ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ………….o0o………… BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC NỀN TẢNG DỊCH VỤ THẾ HỆ MỚI Đề Tài 1: ỨNG DỤNG CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG THẾ HỆ MỚI DỰA TRÊN SOFTSWITCH Giáo viên hướng dẫn: Ts. Nguyễn Tài Hưng Học viên thực hiện : Nguyễn Hữu Mạnh - CB110876 Đỗ Hữu Trọng - CB110931 Lớp : BK01 – Khóa 2012 Hà Nội 5/2012 Mục lục II.N i dung chínhộ 4 1.Gi i thi u m ng th h ti p theo NGN v công ngh chuy n m ch ớ ệ ạ ế ệ ế à ệ ể ạ m m(Softswitch)ề .4 1.1.Sự hình thành mạng NGN .4 1.2.Công nghệ chuyển mạch mềm - Softswitch 5 1.2.1. Những hạn chế của tổng đài chuyển mạch kênh 5 1.2.2.Công nghệ chuyển mạch mềm theo quan điểm của một số nhà phát triển .8 1.2.3. Định nghĩa chuyển mạch mềm (Softswitch) .10 1.2.4.Những lợi ích của Softswitch đối với nhà khai thác và sử dụng 11 2. ng d ng c a các công ngh m ng th h m i d a trên softwitchứ ụ ủ ệ ạ ế ệ ớ ự .13 2.1ứng dụng cho phương phát thay đổi điều khiển softwitch trên tất cả các cell phone bởi một người quản trị .13 2.2.Ứng dụng làm SS7, PRI Gateway ( giảm tải Internet ) 15 2.3.Ứng dụng cho việc tìm kiếm định tuyến cho mạng thế hệ mới .17 2.4. Ứng dụng cho phương pháp theo dấu cuộc gọi trên gateway trong mạng thế hệ mới 20 2.5.Trung kế ảo - tổng đài chuyển mạch gói chuyển tiếp 25 2.6.Tổng đài chuyển mạch nội hạt 27 2.7.Thoại trên băng thông rộng 28 III.K t lu nế ậ 31 IV.Tham kh oả 32 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. 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 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 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 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 .) 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). • 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 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 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. 1.2.3. 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 (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. . PSTN và mạng thế hệ mới NGN 2 .ứng dụng của các công nghệ mạng thế hệ mới dựa trên softwitch 2. 1ứng dụng cho phương phát thay đổi điều khiển softwitch trên. ………….o0o………… BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC NỀN TẢNG DỊCH VỤ THẾ HỆ MỚI Đề Tài 1: ỨNG DỤNG CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG THẾ HỆ MỚI DỰA TRÊN SOFTSWITCH Giáo viên hướng dẫn: Ts. Nguyễn