Giải pháp SURPASS của Siemens bao gồm 4 vấn đề:
- Chuyển mạch thế hệ sau.
- Truy nhập thế hệ sau.
- Truyền tải thế hệ sau.
- Mạng quản lý thế hệ sau.
4.1.1 Chuyển mạch thế hệ sau
Cấu trúc chuyển mạch trong SURPASS dựa trên mơ hình do MSF (Multiservice Switching Forum – Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ) đưa ra.
Đối với thoại VoIP đang triển khai của VNPT thì vấn đề cần quan tâm nhất trong chuyển mạch thế hệ sau hiện nay là trung kế ảo.
Trung kế ảo (VT – Virtual Trunking) là khái niệm để chỉ đường trung kế được thiết lập một cách logic trong softswitch để quản lý đường trung kế tương ứng nối với cổng phương tiện.
Trung kế ảo cho phép tích hợp các dạng dữ liệu khác nhau trên cùng một mạng và cung cấp khả năng mở rộng mạng một cách linh hoạt.
Sử dụng trung kế ảo cho phép tính tốn các thơng số mạng, bao gồm: Số kết nối tối đa, đặc tính của từng th bao, băng thơng cung cấp cho từng dịch vụ, các báo hiệu, khả năng xử lý và QoS tối ưu theo yêu cầu.
Về báo hiệu, giải pháp SURPASS của Siemens sử dụng báo hiệu SS7.
4.1.2 Truy nhập thế hệ sau
SIEMENS đưa ra giải pháp SURPASS Next Generation Access bao gồm các thành phần:
- SURPASS Evolving Voice Access: Cho phép kết nối tất cả các loại giao diện của các thuê bao hiện tại tới mạng lõi NGN, hỗ trợ các dịch vụ chuyển mạch lớp 5 một cách đầy đủ thông qua các giao diện mở và các giao diện này có thể giao tiếp với mạng hiện tại TDM hay mạng IP. Quan trọng nhất là giải pháp này cho phép việc tiến lên mạng thế hệ sau có thể thực hiện nhanh chóng tại bất kỳ thời điểm nào.
- Truy nhập băn rộng SURPASS DSL: Cho phép sử dụng truy nhập băng rộng (ở đây là công nghệ DSL).
- Truy nhập đa dịch vụ SURPASS: cho phép truy nhập tất cả các dịch vụ băng hẹp cũng như băng rộng trên cùng một platform.
SIEMENS cũng đưa ra một giải pháp cho quá trình phát triển quá độ. Các mạng PSTN, ATM/ IP cùng tồn tại và mạng ATM/ IP chưa xử lý ứng dụng thoại. Các sản phẩm tương ứng cho giải pháp này là hiA (hiA7100, hiA7300).
4.1.3 Truyền tải thế hệ sau
Truyền tải thế hệ sau sử dụng công nghệ truyền dẫn quang (SDH, DWDM) và truyền dẫn viba.
4.1.4 Mạng quản lý thế hệ sau
Giải pháp mạng quản lý cho mạng thế hệ sau của SURPASS là Next Generation Network Management. Nó giúp giảm thiểu lỗi, tối ưu cấu hình cũng như sự hoạt động, quản lý bảo mật cho các thành phần tạo thành NGN trong SURPASS. Nguyên lý của giải pháp này là dựa trên quản lý phần tử, quản lý miền và các ứng dụng.
Phần quản lý mạng hỗ trợ các chức năng vận hành, quản lý, bảo dưỡng OAM, phát hiện và xử lý lỗi, định dạng cấu hình, tính cước và quản lý hoạt động cũng như sự bảo mật của mạng.
Hệ thống quản lý mạng viễn thông TNMS quản lý từ các phần tử đến các miền hoạt động sử dụng công nghệ quang. Các miền hoạt động có thể là PDH, SDH, DWDM,....
Bộ tích hợp truy nhập quản lý truy nhập thế hệ sau, có cấu trúc mở theo mơ hình client/ server, có tính module và linh hoạt.
4.2 Cấu trúc các thiết bị của Surpass
Họ sản phẩm SURPASS có thể chia ra làm nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào chức năng của chúng trong cấu trúc mạng, trong mỗi họ lại được chia thành các loại khác nhau tùy theo dung lượng và chức năng.
SURPASS có thể được chia thành các họ con:
Surpass hiQ: Có chức năng là các máy chủ, cung cấp nền tảng hệ thống dịch vụ
mở ngồi ra có thể có chức năng chuyển mạch, điều khiển, báo hiệu .v.v.
Surpass hiG: Đóng vai trị là các cổng phương tiện, được điều khiển theo chuẩn
của giao thức điều khiển cổng phương tiện MGCP. Được thiết kế nhỏ gọn, kinh tế, độ tin cậy cao. Hệ thống chuyển mạch mềm của hiG hỗ trợ cho mạng NGN.
Surpass hiS: Đóng vai trị là cổng cho mạng báo hiệu đa giao thức. Surpass hiR: Là các máy chủ chứa tài nguyên quản lý mạng. Surpass hiX: Là các bộ truy nhập đa dịch vụ.
Surpass hiT: Là các hệ thống truyền dẫn quang.
Trong phần này tôi chỉ đề cập tới cấu trúc của một số thiết bị sử dụng trong mạng NGN của VNPT.
4.2.1 MGC hiQ9200
a. Các thành phần chức năng của Surpass hiQ 9200
Như đã giới thiệu ban đầu hiQ 9200 là hệ thống chủ quản lý tập trung các thiết bị trong cấu trúc mạng NGN. Để đảm bảo chức năng điều khiển, báo hiệu..v..v. hiQ 9200 phải có cấu trúc phù hợp với từng chức năng của chúng.
Cấu trúc của hiQ 9200 bao gồm 5 phần chính:
- Server đặc tính cuộc gọi (CFS - Call Feature Server)
- Mạng liên lạc bên trong ( ICN - Internal Communcation Network) - Phần quản lý gói (PM - Packet Manager)
- Cổng báo hiệu (SG - Signal Gateway)
- Tác nhân vận hành, bảo dưỡng, quản lí (OAM &P Agent)
CFS: Thực hiện điều khiển cuộc gọi đến người sử dụng mạng. CFS có chức
định tuyến cuộc gọi. CFS truyền thơng cùng với nhiều hệ thống khác nhau như SG, OAM&P Agent và PM.
ICN: Trong bất kỳ hệ thống chuyển mạch/điều khiển nào đều có nhiều bản tin
phụ được truyền giữa các hệ thống phụ trợ cho nhau. Trong hiQ 9200 khối này được xây dựng tiếp cận với bộ điều khiển liên kết dữ liệu tốc độ cao HDLC (Hight - Level Data Link Controller). Phần điều khiển này nằm trong phần tử chuyển mạch của hệ thống chuyển mạch.
PM: Thực hiện kết nối cho thoại hoặc kết nối đa phương tiện. Câu lệnh của PM
đảm bảo thuộc tính liên mạng giữa SNC và mạng cơ bản IP bằng cách quản lý tài nguyên mạng ở MG (như cổng VoIP, Codecs..) thông qua MGCP hoặc giao thức MEGACO/H.248.
SG: Được thiết kế để kết cuối tới hệ thống báo hiệu số 7 phân phối trên IP
thông qua giao thức truyền tải điều khiển dòng SCTP (Stream Control Transmission Protocol) hoặc trên công nghệ chuyển mạch kênh TDM. SURPASS hiG có khả năng hỗ trợ liên kết tín hiệu băng hẹp (56Kbps, 64 Kbps) tốt như các tín hiệu băng rộng (1.5 Mbps hoặc 2Mbps).
Hình 4.3: Cấu trúc chức năng của hiQ 9200
OAM & P Agent: Surpass hiQ 9200 Softswitchs cung cấp giao diện OAM & P
Agent để gửi thông tin tới nhà cung cấp mạng như NetManager, thông tin này được tập hợp tại Surpass hiQ 9200 Softswitch và được xử lý tại đó. Thêm vào đó giao diện này được hiQ 9200 Softswitch dùng để thu những câu lệnh để quản lý hiQ 9200 Softswitch như cập nhật dữ liệu hay cấu hình các khối của nó.
b. Chức năng của Surpass hiQ 9200
Giao diện với
Packet Manager Call Feature Server
Signaling Gateway Internal Communication Network
PC U PC U H.323/SIP/ H.248/MGC P .. . PC U PC U H.323/SIP/ H.248/MGC P OAM&P Agent
Giao diện với Giao diện với
PM CFS SG ICN OAM&P Agent
Giao diện với hiQ4000
Như đã giới thiệu về Surpass hiQ 9200, đây là hệ thống chủ tập trung điều khiển gần như xuyên suốt các thiết bị trong mạng NGN. Với cấu trúc chức năng đã trình bày ở phần trước chúng ta thấy vai trò của hiQ 9200 là trung tâm điều khiển của hệ thống.
Các chức năng của hiQ 9220 có thể kể đến là:
- Là thiết bị trung tâm thực hiện toàn bộ chức năng giám sát, điều khiển, ghi cước của tất cả cuộc gọi trong mạng NGN
- Với giao diện mở có thể mở rộng và liên kết với các thành phần mạng rất dễ dàng
- Hỗ trợ các giao thức chuẩn MGCP, MEGACO/H.248….
Hình 4.4: Giao diện báo hiệu của Surpass hiQ 9200
Chức năng điều khiển trung tâm: Với cấu trúc thành từng phần, Surpass hiQ
9200 có khả năng thực hiện nhiều chức năng của mạng cùng một lúc ví dụ như Điều khiển PSTN/ISDN và hội tụ các dịch vụ thông qua CFS, liên kết giữa các hệ thống báo hiệu (SS7 over IP hay SS7 qua mạng chuyển mạch kênh) thông qua SG, điều khiển tất cả MG bằng các giao thức điều khiển MGCP thông qua MGC, thao tác các tín hiệu điều khiển gọi trên IP (như H.323, SIP…) thông qua các PM.
Giao diện mở dễ dàng giao tiếp và mở rộng: Với giao diện mở Surpass hiQ
9200 có khả năng giao tiếp với tất cả các thành phần trong mạng, trong đó quan trọng nhất là giao diện báo hiệu và điều khiển, ngoài ra các giao diện với mạng quản lý và mạng dữ liệu gói cũng rất quan trọng trong việc quản lý mạng của các nhà khai thác mạng.
Hỗ trợ các giao thức chuẩn MGCP, MEGACO/H.248: Với các giao diện hỗ
trợ này cung cấp cho hiQ 9200 khả năng liên kết báo hiệu tốc độ cao, giám sát quản lý báo hiệu nhằm tối ưu hóa tài ngun mạng.. Hình vẽ dưới đây mơ tả chi tiết các giao thức báo hiệu trong cấu trúc mạng NGN của Siemens.
4.2.2 MG-hiG1000
a. Cấu trúc thiết bị SURPASS hiG1000
Thiết bị cổng hiG1000 là họ sản phẩm của SURPASS. hiG là phần tử nằm ở mạng biên có độ tin cậy cao nằm giữa mạng TDM và mạng IP. hiG1000 đóng vai trị như một cổng cho VoIP. Surpass hiG1000 có khả năng mở rộng và sử dụng cấu trúc dự phòng để đáp ứng độ tin cậy cao.
Surpass hiG có cấu trúc module được chia thành các khối chức năng như sau: - Card tích hợp modem (MoPC - Modem Pool Card)
- Tập trung gói (Phub – Packet Hub) - Chuyển mạch Ethernet loại A(ESA) - Card SDH tích hợp (ISDH)
MoPC: Thực hiện việc xử lý tín hiệu số dùng cho VoIP và là giao tiếp mạng
giữa TDM, các Card Phub và ESA. Các bộ xử lý tín hiệu số trong MoPC thực hiện việc xử lý tín hiệu như triệt tiếng vọng, nhận dạng tiếng nói, …vv
Phub: Đảm bảo chức năng giao tiếp với hiQ 9200 và Netmanager. Trong hiG
1000 các card Phub và ESA có thể được sử dụng trong cấu hình dự phịng tạo thành hai cặp làm việc song song. Trong trường hợp cặp Phub/ESA hoạt động bị hỏng, thì cặp dự phịng sẽ chuyển sang chế độ làm việc một cách tự động
ESA: Thực hiện chức năng kết nối hiG với mạng đường trục IP. Nhằm mục
đích dự phịng, trong hiG 1000 thường trang bị 2 card ESA. Mỗi card ESA được nối tới tất cả MoPC qua giao tiếp Ethernet 100Base T. Nhưng card Phub chỉ kết nối được với một ESA. ESA thực hiện các chức năng như tập hợp các lưu lượng số liệu (nghĩa là lưu lượng VoIP từ MoPC gửi đến qua các giao diện Ethernet 100Base T, được gộp thành một liên kết Ethernet Gigabit hoặc dùng ba liên kết Ethernet 100Base T đưa đến mạng số liệu), phân bố và tập hợp thông tin quản lý và điều khiển cuộc gọi
ISDH: Là giao tiếp dùng cho SDH của hiG 1000. Nó cung cấp kết nối đến
mạng PSTN qua STM-1, và phân bố các luồng E1 tới các MoPC qua các kết nối bên trong. ISDH sử dụng cấu hình dự phịng, ngồi ra cịn có một cấu hình tùy chọn khác khơng áp dụng sự phịng dùng cho các ứng dụng nhỏ hơn.Trong cấu trúc dự phòng, ISDH hỗ trợ giao thức chuyển mạch tự bảo vệ tự động (APS) khi có sự cố trên luồng SDH
b. Chức năng của Surpass hiG 1000
Các chức năng của hiG 1000 có thể chia làm 3 nhóm chính: - Chức năng truyền dẫn
- Chức năng cung cấp chất lượng dịch vụ - Chức năng mạng
Hình 4.5: Mơ hình chức năng của hiG1000Chức năng truyền dẫn Chức năng truyền dẫn
Đối việc truyền dẫn thoại, fax, modem và dữ liệu ISDN qua IP, hiG cung cấp các chức năng:
Mã hóa/Giải mã: hiG1000 hỗ trợ các cách mã hóa và giải mã G.711 (Luật A/µ),
G.723.1, G.297 A và B. Các tốc độ mà G.711 hỗ trợ là 56 và 64 Kbps, riêng đối với các dịch vụ thoại sử dụng giao thức thời gian thực (RTP) thì chỉ sử dụng tốc độ là 64Kbps.
Triệt tiếng vọng: hiG 1000 hỗ trợ triệt tiếng vọng theo khuyến nghị G.168 của
ITU. Chức năng triệt tiếng vọng có thể được cung cấp cho từng cổng của hiG 1000 tùy theo từng cuộc gọi.. hiG 1000 xác định có thực hiện triệt tiếng vọng hay khơng khi
trong q trình thiết lập cuộc gọi.Chức năng này khơng hỗ trợ cho việc truyền tín hiệu modem và truyền dữ liệu ISDN.
Triệt khoảng lặng và chèn nhiễu giả: Trong q trình truyền tín hiệu thoại, hiG
1000 nhận dạng và nén các khoảng lặng. Bằng cách này có thể giảm lưu lượng tải trong mạng IP.Với cơ chế chèn nhiễu giả người sử dụng không biết được khơng có thơng tin truyền đi trong suốt khoảng lặng.Nhiễu giả được tạo ra như các bản tin ở cổng đầu vào và thông báo với cổng đầu ra để lọai bỏ nhiễu này (Nhiễu giả được phát ra với một mức nhất định ).
Truyền dẫn thoại, fax, modem và dữ liệu ISDN qua IP: Surpass hiG 1000 hỗ trợ
việc truyền thoại, fax, dữ liệu qua việc nhận dạng âm.Khi hiG 1000 nhận dạng được các âm fax hay modem sẽ gửi tín hiệu tới hiQ 9200 qua giao thức MGCP, hiQ 9200 sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho hiG 1000 thực hiện các chức năng truyền dẫn như đã mơ tả ở trên.
Truyền tín hiệu âm tần kép: Việc truyền DTMF được thực hiện theo hai cách
tùy thuộc vào cấu hình từng loại CODEC mà âm có thể truyền trong băng hay ngồi băng
Chức năng cung cấp chất lượng dịch vụ
Chất lượng dịch vụ là phần rất quan trọng trong mạng VoIP. Do mạng IP không được thiết kế để hỗ trợ cho các ứng dụng thời gian thực nên phải thực hiện các biện pháp đặc biệt để đảm bảo chất lượng dịch vụ của các cuộc gọi.
Các nhân tố ảnh hưởng tới chất lượng cuộc gọi là:
- Trễ (do q trình mã hóa, giải mã, truyền dẫn trong mạng…) - Mất gói
- Jitter
Trễ đầu cuối tới đầu cuối: hiG 1000 chỉ gây nhiễu theo một chiều mà không
xem xét tới mạng PSTN hay IP đường trục. Vì vậy mộ điều quan trọng là mạng IP giữa các gateway được thiết kế để tạo ra độ trễ có thể chấp nhận được.Để giảm nhiễu trong mạng VoIP, hiG 1000 có thể thiết lập các bit kiểu dịch vụ ToS (Type of Service) của các gói VoIP với một giá trị bất kỳ được nhà khai thác ấn định. Việc sử dụng các đánh gói này trong VoIP có thể được sử dụng ở các router biên để thực hiện quyền ưu tiên cho gói tin IP so với dữ liệu gói tin IP thơng thường.
Mất gói dữ liệu: Trong trường hợp mất gói, hiG 1000 bù lại các gói đã mất
băng cách mơ phỏng các gói mất một cách càng chính xác càng tốt.Với chức năng này, thuê bao chỉ biết được sự mất gói khi có nhiều gói liên tiếp bị mất. Số thứ tự (SN -
Sequence Number) trong tiêu đề của giao thức RTP được sử dụng để nhận biết việc mất gói và các gói khơng nằm trong chuỗi gói
Jitter: Các gói được phát qua mạng IP đến tại bên thu với thời gian khác nhau
bởi các gói có thể được truyền qua các tuyến khác nhau hay do tải trọng mạng thay đổi. Sự thay đổi số lần đến của các gói tin dược gọi là sự thay đổi trễ hay Jitter. Trong hiG 1000 có nhiều phương pháp khác nhau được thực hiện để bù trễ thay đổi này. Phương pháp đơn giản nhất là thêm một thời gian trễ nhất định trong bộ đệm Jitter của bộ thu. Một phương pháp khác là Surpass hiG 1000 có thể điều chỉnh động kích cỡ của bộ đệm Jitter theo yêu cầu của mạng.
Chức năng mạng
hiG 1000 cung cấp thêm các tính năng cho phép tích hợp một cách dễ dàng và tin cậy vào mạng TDM hiện nay.
hiG 1000 được điều khiển bởi 2 hiQ 9200: Trong một số trường hợp ít xảy ra
nhất đó là chuyển mạch mềm hiQ 9200 khơng thể điều khiển hiG 1000 được (ví dụ trong trường hợp nâng cấp phần mềm) mỗi hiG 1000 được điều khiển bởi 2 hiQ 9200 theo kiểu phân tải, nghĩa là mỗi hiQ 9200 sẽ điều khiển một nửa số cổng của hiG 1000, như vậy khi một hiQ 9200 không hoạt động một nửa số cổng của hiG 1000 vẫn hoạt động đưới sự điều khiển của hiQ 9200 còn lại.
Báo hiệu quay về (Back haud): Báo hiệu số 7 có thể truyền báo hiệu kết hợp
trên cùng kết nối E1 như tín hiệu thoại, kết hợp hay gần kết hợp qua mạng SS7. Trong