho thiết lập, duy trỡ và hủy bỏ một cuộc gọi lớn hơn nhiều so với mạng chuyển mạch truyền thống. Sở dĩ như vậy là vỡ mạng IP cần nhiều cỏc thụng tin hơn để đảm bảo sự đồng bộ và an toàn thụng tin.
- Cơ sở dữ liệu lớn và động: Cỏc hệ thống Softswich cần xử lý rất nhiều kết nối
đồng thời, mỗi kết nối bao giờ cũng cần cú những cơ sở dữ liệu động cần giỏm sỏt, yờu cầu thời gian truy xuất nhanh.
Theo Nortel, Softswitch là một thành tố quan trọng nhất thuộc lớp điều khiển của mạng NGN. Theo Nortel định nghĩa thỡ Softswitch là một phần mềm theo mụ hỡnh mở cú thể thực hiện được những chức năng thụng tin phõn tỏn trờn một mụi trường mỏy tớnh mở và cú những tớnh năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống. Chuyển mạch mềm cú thể tớch hợp thụng tin thoại, số liệu và video, nú cú thể phiờn dịch giao thức giữa cỏc mạng khỏc nhau vớ dụ như giữa mạng vụ tuyến và mạng cỏp. Softswitch cũng cho phộp triển khai cỏc dịch vụ VoIP mang lại lợi nhuận. Một chuyển mạch mềm kết hợp tớnh năng của cỏc chuyển mạch thoại lớp 4 (tổng đài chuyển tiếp/liờn đài) và lớp 5 (tổng đài nội hạt) với cỏc cổng VoIP, trong khi vẫn hoạt động trờn mụi trường mỏy tớnh mở chuẩn. Hệ thống mỏy tớnh cú thể là một mỏy tớnh cỡ nhỏ cho tới những server cỡ lớn như Netra của Sun Microsystem. Sử dụng cỏc hệ thống mỏy tớnh mở cho phộp cỏc nhà khai thỏc phỏt triển dịch vụ một cỏch độc lập với phần cứng và hưởng lợi ớch từ định luật Moore trong ngành cụng nghiệp mỏy tớnh.
Cũn theo CopperCom, Softswitch là tờn gọi dựng cho một phương phỏp tiếp cận
mới trong chuyển mạch thoại cú thể giỳp giải quyết được cỏc thiếu sút của cỏc chuyển mạch trong tổng đài nội hạt truyền thống. Cụng nghệ Softswitch cú thể làm giảm giỏ thành của cỏc chuyển mạch nội hạt, và cho ta một cụng cụ hữu hiệu để tạo ra sự khỏc biệt về dịch vụ giữa cỏc nhà cung cấp dịch vụ và đơn giản hoỏ quỏ trỡnh dịch chuyển từ mạng truyền thống sang mạng hỗ trợ thoại gúi từ đầu cuối đến đầu cuối (end - to - end) trong tương lai.
Ngành cụng nghiệp viễn thụng dường như đó đạt được một sự nhất trớ rằng cõu trả lời tốt nhất là tỏch chức năng xử lý cuộc gọi của tổng đài thiết bị chuyển mạch vật lý, và kết nối hai thành phần này với nhau thụng qua một loạt cỏc giao thức chuẩn. Trong đú, chức năng chuyển mạch vật lý - tạo cỏc kết nối cho trao đổi thụng tin - do mạng cơ sở hạ tầng mạng đảm nhiệm. Chức năng này trong cỏc mạng chuyển mạch gúi được thực hiện một cỏch phõn tỏn trong toàn mạng. Cũn phần điều khiển cỏc kết nối (thiết lập, giải phúng và cỏc tớnh năng liờn quan) thỡ do một bộ phận trung tõm đảm nhiệm. Bộ phận này làm việc với cỏc phần khỏc của mạng thụng qua cỏc giao thức chuẩn, do đú chức năng được thực hiện với một tập hợp cỏc mụ đun phần mềm. Cú một số lý do mà theo đú người ta tin rằng việc phõn chia hai chức năng là một giải phỏp tốt nhất:
Tạo cơ hội cho một số cụng ty nhỏ và linh hoạt vốn vẫn chỉ tập trung vào phần mềm xử ký cuộc gọi hoặc vào phần mềm chuyển mạch gúi gõy được ảnh hưởng trong nghành cụng nghiệp viễn thụng giống như cỏc nhà cung cấp lớn từ trước tới nay vẫn kiểm soỏt thị trường.
Cho phộp cú một giải phỏp phần mềm chung cho xử lý cuộc gọi cài đặt trờn rất
nhiều loại mạng khỏc nhau, bao gồm cả mạng chuyển mạch kờnh và mạng gúi sử dụng cỏc khuụn dạng gúi và phương thức truyền dẫn khỏc nhau.
Là động lực cho cỏc hệ điều hành, cỏc mụi trường mỏy tớnh chuẩn, tiết kiệm
đỏng kể trong việc phỏt triển phỏt triển và ứng dụng cỏc phần mềm xử lý cuộc gọi.
Cho phộp cỏc phần mềm thụng minh của cỏc nhà cung cấp dịch vụ điều khiển
từ xa cỏc thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khỏch hàng, một yếu tố quan trọng trong việc khai thỏc hết tiềm năng của mạng trong tương lai [2].
1.8.2. Cỏc chức năng chuyển mạch mềm [2]
Chuyển mạch mềm cú thể được định nghĩa như là tập hợp cỏc sản phẩm, giao thức, và cỏc ứng dụng cho phộp bất kỳ thiết bị nào truy cập cỏc dịch vụ truyền thụng qua mạng xõy dựng trờn nền cụng nghệ chuyển mạch gúi thường là IP. Những dịch vụ đú bao gồm thoại, fax, video, dữ liệu và cỏc dịch vụ mới cú thể được phỏt triển trong tương lai. Những thiết bị đầu cuối truy nhập bao gồm điện thoại truyền thống, điện thoại IP, mỏy tớnh, PDAs, mỏy nhắn tin (pager)...Một sản phẩm Softswitch cú thể bao gồm một hoặc nhiều phần chức năng, cỏc chức năng cú thể cựng nằm trờn một hệ thống hoặc phõn tỏn trờn những hệ thống thiết bị khỏc nhau.
Cú thể nhận thấy chức năng xử lý cuộc gọi là chức năng cơ bản nhất của Softswitch, ngoài ra cỏc chức năng khỏc như tớnh cước, quản trị...là cỏc chức năng bổ trợ cho sản phẩm cú tớnh thương mại húa hoàn chỉnh. Dưới đõy, sẽ tập trung vào phõn tớch chức năng xử lý cuộc gọi của Softswitch vỡ chức năng này ảnh hưởng đến hầu hết cỏc tiờu chớ của hệ thống.
Logic của mỗi phiờn đàm thoại cơ bản bao giờ cũng cú cỏc khõu như: thiết lập, đàm thoại, giải phũng. Núi chung dự được xử lý bằng chuyển mạch IP hay TDM thỡ vẫn cú chung về nguyờn tắc:
- Giỏm sỏt, điều khiển trạng thỏi thuờ bao (bắt sự kiện từ thuờ bao, thu quay số,
đổ chuụng bị gọi..).
- Nhận thực, phõn tớch số, định tuyến cuộc gọi.
- Giỏm sỏt cuộc gọi.
- Giải phúng cuộc gọi.
- Ghi cước.
Softswitch nhỡn chung cung cấp cỏc chức năng giống như cỏc chức năng của hệ thống chuyển mạch kờnh, nú chỉ khỏc là được thiết kế cho mạng chuyển mạch gúi và
cú khả năng liờn kết với mạng PSTN. Cỏc tớnh chất khỏc biệt của một hệ thống chuyển mạch mềm bao gồm:
Là hệ thống cú khả năng lập trỡnh để xử lý cuộc gọi và hỗ trợ cỏc giao thức của
mạng PSTN, ATM, và IP.
Hoạt động trờn nền cỏc mỏy tớnh và cỏc hệ điều hành thương mại
Điều khiển cỏc Gateway trung kế ngoài (External Trunking Gateway), Gateway
truy nhập (Access Gateway) và cỏc Server truy nhập từ xa RAS (Remote Access Server)
Nú tỏi sử dụng cỏc dịch vụ IN thụng qua giao diện danh bạ mở, mềm dẻo.
Cung cấp cỏc giao diện lập trỡnh ứng dụng mở API cho cỏc nhà phỏt triển thứ 3
nhằm tạo ra cỏc dịch vụ thế hệ sau.
Nú cú chức năng lập trỡnh cho cỏc hệ thống Back office
Cú hệ thống quản lý tiờn tiến trờn cơ sở mỏy chủ (policy-Server-based) cho tất
cỏc module phần mềm.
Một đặc điểm nữa của Softswitch là Softswitch khụng phải làm nhiệm vụ cung
cấp kờnh kết nối như tổng đài vỡ liờn kết thụng tin đó được cơ sở hạ tầng mạng NGN thực hiện theo cỏc cụng nghệ chuyển mạch gúi. Tức là cụng nghệ Chuyển mạch mềm khụng thực hiện bất cứ “chuyển mạch” gỡ. Tất cả cỏc cụng việc của Softswitch được thực hiện với một hệ thống cỏc mụ đun phần mềm điều khiển và giao tiếp với cỏc phần khỏc của mạng NGN, chạy trờn một hệ thống mỏy chủ cú hiệu năng, độ tin cậy và độ sẵn sàng ở cấp độ nhà cung cấp dịch vụ (Carrier - Class)
1.8.3. Cỏc tiờu chớ của Softswich
Tiờu chớ về chức năng:
Softswitch cung cấp cỏc dịch vụ viễn thụng cho người dựng cuối là doanh nghiệp hoặc hộ gia đỡnh thỡ phải thay thế được cỏc chức năng và hoạt động của một chuyển mạch kờnh nội hạt.
Softswitch được dựng để giảm lượng cỏc cuộc gọi truy nhập mạng dữ liệu sử dụng cỏch quay số (dialup) hay hỗ trợ trung chuyển cỏc giao dịch (trước đõy vẫn dụng chuyển mạch Toll/IXC hoặc Tandem), thỡ hệ thống Softswitch cần phải cú chức năng của tổng đài chuyển tiếp.
Tiờu chớ về tớnh tương thớch.
Mạng thế hệ mới cho phộp nhà khai thỏc cú khả năng kết hợp cỏc thiết bị của nhiều hóng để cú một giải phỏp tối ưu. Đõy chớnh là nguyờn nhõn giải thớch tại sao hệ thống Softswitch cần phải hỗ trợ nhiều giao thức và cú khả năng tương thớch cao nhất.
Hệ thống cú thể được mở rộng theo hai chiều chớnh: chiều dọc (phỏt triển về số lượng thuờ bao trong một nỳt mạng và chiều ngang (phõn tỏn cỏc nguồn tài nguyờn trờn phạm vi địa lý rộng).
1.8.4. Những lợi ớch của Softswitch đối với nhà khai thỏc và sử dụng
Mạng thế hệ sau cú khả năng cho ra đời những dịch vụ giỏ trị gia tăng hoàn toàn mới hội tụ ứng dụng thoại, số liệu và video. Cỏc dịch vụ này hứa hẹn đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với cỏc dịch vụ truyền thống.
Do cỏc dịch vụ của NGN được viết trờn cỏc phần mềm. Do đú việc triển khai, nõng cấp, cũng như việc cung cấp cỏc dịch vụ mới cũng trở nờn dễ dàng.
Khả năng thu hỳt khỏch hàng của mạng NGN rất cao, từ sự tiện dụng hội tụ cả thoại dữ liệu, video đến hàng loạt cỏc dịch vụ khỏc mà nhà cung cấp dịch vụ cú thể cung cấp cho khỏch hàng, thờm nữa họ cú khả năng kiểm soỏt cỏc dịch vụ thụng tin của mỡnh điều này làm cho khỏch hàng luụn luụn thoả món và lệ thuộc hơn vào nhà cung cấp dịch vụ, cơ hội kinh doanh của nhà cung cấp sẽ lớn hơn, và ổn định hơn.
Giảm chi phớ xõy dựng mạng: Khi xõy dựng một mạng hoàn toàn mới cũng như mở rộng mạng cú sẵn, thỡ mạng chuyển mạch mềm cú chỉ phớ ớt tốn kộm hơn nhiều so với mạng chuyển mạch kờnh. Điều này làm cho trở ngại khi tham gia thị trường của những nhà khai thỏc dịch vụ mới khụng cũn lớn như trước nữa. Hiện nay, sự cạnh tranh giữa cỏc nhà khai thỏc dịch vụ chớnh là những dịch vụ gỡ mà họ cú thể cung cấp cho khỏch hàng, và độ hài lũng của khỏch hàng khi sử dụng những dịch vụ đú, nờn hầu hết cỏc nhà khai thỏc đều tập trung đầu tư vào việc viết phần mềm phỏt triển dịch vụ.
Giảm chi phớ vận hành bảo dưỡng và quản lý mạng hiệu quả hơn:Softswitch khụng cũn cỏc tổng đài lớn tập trung, tiờu tốn năng lượng và nhõn lực điều hành, chuyển mạch giờ đõy sẽ là cỏc mỏy chủ đặt phõn tỏn trong mạng, được điều khiển bởi cỏc giao diện thõn thiện người sử dụng (GUI) do đú chi phớ điều hành và hoạt động của mạng được giảm đỏng kể.
Sử dụng băng thụng cú hiệu quả hơn: Do mạng truyền vận của NGN là mạng chuyển mạch gúi cho nờn với cựng một cơ sở hạ tầng truyền dẫn thỡ hiệu suất sử dụng băng thụng của nú cao hơn nhiều so với mạng chuyển mạch kờnh. Thờm nữa, theo như thống kờ đối với thoại thỡ 60% thời gian cuộc gọi là khoảng lặng, mạng thế hệ mới cú cơ chế triệt khoảng lặng nờn làm tăng hiệu suất sử dụng băng thụng một mức đỏng kể.
CHƢƠNG 2: CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG NGN
2.1. Giới thiệu về bỏo hiệu.
Bỏo hiệu là một trong những chức năng quan trọng của mạng chuyển mạch, nú phối hợp và điều khiển cỏc chức năng của cỏc bộ phận trong mạng Viễn thụng nhờ khả năng chuyển thụng tin (khụng phải thoại) từ điểm này đến điểm khỏc. Cỏc thụng tin này sẽ được sử dụng để quản lý mạng, để thiết lập, duy trỡ, giải phúng cuộc gọi và cỏc điều khiển khỏc cho cuộc gọi và những dịch vụ khỏc
Hệ thống bỏo hiệu thực hiện 3 chức năng chớnh là:
Chức năng giỏm sỏt: cỏc tớn hiệu giỏm sỏt được dựng để nhận biết cỏc trạng thỏi
đường dõy thuờ bao và trung kế nhằm quyết định thực hiện thiết lập, duy trỡ và giải phúng cuộc gọi. Cỏc trạng thỏi đú là: sự đúng mở của mạch vũng thuờ bao, đường dõy bận/rỗi, bỡnh thường/khụng bỡnh thường.
Chức năng tỡm chọn: hệ thống bỏo hiệu phải cú khả năng nhận biết, xỏc định vị
trớ vật lý và địa chỉ logic của cỏc thiết bị trờn mạng và kết nối cỏc thiết bị đú. Vớ dụ khi thuờ bao A gọi cho thuờ bao B, số điện thoại mà A quay (số điện thoại của B) là địa chỉ logic, mạng phải cú khả năng nhận biết và kết nối tới mỏy điện thoại B cũng là vị trớ vật lý của B.
Chức năng điều khiển: trong khi chức năng giỏm sỏt và chức năng tỡm chọn liờn
quan trực tiếp đến quỏ trỡnh xử lý cuộc gọi liờn đài thỡ chức năng điều khiển thực hiện việc điều khiển việc truyền thụng tin trờn mạng.
Trong mạng NGN yờu cầu một số lượng lớn cỏc giao diện và giao thức kết nối. Việc lựa chọn giao thức kết nối dựa trờn cỏc yếu tố dưới đõy:
− Tỡnh hỡnh chuẩn hoỏ giao thức trong cỏc tổ chức tiờu chuẩn hoỏ thế giới và khu vực
− Tớnh phổ biến của giao thức thụng qua cỏc ứng dụng của nhà cung cấp thiết bị và khai thỏc mạng.
Trong mạng thế hệ sau NGN cú cỏc loại giao thức bỏo hiệu quan trọng sau: − Bỏo hiệu cuộc gọi: SIP, H.323
− Bỏo hiệu giữa MGC – MG hay giữa MGC – server: MGCP, Megaco/ H.248 − Bỏo hiệu cho PSTN: SIGTRAN
− Bỏo hiệu QoS
2.1.1 Tỡnh hỡnh chuẩn hoỏ cỏc giao thức bỏo hiệu và điều khiển
Cỏc giao thức bỏo hiệu và điều khiển theo mụ hỡnh kết nối giữa cỏc phần tử trong mạng NGN đó được chuẩn hoỏ bao gồm:
- Giao thức kết nối giữa Softswitch và Access Gateway. - Giao thức kết nối giữa Softswitch và Signalling Gateway.
Cỏc giao thức bỏo hiệu và điều khiển đó được chuẩn húa thể hiện trong hỡnh vẽ 2.1 dưới đõy: BICC SIP SIP-I,T Softswitch H.248/MGCP SIGTRAN E1, STM1 SS7 Trunking Gateway Signaling Gateway Class 5 Switch Access Network H.248, SIP MGCP Access Gateway SIP Application Server Softswitch PSTN NGN NGN
Hỡnh 2.1: Cỏc giao thức bỏo hiệu và điều khiển đó đƣợc chuẩn húa
2.1.1.1 Giao thức bỏo hiệu sử dụng trong kết nối giữa 2 Softswitch