Đang tải... (xem toàn văn)
Ứng dụng các công nghệ mạng thế hệ mới dựa trên sotfswitch
C CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUÂT TP.HCM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ………….o0o………….. ỨNG DỤNG CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG THẾ HỆ MỚI DỰA TRÊN SOFTSWITCH Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN NHẬT TIẾN 1 Mục lục Viết tắt ADSL Tiếng Anh Tiếng Việt Asymmetric Digital Subscriber Đường thuê bao số không đối AG AS AS-F AT Line Access Gateway Application Server AS-Function Access Tandem ATM Asynchronous Transfer Mode CDMA CDR CSF DSLA Code Division Multiple Access Call Detail Record Call Feature Server M DSP FS IAD ICN IETF IN IP ISDN ISP ITU IVR LAN LEO M2UA xứng Cổng truy nhập Máy chủ ứng dụng Chức năng máy chủ ứng dụng Tổng đài truy nhập Phương thức truyền không đồng bộ Đa truy cập phân chia theo mã Ghi âm chi tiết cuộc gọi Xử lý điều khiển cuộc gọi Truy nhập đường dây thuê bao DSL Access Multiplexer Digital Signal Processors Feature Server Intergrated Access Device Internal Communcation Network Internet Engineering Task Force Intelligent Network Internet Protocol Integrated Services Digital số đa thành phần Xử lý tín hiệu số Máy chủ đặc tính Thiết bị đa truy nhập Mạng thông tin nội bộ Nhóm kỹ thuật Internet Mạng thông minh Giao thức Internet Mạng số đa dịch vụ tích hợp Network Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ internet International Telecommunications Hiệp hội viễn thông quốc tế Union Interactive Voice Response Trả lời thoại tương tác Local Area Network Mạng cục bộ Low Earth Orbit Vệ tinh quỹ đạo thấp MTP level 2 User Adaptaion Tương thích với người dùng mức 2 MEO MG Medium Earth Orbit Media Gateway MGC Media Gateway Controller MGC-F MGC- Function Media Gateway MGCP 2 Vệ tinh quỹ đạo trung bình Cổng phương tiện Thiết bị điều khiển cổng phương tiện Chức năng MGC Controller Giao thức điều khiển cổng MG-F Protocol MG-Function MPLS Multi Protocol Lable Switch MS NGN PM PSTN thức Media Server Máy chủ phương tiện Next Generation Network Mạng thế hệ sau Packet Manager Đơn vị quản lý gói Public Switched Telephone Mạng thoại chuyển mạch công QoS RAN R-F Network Quality of Service Radio Access Network Routing- Function RLC Release Complete RTCP phương tiện Chức năng MG Chuyển mạch nhãn đa giao Real Time Transport cộng Chất lượng dịch vụ Mạng truy nhập vô tuyến Chức năng định tuyến Hoàn thành giải phóng cuộc gọi Control Giao thức điều khiển truyền tải Protocol thời gian thực Giao thức truyền tải thời gian RTP Real Time Transport Protocol SCF Service Control Function SCTP Stream Control Transport Protocol SDH SDP SG Synchronous Digital Herachea Session Discription Protocol Signaling Gaterway SGCP Simple Gateway Control Protocol SGW Signalling Gateway 3 thực Chức năng điều khiển dịch vụ Giao thức truyền tải điều khiển dòng Phân cấp số đồng bộ Giao thức mô tả phiên Cổng tín hiệu Giao thức điều khiển cổng đơn giản Gateway báo hiệu SIP SIP-T Session Intiation Protocol Session Intiation Protocol SS7 Telephony Signalling System number 7 SSF Service Switching Function STP TCP Signalling Transfer Point Transfer Control Protocol TDM Time Division Multiplex VoIP Voice Over IP WDM Wave Division Multiplex Giao thức khởi tạo phiên for Phần mở rộng giao thức SIP dành cho thoại Hệ thống báo hiệu số 7 Chức năng chuyển mạch dịch vụ Điểm chuyển tiếp báo hiệu Giao thức điều khiển truyền tải Ghép kênh phân chia theo thời gian Thoại qua giao thức internet Ghép kênh phân chia theo bước sóng I. Giới thiệu Ngày nay khi công nghệ ngày càng phát triển, và nhu cầu của con người ngày càng cao, thì những đòi hỏi về dịch vụ càng chở lên khắc khe, đi cùng chúng là những yêu cầu về sự phát triển và hội tụ của các hệ thống viễn thông và tin học. Với sự phát triển nhanh chóng về nhu cầu của người dùng đối với những dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao đã làm cho cơ sở hạ tầng thông tin và viễn thông đã có những thay đổi lớn về cơ bản. Xu hướng viễn thông dựa trên nền tảng chuyển mạch gói tốc độ cao, dung lượng lớn và hội tụ được các loại dịch vụ trên cùng một hạ tầng mạng đang ngày càng phát triển mạnh mẽ và chở thành một nền tảng tất yếu của sự phát triển. 4 II.Nội dung chính 1.Giới thiệu mạng thế hệ tiếp theo NGN và công nghệ chuyển mạch mềm(Softswitch) 1.1.Sự hình thành mạng NGN Sự gia tăng cả về số lượng và chất lượng của các nhu cầu dịch vụ ngày trở nên phức tạp từ phía khách hàng đã kích thích sự phát triển nhanh chóng của thị trường công nghệ Điện tử – Tin học – Viễn thông. Tuy nhiên, các công nghệ cơ bản liên quan đến các tổng đài chuyển mạch kênh hiện nay đã phát triển quá chậm so với tốc độ thay đổi và tốc độ chấp nhận liên quan đến công nghiệp máy tính. Chuyển mạch kênh là các phần tử có độ tin cậy cao trong kiến trúc PSTN. Tuy nhiên, chúng không bao giờ là tối ưu đối với chuyển mạch gói. Khi lưu lượng của mạng ngày càng trở nên phong phú và đa dạng thì hiển nhiên phải có một công nghệ, giải pháp mới cho thiết kế chuyển mạch của mạng tương lai, đó là xét về mặt kỹ thuật. Còn khi xem xét ở khía cạnh kinh doanh thu lợi nhuận thì : Thứ nhất: 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. Và khi đã cung cấp các dịch vụ giống nhau thì chỉ có một con đường duy nhất để thu hút khách hàng đó là chính sách giá cả, muốn có một lượng khách hàng lớn thì phải giảm giá cước. Nhưng chỉ tạo sự chênh lệch về mặt giá cả vốn đã không phải là một chiến lược kinh doanh lâu dài tốt trong lĩnh vực viễn thông. Nếu có giải pháp nào đó mà 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 cước. Thứ hai : khi xét về khía cạnh đầu tư, thì đối với bất kỳ một nhà đầu tư nào, trước khi có ý định đầu tư vào việc xây dựng mạng, thì yếu tố quan trọng đầu tiên mang tính quyết định đó là thời gian đầu tư và hoàn vốn, mà động lực của nó là tỷ 5 lệ giữa sự đổi mới và kết quả dự báo về kinh tế của công nghệ lõi được chọn trong mạng. Do thời gian phát triển nhanh và chi phí vận hành cũng như bảo dưỡng các mạng chuyển mạch gói thấp hơn nhiều so với chuyển mạch kênh, nên các nhà điều hành mạng ngày nay tập trung chú ý đến công nghệ chuyển mạch gói IP. Do vậy, khi càng ngày càng nhiều lưu lượng dữ liệu chảy vào mạng qua Internet, thì cần phải có một giải pháp mới, đặt trọng tâm vào dữ liệu, cho việc thiết kế chuyển mạch của tương lai dựa trên công nghệ gói để chuyển tải chung cả thoại và dữ liệu. Như một sự lựa chọn, các nhà cung cấp dịch vụ đã và đang cố gắng hướng tới việc xây dựng một mạng thế hệ mới Next Generation Network NGN trên đó hội tụ các dịch vụ thoại, số liệu, đa phương tiện trên một mạng duy nhất - sử dụng công nghệ chuyển mạch gói trên mạng xương sống (Backbone Network). Đây là mạng của các ứng dụng mới và các khả năng mang lại lợi nhuận mà chỉ đòi hỏi giá thành thấp. Và đó không chỉ là mạng phục vụ thông tin thoại, cũng không chỉ là mạng phục vụ tryền số liệu mà đó là một mạng thống nhất, mạng hội tụ đem lại ngày càng nhiều các dịch vụ tiên tiến đáp ứng nhu cầu ngày một tăng, và khắt khe hơn từ phía khách hàng. Mạng thế hệ mới NGN không phải là một cuộc cách mạng về mặt công nghệ mà nó là một bước phát triển, một xu hướng tất yếu. Hạ tầng cơ sở mạng của thế kỷ 20 không thể được thay thế trong một sớm một chiều, vì thế NGN phải tương thích tốt với môi trường mạng sẵn có và phải kết nối hiệu quả với mạng PSTN. Những vấn đề mà mạng thế hệ mới cần giải quyết gồm : • Vấn đề báo hiệu và điều khiển trên nhiều loại giao thức khác nhau cho hội tụ thông tin thoại, fax, số liệu, đa phương tiện. • Vấn đề kết nối với mạng chuyển mạch kênh hiện hữu, đặc biệt là kết nối phần báo hiệu (mạng SS7). • Vấn đề phát triển dịch vụ 6 Giải pháp cốt lõi trong mạng NGN chính là công nghệ Softswitch- công nghệ chuyển mạch mềm. 1.2.Công nghệ chuyển mạch mềm - Softswitch 1.2.1. Những hạn chế của tổng đài chuyển mạch kênh Hiện nay cơ sở hạ tầng chuyển mạch viễn thông công cộng bao gồm rất nhiều mạng, công nghệ và các hệ thống khác nhau, trong đó hệ thống chuyển mạch kênh sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM-Time Division Multiplex) đã phát triển khá toàn diện về dung lượng, chất lượng và quy mô mạng lưới. Mạng PSTN ngày nay nói chung đáp ứng được 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 chưa được giải quyết một các thực sự thoả đáng, chưa nói đến những dịch vụ mới khác. Trong mạng chuyển mạch kênh ngày nay, chỉ có các khách hàng cỡ vừa và lớn được hưởng lợi từ sự cạnh tranh trong thị trường 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 được hưởng rất ít ưu đãi. Trong khi đó thị trường các khách hàng nhỏ mang lại lợi nhuận khá lớn cho các nhà khai thác dịch vụ. Các nhà khai thác vẫn thu được rất nhiều từ các cuộc gọi nội hạt thời gian ngắn, từ các cuộc gọi đường dài, và từ các dịch vụ tuỳ chọn khác như Voicemail. Hiện nay, tất cả các dịch vụ thoại nội hạt đều được cung cấp thông qua các tổng đài nội hạt theo công nghệ chuyển mạch kênh, đơn giản bởi vì chẳng có giải pháp nào khác. Chính điều này là cản trở đối với sự phát triển của dịch vụ, bởi những nguyên nhân chính sau đây: • Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt Hầu hết thị phần thiết bị chuyển mạch nội hạt do một số nhà sản xuất lớn kiểm soát. Các tổng đài nội hạt của các nhà sản xuất này được thiết kế để phục vụ 7 hàng chục ngàn, thậm chí hàng trăm ngàn thuê bao. Vấn đề đặt ra ở đây là chúng không thích hợp khi được sử dụng cho vài trăm cho đến vài ngàn thuê bao, bởi vì giá thành thiết bị cao. Giá thấp nhất của một tổng đài nội hạt thường ở khoảng vài triệu USD, con số có thể làm nản lòng các nhà cung cấp dịch vụ, buộc họ chỉ dám tham gia vào các thị trường lớn nhất. • Không có sự phân biệt dịch vụ Các tổng đài bao giờ cũng chỉ cung cấp tập các dịch vụ cho người sử dụng như đợi cuộc gọi đến, chuyển cuộc gọi, xác định số chủ gọi, hạn chế cuộc gọi. Hầu hết các dịch vụ này đều đã tồn tại từ nhiều năm qua, các dịch vụ hoàn toàn mới tương đối hiếm. Thứ nhất bởi vì sẽ rất tốn kém khi phát triển và thử nghiệm các dịch vụ mới, thứ hai cũng bởi vì tập các dịch vụ hiện có đã bao hàm hầu hết các khả năng mà một khách hàng có thể thực hiện trên các nút bấm điện thoại của mình. • Giới hạn trong phát triển mạng Thông thường sơ đồ đấu nối của mạng tổng đài chuyển mạch kênh là hình cây, bao gồm các tổng đài quốc tế, đến tổng đài Toll, tổng đài tandem, tổng đài host. Cứ mỗi tổng đài mới được lắp thì nó phải nối với các tổng đài đài cấp cao hơn với sơ đồ đầu nối phức tạp, mỗi hướng kết nối thì phải tạo riêng các luồng truyền dẫn để kết nối với hai tổng đài điều này gây khó khăn cho việc đấu nối chuyền dẫn, mặt khác khi bổ xung tổng đài mới thì lưu lượng thoại ở các trung kế nối các tổng đài lớp trên ngày càng cao đến một lúc nào đó thì phải nâng cấp mở rộng dung lượng của trung kế đó. Khi khai mới một đầu số trong toàn mạng thì phảI khai hết tất cả trong các tổng đài, điều này gây mất rất nhiều thời gian và có thể gặp những sự cố không đáng có... Mô hình tổ chức của mạng viễn thông thường thấy hiện nay là : một mạng tổng đài TDM cấp thấp nhất (lớp 5, tổng đài nội hạt, MSC của mạng di động ...) 8 được nối với nhau bằng một mạng lưới trung kế điểm-điểm khá phức tạp và nối tới tổng đài chuyển tiếp cấp cao hơn (lớp 3, 4). Hình1: Cấu trúc mạng và báo hiệu của mạng PSTN Một số cuộc gọi (ví dụ như truy nhập hộp thư thoại hay quay số bằng giọng nói...) lại được định tuyến trực tiếp tới tổng đài chuyển tiếp để sử dụng các tài nguyên tập trung phục vụ cho các dịch vụ cao cấp. Kiến trúc này đã được sử dụng nhiều năm nay, và cũng đã được cải tiến rất nhiều nhằm phục vụ các ứng dụng thoại, tuy nhiên vẫn có một số giới hạn: • Chi phí điều hành và bảo dưỡng cao, mất thời gian; việc định lại cấu hình và nâng cấp mạng lưới phải tiến hành liên tục nhằm để tránh bị nghẽn mạng, hơn nữa luôn phải thiết lập mạng lớn hơn nhu cầu thực tế cho các tổng đài chuyển tiếp. • Các trung kế điểm - điểm hoạt động với hiệu suất không cao vì chúng được thiết kế để hoạt động được trong những giờ cao điểm, và những giờ cao điểm này lại khác nhau trong các vùng của mạng (ví dụ ở thành phố là ban ngày còn ở ngoại ô lại là buổi đêm). 9 Nếu có nhiều tổng đài chuyển tiếp trong mạng, mỗi tổng đài đó lại nối với một • nhóm các tổng đài nội hạt, cuộc gọi có thể phải chuyển qua nhiều tổng đài chuyển tiếp để đến được nơi lưu giữ tài nguyên mạng (như trong trường hợp dịch vụ hộp thư thoại). Trong mạng NGN các tổng đài TDM sẽ được thay thế bằng các tổng đài chuyển mạch mềm(Softswitch) . Kết nối các softswitch là mạng chuyển mạch gói đa dịch vụ IP/ATM/MPLS. Phần tiếp cận thuê bao của mạng NGN là các BAN (Broadband Access Node) và IAD (Integrated Access Device) hỗ trợ các loại đầu cuối như máy tính, máy điện thoại IP, máy điện thoại thông thường... Mạng NGN giao tiếp với các mạng khác như mạng PSTN và mạng di động qua các Media Gateway. 1.2.2.Công nghệ chuyển mạch mềm theo quan điểm của một số nhà phát triển Vậy Công nghệ chuyển mạch mềm Softswitch là gì ? Đây là một câu hỏi đã được rất nhiều nhà phát triển đặt ra. Softswitch được nhắc đến như là một khái niệm mang tính thương mại nhiều hơn, và những tranh luận về nhằm đạt đến một định nghĩa kỹ thuật thống nhất, chính xác về Softswitch vẫn còn đang tiếp diễn. Có thể nói rằng, mỗi nhà phát triển nhìn Softswitch dưới những góc độ khác nhau. Dưới đây là các định nghĩa về Softswitch của một số nhà phát triển: • Theo Nortel, Softswitch là một thành tố quan trọng nhất của mạng thế hệ mới (NGN – Next Generation Network). Theo Nortel định nghĩa thì Softswitch là một phần mềm theo mô hình mở có thể thực hiện được những chức năng thông tin phân tán trên một môi trường máy tính mở và có những tính năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống. Chuyển mạch mềm có thể tích hợp thông tin thoại, số liệu và video, nó có thể phiên dịch giao thức giữa các mạng khác nhau ví dụ như giữa mạng vô tuyến và mạng cáp. Softswitch cũng cho phép triển khai các dịch vụ VoIP mang lại lợi 10 nhuận. Một chuyển mạch mềm kết hợp tính năng của các chuyển mạch thoại lớp 4 (tổng đài chuyển tiếp/liên đài) và lớp 5 (tổng đài nội hạt) với các cổng VoIP, trong khi vẫn hoạt động trên môi trường máy tính mở chuẩn. Các hệ thống máy tính kiến trúc mở sử dụng các thành phần đã được chuẩn hoá và sử dụng rộng rãi của nhiều nhà cung cấp khác nhau. ở đây, hệ thống máy tính có thể là một máy tính cỡ nhỏ cho tới những server cỡ lớn như Netra của Sun Microsystem. Sử dụng các hệ thống máy tính mở cho phép các nhà khai thác phát triển dịch vụ một cách độc lập với phần cứng và hưởng lợi ích từ định luật Moore trong ngành công nghiệp máy tính. • Theo MobileIN, Softswitch là ý tưởng về việc tách phần cứng mạng ra khỏi phần mềm mạng. Trong mạng chuyển mạch kênh truyền thống, phần cứng và phần mềm không độc lập với nhau. Mạng chuyển mạch kênh dựa trên những thiết bị chuyên dụng cho việc kết nối và được thiết kế với mục đích phục vụ thông tin thoại. Những mạng dựa trên chuyển mạch gói hiệu quả hơn thì sử dụng giao thức Internet (IP) để định tuyến thông tin thoại và số liệu qua các con đường khác nhau và qua các thiết bị được chia sẻ. • Còn theo CopperCom, Softswitch là tên gọi dùng cho một phương pháp tiếp cận mới trong chuyển mạch thoại có thể giúp giải quyết được các thiếu sót của các chuyển mạch trong tổng đài nội hạt truyền thống. Công nghệ Softswitch có thể làm giảm giá thành của các chuyển mạch nội hạt, và cho ta một công cụ hữu hiệu để tạo ra sự khác biệt về dịch vụ giữa các nhà cung cấp dịch vụ và đơn giản hoá quá trình dịch chuyển từ mạng truyền thống sang mạng hỗ trợ thoại gói từ đầu cuối đến đầu cuối (end - to - end) trong tương lai. Ngành công nghiệp viễn thông dường như đã đạt được một sự nhất trí rằng câu trả lời tốt nhất là tách chức năng xử lý cuộc của ra khỏi thiết bị chuyển mạch vật lý, và kết nối hai thành phần này với nhau thông qua một loạt các giao thức 11 chuẩn. Trong đó, chức năng chuyển mạch vật lý - tạo các kết nối cho trao đổi thông tin - do mạng cơ sở hạ tầng mạng đảm nhiệm. Chức năng này trong các mạng chuyển mạch gói được thực hiện một cách phân tán trong toàn mạng. Còn phần điều khiển các kết nối (thiết lập, giải phóng và các tính năng liên quan) thì do một bộ phận trung tâm đảm nhiệm. Bộ phận này làm việc với các phần khác của mạng thông qua các giao thức chuẩn, do đó chức năng được thực hiện với một tập hợp các mô đun phần mềm. Có một số lý do mà theo đó người ta tin rằng việc phân chia hai chức năng là một giải pháp tốt nhất: • Tạo cơ hội cho một số công ty nhỏ và linh hoạt vốn vẫn chỉ tập trung vào phần mềm xử ký cuộc gọi hoặc vào phần mềm chuyển mạch gói gây được ảnh hưởng trong nghành công nghiệp viễn thông giống như các nhà cung cấp lớn từ trước tới nay vẫn kiểm soát thị trường. • Cho phép có một giải pháp phần mềm chung cho xử lý cuộc gọi cài đặt trên rất nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạng chuyển mạch kênh và mạng gói sử dụng các khuôn dạng gói và phương thức truyền dẫn khác nhau. • Là động lực cho các hệ điều hành, các môi trường máy tính chuẩn, tiết kiệm đáng kể trong việc phát triển phát triển và ứng dụng các phần mềm xử lý cuộc gọi. • Cho phép các phần mềm thông minh của các nhà cung cấp dịch vụ điều khiển từ xa các thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng, một yếu tố quan trọng trong việc khai thác hết tiềm năng của mạng trong tương lai. 3 Định nghĩa chuyển mạch mềm (Softswitch) Chuyển mạch mềm có thể được định nghĩa như là tập hợp các sản phẩm, giao thức, và các ứng dụng cho phép bất kỳ thiết bị nào truy cập các dịch vụ truyền thông qua mạng xây dựng trên nền công nghệ chuyển mạch gói thường là IP 12 (Internet Protocol). Những dịch vụ đó bao gồm thoại, fax, video, dữ liệu và các dịch vụ mới có thể được phát triển trong tương lai. Những thiết bị đầu cuối truy nhập bao gồm điện thoại truyền thống, điện thoại IP, máy tính, PDAs, máy nhắn tin (pager)...Một sản phẩm Softswitch có thể bao gồm một hoặc nhiều phần chức năng, các chức năng có thể cùng nằm trên một hệ thống hoặc phân tán trên những hệ thống thiết bị khác nhau. Softswitch nhìn trung cung cấp các chức năng giống như các chức năng của hệ thống chuyển mạch kênh, nó chỉ khác là được thiết kế cho mạng chuyển mạch gói và có khả năng liên kết với mạng PSTN. Các tính chất khác biệt của một hệ thống chuyển mạch mềm bao gồm: • Là hệ thống có khả năng lập trình để xử lý cuộc gọi và hỗ trợ các giao thức của mạng PSTN, ATM, và IP. • Hoạt động trên nền các máy tính và các hệ điều hành thương mại • Điều khiển các Gateway trung kế ngoài (External Trunking Gateway), Gateway truy nhập(Access Gateway) và các Server truy nhập từ xa RAS(Remote Access Server) • Nó tái sử dụng các dịch vụ IN thông qua giao diện danh bạ mở, mềm dẻo. • Cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng mở API cho các nhà phát triển thứ 3 nhằm tạo ra các dịch vụ thế hệ sau. • Nó có chức năng lập trình cho các hệ thống Back office • Có hệ thống quản lý tiên tiến trên cơ sở máy chủ (policy-Server-based) cho tất các module phần mềm. Một đặc điểm nữa của Softswitch là Softswitch không phải làm nhiệm vụ cung cấp kênh kết nối như tổng đài vì liên kết thông tin đã được cơ sở hạ tầng mạng NGN thực hiện theo các công nghệ chuyển mạch gói. Tức là công nghệ Chuyển mạch mềm không thực hiện bất cứ “chuyển mạch” gì. Tất cả các công việc của Softswitch được thực hiện với một hệ thống các mô đun phần mềm điều khiển 13 và giao tiếp với các phần khác của mạng NGN, chạy trên một hệ thống máy chủ có hiệu năng, độ tin cậy và độ sẵn sàng ở cấp độ nhà cung cấp dịch vụ (Carrier -Class). 1.2.4.Những lợi ích của Softswitch đối với nhà khai thác và sử dụng Mạng thế hệ sau có khả năng cho ra đời những dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới hội tụ ứng dụng thoại, số liệu và video. Các dịch vụ này hứa hẹn đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với các dịch vụ truyền thống. Do các dịch vụ của NGN được viết trên các phần mềm . Do đó việc triển khai, nâng cấp, cũng như việc cung cấp các dịch vụ mới cũng trở nên dễ dàng. Khả năng thu hút khách hàng của mạng NGN rất cao, từ sự tiện dụng hội tụ cả thoại dữ liệu, video đến hàng loạt các dịch vụ khác mà nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp cho khách hàng, thêm nữa họ có khả năng kiểm soát các dịch vụ thông tin của mình điều này làm cho khách hàng luôn luôn thoả mãn 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 phí xây dựng mạng: Khi xây dựng một mạng hoàn toàn mới cũng như mở rộng mạng có sẵn , thì mạng chuyển mạch mềm có chỉ phí ít tốn kém hơn nhiều so với mạng chuyển mạch kênh. Điều này làm cho trở ngại khi tham gia thị trường của những nhà khai thác dịch vụ mới không còn lớn như trước nữa. Hiện nay, sự cạnh tranh giữa các nhà khai thác dịch vụ chính là những dịch vụ gì mà họ có thể cung cấp cho khách hàng, và độ hài lòng của khách hàng khi sử dụng những dịch vụ đó, nên hầu hết các nhà khai thác đều tập trung đầu tư vào việc viết phần mềm phát triển dịch vụ. Giảm chi phí vận hành bảo dưỡng và quản lý mạng hiệu quả hơn Softswitch không còn các tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành, chuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán trong mạng, được điều khiển 14 bởi các giao diện thân thiện người sử dụng (GUI) do đó chi phí điều hành và hoạt động của mạng được giảm đáng kể. Sử dụng băng thông có hiệu quả hơn: Do mạng truyền vận của NGN là mạng chuyển mạch gói cho nên với cùng một cơ sở hạ tầng truyền dẫn thì hiệu suất sử dụng băng thông của nó cao hơn nhiều so với mạng chuyển mạch kênh. Thêm nữa, theo như thống kê đối với thoại thì 60% thời gian cuộc gọi là khoảng lặng, mạng thế hệ mới có cơ chế triệt khoảng lặng nên làm tăng hiệu suất sử dụng băng thông một mức đáng kể. Dưới đây là một số so sánh giữa công nghệ Chuyển mạch mềm và Tổng đài chuyển mạch kênh. 15 Hình 1: Kiến trúc mạng PSTN và mạng thế hệ mới NGN 2.1. Sự ra đời của chuyển mạch mềm (Softswitch) Trong tương 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 do nó cung cấp khá tin cậy (99.999%) nên việc chuyển cả mạng truy nhập và mạng lõi của PSTN thành mạng gói là rất tốn kém. Để tận dụng sự hoạt động tốt của PSTN và ưu điểm của chuyển mạch gói, cấu hình mạng NGN bao gồm chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói được thể hiện như trong hình sau: 16 Hình 2.1: Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN 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 được sử dụng. Như đã biết, 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 được tích hợp sẵn với phần cứng vật lý chuyển mạch kênh. Hay nói cách khác phần mềm sử dụng trong các 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 thực thi 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 17 gọi. Điều này được 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.Hay chuyển mạch mềm Softswitch chính là thiết bị thực hiện việc xử lý cuộc gọi trong mạng NGN. 2.2. Chuyển mạch mềm 2.2.1. Khái niệm chuyển mạch mềm Hiện nay có nhiều khái niệm về chuyển mạch mềm, tùy thuộc vào từng hãng viễn thông khác nhau. Theo hãng Mobile IN, Softswitch là ý tưởng về việc tách phần cứng mạng ra khỏi phần mềm mạng. Theo hãng Nortel, Softswitch chính là thành phần quan trọng nhất của mạng thế hệ tiếp sau. Softswitch là một phần mềm theo mô hình mở, có thể thực hiện được những chức năng thông tin phân tán trên một môi trường máy tính mở và có chức năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống.Chuyển mạch mềm có thể tích hợp thông tin thoại, số liệu và video và nó có thể phiên dịch giao thức giữa các mạng khác nhau. Theo Coppercom, Softswitch là tên gọi của một phương pháp mới trong chuyển mạch thoại có thể giúp giải quyết được các thiếu sót của các chuyển mạch trong các tổng đài nội hạt truyền thống. Thực chất của khái niệm chuyển mạch mềm chính là phần mềm thực hiện chức năng xử lý cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch có khả năng chuyển tải nhiều loại thông tin với các giao thức khác nhau. (Ghi chú: chức năng xử lý cuộc gọi bao gồm định tuyến cuộc gọi và quản lý, xác định và thực thi các đặc tính cuộc gọi). 18 Theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng chuyển mạch vật lý được thực hiện bởi cổng phương tiện Media Gateway (MG), còn xử lý cuộc gọi là chức năng của bộ điều khiển cổng phương tiện Media Gateway Controller (MGC). Một số lý do chính cho thấy việc tách 2 chức năng trên là một giải pháp tốt: - Cho phép có một giải pháp phần mềm chung đối với việc xử lý cuộc gọi. Và phần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạng chuyển mạch kênh và mạng gói (áp dụng được với các dạng gói và môi trường truyền dẫn khác nhau). - Là động lực cho các hệ điều hành, các môi trường máy tính chuẩn, tiết kiệm đáng kể trong việc phát triển và ứng dụng các phần mềm xử lý cuộc gọi. - Cho phép các phần mềm thông minh của các nhà cung cấp dịch vụ điều khiển từ xa thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng, một yếu tố quan trọng trong việc khai thác tiềm năng của mạng trong tương lai. 2.2.2. Ưu điểm và ứng dụng của chuyển mạch mềm Ưu điểm: - Cho cơ hội mới về doanh thu: Với công nghệ mạng cho phép hội tụ các ứng dụng thoại, số liệu, video cùng công nghệ chuyển mạch mới, nhiều dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới được ra đời. Các dịch vụ này hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu cao hơn so với các dịch vụ thoại truyền thống. Do sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm, có tính chất phân tán, các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp dịch vụ cho một nhóm nhỏ khách hàng, hay bất cứ nơi nào và khi nào mà họ muốn. -Thời gian tiếp cận thị trường ngắn: Do công nghệ chuyển mạch mới dựa trên phần mềm nên các dịch vụ mới ra đời cũng dựa trên phần mềm. Điều này làm cho việc triển khai các dịch vụ mới cũng như nâng cấp dịch vụ đang cung cấp trở nên nhanh chóng hơn. 19 Ngoài ra nhà khai thác mạng có thể mua một dịch vụ mới từ nhà cung cấp thứ ba để triển khai nhanh chóng dịch vụ khách hàng yêu cầu Đây chính là một trong những đặc điểm khác biệt của mạng thế hệ sau NGN mà các mạng hiện tại không có . -Khả năng thu hút khách hàng: Cùng với việc đưa vào sử dụng mạng thế hệ mới, việc đưa vào sử dụng chuyển mạch mềm còn giới thiệu với khách hàng nhiều dịch vụ mới hấp dẫn đồng thời cho phép họ tự lựa chọn và kiểm soát các dịch vụ thông tin do mình sử dụng. -Giảm chi phí xây dựng mạng: Chi phí xây dựng cho các hệ thống sử dụng chuyển mạch mềm là chi phí cho phần mềm, không theo kiểu chi phí cho các cơ cấu chuyển mạch kênh trước đây. Do đó không đòi hỏi phải có vốn đầu tư ban đầu lớn mà chi phí xây dựng sẽ tăng tuyến tính theo nhu cầu và số lượng khách hàng. Các nhà khai thác có thể khởi đầu phục vụ cho một số lượng nhỏ khách hàng nhưng vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ thông qua các nhà khai thác lớn hơn. Đây là điểm khác biệt vì chuyển mạch truyền thống luôn được thiết kế với tập tính năng và qui mô lớn hơn nhiều so với số lượng khách hàng và nhu cầu dịch vụ thực tế. -Giảm chi phí điều hành mạng: Do phần mềm chuyển mạch thế hệ mới Softswitch cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát quá trình sử dụng dịch vụ của mình nên đã giúp cho công việc của các nhà điều hành mạng được giảm đi một phần. Hơn thế nữa, khi sử dụng chuyển mạch mềm sẽ không còn các tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành. Các chuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán trong mạng và được điều khiển bởi các giao diện thân thiện với người dùng. - Sử dụng băng thông một cách hiệu quả: 20 Với mô hình truyền thống, hệ thống chuyển mạch sẽ thiết lập một kênh dành riêng cho người gọi và người được gọi trong cuộc gọi thông thường. Và kênh này sẽ không được sử dụng cho mục đích nào khác trong suốt quá trình kết nối. Tuy TDM cho phép truyền nhiều kênh trên một trung kế nhưng kênh dành riêng vẫn sử dụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức yêu cầu thực tế vì tồn tại những khoảng lặng trong quá trình đàm thoại. Khi đưa mạng thế hệ mới vào sử dụng, do mạng IP được sử dụng nên đã tận dụng được ưu điểm sử dụng băng thông hiệu quả . - Quản lý mạng hiệu quả: Đó là do Softswitch cho phép giám sát và điều chỉnh hoạt động mạng theo thời gian thực đồng thời có thể nâng cấp hay thay đổi cấu hình mạng từ xa. Điều này giúp cho các nhà điều hành quản lý mạng hiệu quả hơn. - Cải thiện dịch vụ: Với khả năng cung cấp dịch vụ một cách dễ dàng đã giúp cho Softswitch nhanh chóng được chấp nhận. Bằng cách lắp đặt thêm một máy chủ ứng dụng riêng mới (còn gọi là nâng cấp phần mềm chuyển mạch Softswitch) hay triển khai thêm một module của nhà cung cấp thứ 3, các nhà khai thác có thể cung cấp các dịch vụ mới nhanh chóng hơn và giá thấp hơn so với chuyển mạch truyền thống. Ngoài ra chuyển mạch mềm còn hỗ trợ nhiều tính năng giúp nhà khai thác phân biệt dịch vụ cho từng khách hàng riêng lẻ. - Tiết kiệm không gian đặt thiết bị: Softswitch cho phép các ứng dụng được thi hành tại bất cứ khu vực nào trên mạng. Mạng có thể được sắp xếp sao cho các máy chủ được bố trí gần những nơi mà nó thật sự là tài nguyên quan trọng.Các ứng dụng và tài nguyên có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ và tính năng mới không nhất thiết phải đặt tại cùng một nơi trên mạng. 21 Hơn thế nữa các thành phần của mạng NGN, đặc biệt là các MGC sử dụng chuyển mạch mềm Softswitch có kích thước nhỏ và có tính phân tán nên không gian đặt thiết bị cũng gọn hơn. - Cung cấp môi trường tạo lập dịch vụ mềm dẻo: Do dịch vụ được tạo ra nhờ phần mềm nên môi trường tạo lập dịch vụ mới rất linh hoạt. - An toàn vốn đầu tư: Do mạng NGN hoạt động trên nền hạ tầng cơ sở có sẵn nên các nhà khai thác vẫn tiếp tục sử dụng mạng truyền thống đồng thời triển khai những dịch vụ mới. Điều này giúp nhà khai thác vừa thu hồi vốn đầu tư vào mạng cũ vừa thu lợi nhuận từ dịch vụ do mạng mới cung cấp. Ứng dụng: Chuyển mạch mềm Softswitch hiện nay, khi vẫn tận dụng mạng PSTN, được sử dụng trong mạng công cộng để thay thế cho tổng đài cấp 4 (tandem switch) và trong mạng riêng. Và phần mềm điều khiển chuyển mạch lúc này chỉ có nhiệm vụ đơn giản là thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Trong tương lai khi tiến lên mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụng Softswitch sẽ thay thế cả các tổng đài nội hạt (lớp 5). Khi đó chuyển mạch mềm Softswitch không chỉ thiết lập và xóa cuộc gọi mà sẽ thực hiện cả các chức năng phức tạp khác của một tổng đài lớp 5. 2.3.Vị trí của chuyển mạch mềm trong mô hình phân lớp chúc năng của NGN Do có chức năng là xử lý cuộc gọi (Call control) nên vị trí tương ứng của Softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN là lớp Điều khiển cuộc gọi và báo hiệu (Call Control and Signaling Layer). Và các thực thể chức năng của Softswitch là MGC-F, CA-F, IW-F, R-F và A-F. 22 Hình 2.2: Vị trí chuyển mạch mềm Softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN 2.4. Thành phần chính của chuyển mạch mềm : Thành phần chính của chuyển mạch mềm Softswitch là bộ điều khiển cổng thiết bị Media Gateway Controller (MGC). Bên cạnh đó còn có các thành phần khác hỗ trợ hoạt động như: Signaling Gateway (SG), Media Gateway (MG), Media Server (MS), Application Server (AS)/Feature Server (FS). Trong đó Media Gateway là thành phần nằm trên lớp Media Layer, Signaling Gateway là thành phần ở trên cùng lớp với MGC; Media Server và Application Server/Feature Server nằm trên lớp Application and Service Layer. Cách kết nối các thành phần trên được thể hiện ở hình sau: 23 Hình 2.3: Kết nối MGC với các thành phần khác của mạng thế hệ sau NGN Ghi chú: các thiết bị thuộc mạng IP là các router, các chuyển mạch thuộc mạng backbone để truyền tải các gói tin đi. Trong khi đó mạng không IP (non IP network) là mạng có các thiết bị đầu cuối không phải thuộc mạng IP và các mạng vô tuyến không dây. Ví dụ về các thiết bị đầu cuối không thuộc mạng IP: thiết bị đầu cuối ISDN, IAD (Integrated Access Device) cho mạng DSL, ... Một Media Gateway Controller có thể quản lý nhiều Media Gateway. Hình trên chỉ minh họa 1 MGC quản lý 1 MG. Và một Media Gateway có thể nối đến nhiều loại mạng khác nhau. 2.4.1. Media Gateway Controller MGC chính là thành phần chính của chuyển mạch mềm, và cũng thường được gọi là Softswitch, hay Call Agent. Các chức năng chính của MGC được thể hiện trong hình sau: 24 Hình 2.4: Chức năng của khối điều khiển cổng phương tiện Chú thích: CA-F và IW-F là 2 chức năng con của MGC-F. CA-F được kích hoạt khi MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi. Và IW-F được kích hoạt khi MGC-F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau. Riêng thực thể chức năng Inter-operator Manager có nhiệm vụ liên lạc, trao đổi thông tin giữa các MGC với nhau. Media Gateway Controller có nhiệm vụ tạo cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau bao gồm PSTN, SS7, IP. Các chức năng chính của Media Gateway Controller: - Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên một Media Gateway. - Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của Media Gateway, Signaling Gateway. - Trao đổi các bản tin cơ bản giữa 2 MG-F. - Xử lý bản tin SS7 (khi sử dụng SIGTRAN). 25 - Xử lý bản tin liên quan QOS. - Phát hoặc nhận bản tin báo hiệu. - Định tuyến (bao gồm bảng định tuyến, phân tích số và dịch số). - Tương tác với AS-F để cung cấp dịch vụ hay đặc tính cho người sử dụng. - Có thể quản lý các tài nguyên mạng (port, băng tần, ...). Các giao thức Media Gateway Controller có thể sử dụng: + Quản lý cuộc gọi + Thực hiện định tuyến cuộc gọi. + Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước CDR( Call Detail Record ). + Điều khiển quản lý băng thông. + Để thiết lập cuộc gọi: H.323, SIP. + Điều khiển Media Gateway: MGCP, Megaco/H.248. + Điều khiển Signaling Gateway: SIGTRAN (SS7). + Để truyền thông tin: RTP, RTCP. Các thành phần mạng của NGN liên lạc với nhau qua các giao thức được thể hiện trong hình sau: Hình 2.5: Giao thức ứng dụng trong chuyển mạch mềm 2.4.2. Media Gateway ( MG ) 26 Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DSO. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén và đóng gói. Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ sử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processors ) thực hiện các chức năng: chuyển đổi AD (Alalog to Digital ), nén mã thoại/audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hoá, tía tạo tín hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF…… Các chức năng chính của Media Gateway: + Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP ( Real Time Protocol ). + Cung cấp khe thời gian hay tài nguyên xử lý tín hiệu số DSP ( Digital Signal Processors ) dưới sự điều khiển của MGC. Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này. + Quản lý tài nguyên và kết nối. + Cung cấp khả năng thay nóng các card hay DSP. + Cho phép khả năng mở rộng MG như: Mở rộng cổng cards, các nút mà không làm thay đổi các thành phần khác trên mạng. 2.4.3. Signalling Gateway ( SG ): Signalling Gateway tạo ra một chiếc cầu giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP dưới sự điều khiển của MGC. SG làm cho Softswitch giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là sử lý thông tin báo hiệu. Các chức năng của Signalling Gateway: + Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu. + Truyền thông tin báo hiệu giữa MGC và SG thông qua mạng IP. + Cung cấp đường truyền dẫn cho thoại, dữ liệu và các mạng dữ liệu khác ( thực hiện truyền dữ liệu là nhiệm vụ của MG ). + Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho các dịch vụ viễn thông yêu cầu thời gian thực. 27 2.4.4 .Media Server: Media Server là thành phần lựa chọn của Softswitch, được sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt. Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất. Các chức năng của một Media Server: + Chức năng voicemail cơ bản. + Hộp thư fax tích hợp các bản tin ghi âm trước (pre-recorded message ). + Khả năng nhận tiếng nói (nếu có ). + Khả năng hội nghị truyền hình (video conference ). + Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text ). - Application Server (AS )/Feature Server ( FS ): Đặc tính là một server ở mức ứng dụng chứa một loạt các dịch vụ cả doanh nghiệp. Vì hầu hết các server này tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng không ràng buộc nhiều với Softswith về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng. Các dịch vụ cộng thêm có thể trực thuộc Call Agent, hoặc cũng có thể thực hiện một cách độc lập. Những ứng dụng này giao tiếp với Call Agent thông qua các giao thức như: SIP, H.323……Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng. Chức năng của FS: Xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa chuyển mạch. 28 3.ứng dụng của các công nghệ mạng thế hệ mới dựa trên softwitch 3.1ứng dụng cho phương phát thay đổi điều khiển softwitch trên tất cả các cell phone bởi một người quản trị Phương pháp này sẽ kết hợp các thiết bị cell phone, PDA, GPS cùng với một phần mềm ứng dụng cho phép kết hợp các người dùng các thiết bị trên với nhau và điều khiển chúng. Mỗi thiết bị trên đều có modum nhận tín hiệu GPS cùng với việc cài đặt phần mềm trên nó để cho phép khởi tạo kết nối và giao tiếp các thiết bị với nhau. Hệ thống này có thể giúp cho việc giao tiếp giữa các người dùng trong những điều kiện đặc biệt, như khi chuyển động với vận tốc cao, giúp cho việc xác định vị trí, video conference và truyền video … Cấu trúc hoạt động như hình dưới đây: Người quản trị ACS bật cell phone Sử dụng một máy tính, người quản trị đưa vào tên của chuyển mạch đ Người quản trị kết hợp softwitch cùng với dữ liệu đặc biệt để truyền tới server với bản tin của người sử dụng. Khi nhận được bản tin Bản tin từ một người sử dụng sẽ được server chuyển tới một người sử Hình 1: Cấu trúc của phương pháp thực hiện 29 Hình 2: Thiết bị cài đặt ứng dụng chuyển mạch mềm để giao tiếp 3.2.Ứng dụng làm SS7, PRI Gateway ( giảm tải Internet ) ứng dụng này nhằm vào các nhà khai thác dịch vụ thoại, những doanh nghiệp đang tìm kiếm một giải pháp giá thành thấp cho chuyển mạch kênh truyền thống để cung cấp giao diện PRI cho các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) phục vụ các đường truy nhập Dial-up. Hiện nay khi nhu cầu truy cập internet bùng nổ , các ISP có khuynh hướng mở rộng các kết nối PRI giữa Access Server của họ nối với các tổng đài chuyển 30 mạch số làm cho các nhà cung cấp dịch vụ nhanh chóng cạn hết cổng PRI hiện có. Mặt khác nó còn cung cấp các dịch vụ như mạng riêng ảo VPN cho phép người sử dụng quay số truy cập vào các mạng Lan (kết hợp với mạng IP của nhà cung cấp) như Intranet, Extranet, dịch vụ này rất hữu dụng cho những người đi công tác xa. Bên cạnh việc thiếu các kênh PRI, lưu lượng truy cập Internet qua đường dail-up làm quá tải và tắc nghẽn cho mạng chuyển mạch kênh. Bởi vì chuyển mạch kênh vốn được thiết kế để phục vụ các cuộc gọi có độ dài trung bình ngắn, nên khi khoảng thời gian trung bình tăng thêm do truy cập Internet, có xu hướng làm giảm tài nguyên tổng đài hoặc cung cấp cho các ISP các kênh PRI có lưu lượng tải thấp. Hình3 : Sơ đồ truy cập Internet qua PRI ứng dụng Softswitch làm SS7 PRI Gateway là một trong những giải pháp trong tìnhhuống này. Mô hình truy cập Internet qua PRI và SS7 được thể hiện trên hình 6, trong đó khi một thuê bao khởi tạo một cuộc gọi tới ISP thông qua phần mềm máy tính , GW sẽ kết cuối phiên PPP, nó cung cấp cho user một địa chỉ IP, trong dải địa chỉ IP của nó. Sau đó số bị gọi được gửi cho Softswitch, và Softswitch sẽ ra lệnh cho GW truyền thông kích hoạt thủ tục login vào mạng thông qua phương thức RAS, báo hiệu giữa MG và MGC là MGCP. Thông thường trong thủ tục login vào mạng thì sẽ thực hiện những thủ tục sau nhận thực truy cập Authentication, nhận thực sử dụng dịch vụ Authorization, tính cước Accouting qua AAA Server. 31 Hình 4: Sơ đồ truy cập Internet qua trung kế SS7 3.3.Ứng dụng cho việc tìm kiếm định tuyến cho mạng thế hệ mới Sử dụng softwitch để tìm kiếm và định tuyến cho cuộc gọi từ người sử dụng tới đích. Dịch vụ quản lý này gọi là tác nhân chuyển mạch mềm. Khối xử lý sẽ tìm kiếm thông tin về cuộc gọi trên một bảng các nút mạng chuyển mạch mềm và quyết định nút chuyển mạch mềm nào cần được kết nối tới. Thông tin về vị trí có liên quan được xác định bởi việc cung cấp thông tin cần thiết về đích của cuộc gọi. Chương trình quản lý dịch vụ, đầu tiên sẽ nhận cuộc gọi sau đó chuyển cuộc gọi này thông qua mạng của nhà cung cấp dịch vụ tới chuyển mạch mềm gần nhất bằng cách giảm việc cần thiết sử dụng PSTN. 32 Hình 5: Cấu trúc mạng 33 Hình 6: Sơ đồ khối thực hiện 34 Hình 7: Biểu hiện việc thực hiện của mạng 4 Ứng dụng cho phương pháp theo dấu cuộc gọi trên gateway trong mạng thế hệ mới Phương pháp này sẽ được sử dụng trên một NGN MG. Thiết bị chuyển mạch mềm sẽ thêm một chỉ dẫn theo dấu tới bản tin H.248 được liên hệ tới cuộc gọi. MG sẽ quyết định bản tin nhận H.248 cần được theo dấu thông qua chỉ dẫn được thêm vào đó có hay không. Nếu bản tin H.248 cần được theo dấu, thì việc theo dấu cuộc gọi là một dao dịch phụ thuộc vào bản tin H.248. 35 Hình 8: Sơ đồ thuật toán Hình 9: Mô hình cấu trúc của chuyển mạch trên cho một TDM của một mạng chuyển mạch 36 Hình 10: Mô hình cấu trúc vật lý của NGN trên công nghệ softwitch 37 Hình 11 :Cơ chế bản tin trên giao thưc H.248 38 Hình 12: Sơ đồ minh họa việc xử lý ở đầu cuối T1 và T2 và việc xóa T1 và T2 trên ngữ cảnh C1 thông qua bản tin H.248 của MG 39 Hình 13: Sơ đồ thuật toán cho việc theo dấu cuộc gọi bởi NGN MG 2.5.Trung kế ảo - tổng đài chuyển mạch gói chuyển tiếp Mô hình mạng tổng đài chuyển mạch số hiện nay hình cây nên khi một cuộc gọi xuất phát từ tổng đài host vùng 1 gọi sang tổng đài host của vùng 2 thì cuộc gọi phải trải qua rất nhiều các tổng đài chuyển tiếp, do đó rất tốn nhiều tài nguyên của mạng. Mặt khác chi phí vận hành bảo dưỡng mạng tổng đài cao và mất rất nhiều thời gian. 40 Chuyển mạch mềm chính là giải pháp cho vấn đề trên. MGC cùng với các MG thay thế chức năng của các tổng đài chuyển mạch kênh trước đây, các tổng đài nội hạt kết nối tới các MG bằng các giao diện chuẩn TDM thông thường và với MGC bằng báo hiệu số 7. Ví dụ khi sub A gọi cho sub B thì thông tin thoại sẽ từ thuê bao A đến tổng đài A - MG A qua mạng IP đến MG B rồi đế tổng đài B cuối cùng kết cuối cuộc gọi tại thuê bao B, về mặt logic ta thấy Softswitch kết hợp với các MG như một tổng đài chuyển tiếp cho cuộc gọi giữa hai thuê bao A và B. Hình 14: ứng dụng tổng đài chuyển mạch gói tandem Mô hình này mang lại một số lợi ích so với mô hình mạng chuyển mạch kênh: • Loại bỏ lưới trung kế hoạt động hiệu suất không cao, thay thế chúng bằng các “siêu xa lộ” trong mạng IP/ATM phục vụ cho các cuộc gọi cần chuyển tiếp, giảm tải cho các tổng đài chuyển tiếp truyền thống hoặc loại bỏ chúng hoàn toàn. • Giảm được chi phí vận hành vì giảm được số tổng đài chuyển tiếp, số trung kế ít hơn (so với một mạng lưới trước đây), và tránh không phải thiết kế các mạch TDM phức tạp. 41 • Giảm được một số lượng các cổng chuyển mạch dùng cho các trung kế giữa các tổng đài nội hạt với nhau. • Truy nhập các tài nguyên tập trung một cách hiệu quả hơn. • Hợp nhất thông tin thoại và số liệu vào một mạng duy nhất, qua đó giảm vốn đầu tư và chi phí so với các mạng riêng biệt hiện nay cho thoại và số liệu. Một ứng dụng khác của mô hình trên là dịch vụ gọi đường dài VoIP, dịch vụ này có khả năng đem lại cước phí chỉ bằng 30% cước phí của cuộc gọi qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng(PSTN). Điều này đem lại lợi ích to lớn cho các doanh nghiệp, đặc biệt là những doanh nghiệp mới. 2.6.Tổng đài chuyển mạch nội hạt Đây chính là mô hình phát triển triển dịch vụ của NGN, trong đó các Access Gate way, và các Resident Gateway với dung lượng từ vài trăm đến hàng ngàn thuê bao. Chúng có thể dùng cho các doanh nghiệp, các khách sạn, khu dân cư. Khái niệm tổng đài nội hạt ở đây có ý nghĩa là Softswitch+Access Gateway hay các Resident Gateway. Trong mô hình tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống thì các tổng đài chia làm các cấp ví dụ host, tandem, toll... Trong mạng NGN thì không có khái niệm phân cấp như vậy , mọi tổng đài nội hạt đều có vai trò như nhau chúng đều có chung một Call center là softswitch. ở các tổng đài này sẽ cung cấp cho người sử dụng rất nhiều dịch vụ như: thoại , truy cập internet băng rộng ADSL, kết nối với mạng truy cập khác qua giao diện V5.x, kết nối trung kế PRI, trung kế SS7... 42 Hình 15: Kiến trúc tổng đài chuyển mạch gói nội hạt 2.7.Thoại trên băng thông rộng Hình 16: Các phần tử trong trong ứng dụng VoBB Thoại trên băng thông rộng là giải pháp cung cấp thoại và các dịch vụ thế hệ tiếp theo cũng như các feature cho các thuê bao trên nền tảng gói và các thiết bị đầu cuối được kết nối tới NGN thông kỹ thuật truy cập băng thông rộng. 43 Về mặt kỹ thuật có hai cách để các thuê bao có thể sử dụng giải pháp thoại trên băng thông rộng được thể hiện là: • Các thiết bị IP của người sử dụng (IP Customer Premise) • Các IP client và IP terminal. IP Customer Premise Là một thiết bị truy cập mà nó định vị tại nhà của khách hàng và có khả năng cung cấp các dịch vụ thoại truyền thống hay đường kết nối với PBX. Cả thoại và dữ liệu đều có thể truyền từ đầu cuối tới đầu cuối qua mạng IP. Hình 20 thể hiện mô hình của IP Customer Premise trong mạng NGN. Hình 17: Sơ đồ kết nối IAD, và Cusomer Premise GW Có hai loại thiết bị phổ biến nhất: 44 • Thiết bị truy cập tích hợp , tín hiệu thoại POTS/ISDN sẽ được số hoá và ghép kênh với tín hiệu dữ liệu trước khi truyền lên đường truyền DSL tới DSLAM. • Gateway thuộc khách hàng: Thiết bị này linh hoạt hơn nữa, nó hỗ trợ thuê bao và các dịch vụ như IAD nhưng được kết nối với mạng IP bằng giao diện dữ liệu như các cable modem, DSL modem hay truy cập bằng mạch vòng nội hạt không dây, cũng như Powerline. IP client và IP terminal Hình 18: ứng dụng NGN với đầu cuối IP, và IP client Dịch vụ này được áp dụng cho trường hợp thoại giữa các thuê bao sử dụng đầu cuối IP thông qua các giao thức H323, SIP . Nó phát triển ngày càng mạnh mẽ đem lại hiệu quả hết sức to lớn cho người, ví dụ như thoại, hội nghị truyền hình, Video on demmand .... • Cho phép máy tính của bạn có đủ các thuộc tính của một điện thoại. • Là điện thoại IP nếu bạn muốn sử dụng thiết bị điện thoại thông thường • Một IP Client như một tổng đài IP (IP PBX). 45 Ngoài ra từ mạng H323, SIP người sử dụng có thể gọi cho mạng PSTN chi phí rất thấp. Trong kiến trúc mạng NGN cũng hỗ trợ các phần tử điều khiển trung tâm của mạng H323, SIP là Gatekeeper và SIP. 46 III.Kết luận Softwitch đã mang lại nhưng ưu thế nổi bật cho mạng thế hệ mới như chi phí thấp hơn, khả năng vận hành bảo dưỡng dề dàng hơn… Các ứng dụng công nghệ mạng thế hệ mới dựa trên softwitch đang có một tốc độ phát triển rất mạnh mẽ, đang mở ra một thị trường đầy tiềm năng cho các công ty phát triển thiết bị viễn thông. Thị trường thiết kế các ứng dụng dựa trên sofwitch không chỉ bao gồm phần cứng mà còn có một thị trường đầy tiềm năng nữa đó là phát triẻn các ứng dụng cho sofwitch bằng phần mềm. Đây sẽ là một cơ hội rất lớn đối với các nước có lền công nghiệp điện tử cò bị hạn chế. Bài báo cáo đã đưa ra được một số ứng dụng tiêu biểu của mạng thế hệ mới dựa trên softwitch. Khái quát một cách chung về công nghệ mạng thế hệ mới dựa giúp cho người đọc có một cái nhìn khái quát hơn về các ứng dụng của mạng thế hệ mới dựa trên softwitch. 47 IV.Tham khảo . Method of call trace on media gateway of next generation network – Dong 1 Gua, Shenzhen . Internodal routing engine for a next generation network – Glen MacArthur, 2 Washington, NJ (US); Michael MacArthur, Randolph, Mangoba, Somit Ghosh . Method of renaming softswitch controls in all participant’s cell phones by an 3 administrator – Malcolm K.beyer, Jr, 92 Lighthouse Dr.Jupiter Inlet Colony 4 . Mạng viễn thông thế hệ sau - TS. Nguyễn Quý Minh Hiển Nxb Bưu Điện 2002 5 . Đồ án tốt nghiệp Mạng NGN - Đỗ Hoàng Tiến 48 [...]... lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa chuyển mạch 28 3 .ứng dụng của các công nghệ mạng thế hệ mới dựa trên softwitch 3. 1ứng dụng cho phương phát thay đổi điều khiển softwitch trên tất cả các cell phone bởi một người quản trị Phương pháp này sẽ kết hợp các thiết bị cell phone, PDA, GPS cùng với một phần mềm ứng dụng cho phép kết hợp các người dùng các thiết bị trên với nhau... tiềm năng của mạng trong tương lai 2.2.2 Ưu điểm và ứng dụng của chuyển mạch mềm Ưu điểm: - Cho cơ hội mới về doanh thu: Với công nghệ mạng cho phép hội tụ các ứng dụng thoại, số liệu, video cùng công nghệ chuyển mạch mới, nhiều dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới được ra đời Các dịch vụ này hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu cao hơn so với các dịch vụ thoại truyền thống Do sử dụng công nghệ chuyển mạch... lặng, mạng thế hệ mới có cơ chế triệt khoảng lặng nên làm tăng hiệu suất sử dụng băng thông một mức đáng kể Dưới đây là một số so sánh giữa công nghệ Chuyển mạch mềm và Tổng đài chuyển mạch kênh 15 Hình 1: Kiến trúc mạng PSTN và mạng thế hệ mới NGN 2.1 Sự ra đời của chuyển mạch mềm (Softswitch) Trong tương lai, mạng thế hệ mới sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng là mạng gói Vì thế việc chuyển từ mạng. .. sau: 23 Hình 2.3: Kết nối MGC với các thành phần khác của mạng thế hệ sau NGN Ghi chú: các thiết bị thuộc mạng IP là các router, các chuyển mạch thuộc mạng backbone để truyền tải các gói tin đi Trong khi đó mạng không IP (non IP network) là mạng có các thiết bị đầu cuối không phải thuộc mạng IP và các mạng vô tuyến không dây Ví dụ về các thiết bị đầu cuối không thuộc mạng IP: thiết bị đầu cuối ISDN,... ra các dịch vụ thế hệ sau • Nó có chức năng lập trình cho các hệ thống Back office • Có hệ thống quản lý tiên tiến trên cơ sở máy chủ (policy-Server-based) cho tất các module phần mềm Một đặc điểm nữa của Softswitch là Softswitch không phải làm nhiệm vụ cung cấp kênh kết nối như tổng đài vì liên kết thông tin đã được cơ sở hạ tầng mạng NGN thực hiện theo các công nghệ chuyển mạch gói Tức là công nghệ. .. vụ mới rất linh hoạt - An toàn vốn đầu tư: Do mạng NGN hoạt động trên nền hạ tầng cơ sở có sẵn nên các nhà khai thác vẫn tiếp tục sử dụng mạng truyền thống đồng thời triển khai những dịch vụ mới Điều này giúp nhà khai thác vừa thu hồi vốn đầu tư vào mạng cũ vừa thu lợi nhuận từ dịch vụ do mạng mới cung cấp Ứng dụng: Chuyển mạch mềm Softswitch hiện nay, khi vẫn tận dụng mạng PSTN, được sử dụng trong mạng. .. Microsystem Sử dụng các hệ thống máy tính mở cho phép các nhà khai thác phát triển dịch vụ một cách độc lập với phần cứng và hưởng lợi ích từ định luật Moore trong ngành công nghiệp máy tính • Theo MobileIN, Softswitch là ý tưởng về việc tách phần cứng mạng ra khỏi phần mềm mạng Trong mạng chuyển mạch kênh truyền thống, phần cứng và phần mềm không độc lập với nhau Mạng chuyển mạch kênh dựa trên những thiết... mới từ nhà cung cấp thứ ba để triển khai nhanh chóng dịch vụ khách hàng yêu cầu Đây chính là một trong những đặc điểm khác biệt của mạng thế hệ sau NGN mà các mạng hiện tại không có -Khả năng thu hút khách hàng: Cùng với việc đưa vào sử dụng mạng thế hệ mới, việc đưa vào sử dụng chuyển mạch mềm còn giới thiệu với khách hàng nhiều dịch vụ mới hấp dẫn đồng thời cho phép họ tự lựa chọn và kiểm soát các. .. không được sử dụng cho mục đích nào khác trong suốt quá trình kết nối Tuy TDM cho phép truyền nhiều kênh trên một trung kế nhưng kênh dành riêng vẫn sử dụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức yêu cầu thực tế vì tồn tại những khoảng lặng trong quá trình đàm thoại Khi đưa mạng thế hệ mới vào sử dụng, do mạng IP được sử dụng nên đã tận dụng được ưu điểm sử dụng băng thông hiệu quả - Quản lý mạng hiệu quả:... cuộc gọi Và phần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạng chuyển mạch kênh và mạng gói (áp dụng được với các dạng gói và môi trường truyền dẫn khác nhau) - Là động lực cho các hệ điều hành, các môi trường máy tính chuẩn, tiết kiệm đáng kể trong việc phát triển và ứng dụng các phần mềm xử lý cuộc gọi - Cho phép các phần mềm thông minh của các nhà cung cấp dịch vụ điều khiển ... lền công nghiệp điện tử cò bị hạn chế Bài báo cáo đưa số ứng dụng tiêu biểu mạng hệ dựa softwitch Khái quát cách chung công nghệ mạng hệ dựa giúp cho người đọc có nhìn khái quát ứng dụng mạng hệ. .. tương lai 2.2.2 Ưu điểm ứng dụng chuyển mạch mềm Ưu điểm: - Cho hội doanh thu: Với công nghệ mạng cho phép hội tụ ứng dụng thoại, số liệu, video công nghệ chuyển mạch mới, nhiều dịch vụ giá trị... khiển trung tâm mạng H323, SIP Gatekeeper SIP 46 III.Kết luận Softwitch mang lại ưu bật cho mạng hệ chi phí thấp hơn, khả vận hành bảo dưỡng dề dàng hơn… Các ứng dụng công nghệ mạng hệ dựa softwitch