đồ án : Thực tế triển khai NGN tại VNPT và hướng phát triển

đồ án :Thực tế triển khai NGN tại VNPT và hướng phát triển

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU iv

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 3

1.1 Mạng thế hệ sau 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Đặc điểm 4

1.1.2.1 Kiến trúc mạng 4

1.1.2.2 Khả năng cung cấp dịch vụ 5

1.1.3 Ưu điểm của NGN 5

1.2 Chuyển mạch mềm Softswitch 6

1.2.1 Định nghĩa 6

1.2.2 Các phần tử chức năng của Softswitch 8

1.2.3 Các giao thức điều khiển và báo hiệu 10

1.2.3.1 Bộ giao thức H.323 10

1.2.3.2 Giao thức khởi tạo phiên SIP 11

1.2.3.3 Giao thức MGCP 12

1.2.3.4 Giao thức báo hiệu MEGACO/H.248 13

1.2.3.5 Giao thức SIGTRAN 13

1.2.4 Vai trò của softswitch trong mạng VoIP 14

1.3 Phân hệ đa phương tiện IP – IMS 15

1.3.1 Kiến trúc IMS 15

1.3.2 Các chức năng của IMS 18

1.4 So sánh Softswitch và IMS 20

1.5 Kết luận chương 1 21

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN CHO NGN CỦA CÁC TỔ CHỨC CHUẨN HÓA 22

2.1 Mô hình IMS của 3GPP 22

2.2 Mô hình NGN TISPAN ETSI 23

Nguyễn Thu Trang – D04VT2 i

2.2.1 Kiến trúc tổng quan 23

2.2.2 Lõi IMS 28

2.2.3 Phân hệ giả lập PSTN/ISDN (PSTN/ISDN Emulation Subsystem - PES) 30

2.3 Mô hình NGN của ITU – T 32

2.3.1 Kiến trúc chức năng 32

2.3.2 Các phân hệ mạng thế hệ kế tiếp 37

2.3.3 An ninh mạng 39

2.4 Kết luận chương 2 40

CHƯƠNG 3 CÁC GIẢI PHÁP MẠNG THẾ HỆ SAU 41

3.1 Xu hướng phát triển của mạng thế hệ sau (NGN) 41

3.2 Hệ thống Softswitch 43

3.3 Hệ thống IMS 46

3.4 Kế hoạch xây dựng NGN của các doanh nghiệp trên thế giới 48

3.4.1 Hệ thống chỉ sử dụng Softswitch 49

3.4.2 Chuyển đổi Softswitch sang IMS 50

3.4.3 Hệ thống sử dụng song song Softswitch và IMS 54

3.4.4 Hệ thống chỉ sử dụng IMS 55

3.5 Kết luận chương 3 56

CHƯƠNG 4 THỰC TẾ XÂY DỰNG NGN TẠI VNPT 57

4.1 Giới thiệu NGN của VNPT 57

4.1.1 Cấu trúc mạng 57

4.1.2 Các dịch vụ trên nền mạng hiện tại 60

4.1.2.1 Dịch vụ mạng riêng ảo 60

4.1.2.2 Dịch vụ IPCentrex 62

4.1.2.3 Dịch vụ thẻ trả trước 1719 64

4.1.2.4 Dịch vụ freephone 1800 65

4.1.2.5 Dịch vụ giải trí, tư vấn 1900 66

4.2 Kế hoạch triển khai mạng NGN – VNPT 67

4.2.1 Mục tiêu xây dựng “NGN mới” 67

4.2.2 Kiến trúc mạng cố định NGN – VNPT 68

4.2.3 Giải pháp của các hãng cho NGN – VNPT 69

Nguyễn Thu Trang – D04VT2 ii

4.2.3.1 Giải pháp của SIEMENS 69

4.2.3.2 Giải pháp của Huawei 70

4.2.3.3 Giải pháp của ALCATEL 71

4.2.3.4 Giải pháp của Cisco 72

4.3 Đề xuất triển khai dịch vụ trên nền “NGN mới”của VNPT 73

4.3.1 IPTV 73

4.3.2 Dịch vụ tính toán trên mạng công cộng 76

4.3.3 Dịch vụ push – mail 77

4.3.4 Dịch vụ bản tin hợp nhất 78

4.3.5 Dịch vụ môi giới kinh doanh 78

4.3.6 Dịch vụ thương mại điện tử 78

4.3.7 Các dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service) 78

4.4 Kết luận chương IV 79

KẾT LUẬN CHUNG 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Nguyễn Thu Trang – D04VT2 iii

Hình 1.1 Mô hình NGN 4 lớp 4

Hình 1.2 Mô hình Softswitch theo ISC 8

Hình 1.3 Các chức năng của MGC 9

Bảng 1.1 H.323 cho VoIP 10

Hình 1.4 Thiết lập cuộc gọi H.323 11

Hình 1.5 Thiết lập và giải phóng cuộc gọi SIP 12

Hình 1.5 MG và MGC 13

Hình 1.6 Kiến trúc mạng VoIP 14

Hình 1.7 Mô hình phân lớp IMS 16

Hình 1.8 Kiến trúc IMS (3GPP) 17

Bảng 1.2 Các thực thể chức năng của IMS .18

Bảng 1.3 So sánh Softswitch và IMS 20

Hình 2.1 Kiến trúc (tham khảo) cung cấp dịch vụ SMS qua IP-CAN 22

Hình 2.3 Kiến trúc mạng phân tán 24

Hình 2.4 Phân hệ NASS 24

Hình 2.5 Phân hệ RACS 26

Hình 2.6 Các thành phần chung của lớp dịch vụ 27

Hình 2.7 Lõi IMS 28

Hình 2.8 Các dạng truy nhập 30

Hình 2.9 Tổng quan các thực thể chức năng của PES 31

Hình 2.10 Kiến trúc tổng quan NGN của ITU-T 33

Hình 2.11 Các thực thể chức năng (FEs) xử lý truyền tải 34

Hình 2.13 Các thực thể chức năng điều khiển truyền tải 35

Hình 2.14 Các thực thể chức năng điều khiển và hỗ trợ dịch vụ 37

Hình 2.15 Các phần tử mạng NGN (ITU-T) 38

Hình 2.16 Trust Model 40

Hình 3.1 Hội tụ cố định-di động (FMC) 41

Hình 3.2 “Nhà cung cấp dịch vụ dự đoán khi nào lưu lượng VoIP đạt 75% tổng lưu lượng qua mạng?”[11] 44

Hình 3.3 Hệ thống Softswitch có 3 phần tử chính 44

Hình 3.4 Các thành phần chính của hệ thống Softswitch 45

Nguyễn Thu Trang – D04VT2 iv

Hình 3.5 Kết quả thăm dò ý kiến về nguyên nhân chính nhà cung cấp

dịch vụ lựa chọn hệ thống Softswitch [11] 46

Hình 3.6 Cấu trúc chức năng của IMS 47

Hình 3.7 IMS tách biệt hoàn toàn truyền tải, dịch vụ và điều khiển 47

Hình 3.8 Kết quả thăm dò ý kiến về nguyên nhân chính nhà cung cấp dịch vụ lựa chọn hệ thống IMS [11] 48

Hình 3.9 Kết quả thăm dò ý kiến các nhà cung cấp dịch vụ về kế hoạch triển khai NGN [11] 49

Hình 3.12 So sánh kiến trúc Softswitch và IMS 50

Bảng 3.1 Các phần tử của Softswitch có chức năng tương tự IMS 51

Hình 3.13 Tách các chức năng của SBC theo mô hình lõi IMS của ETSI .52

Hình 3.14 Bước 1 52

Hình 3.15 Thêm các server ứng dụng 53

Hình 3.16 Bổ sung HSS và Handoff server cho FMC 54

Hình 3.11 Kết quả thăm dò ý kiến của 77 nhà cung cấp dịch vụ [11] 55

Hình 3.10 “Khi nào cần triển khai IMS?” [11] 56

Hình 4.1 Cấu trúc mạng NGN – VNPT 57

Hình 4.2 VPN 60

Hình 4.3 VPN nội tỉnh 61

Hình 4.4 VPN liên tỉnh 62

Hình 4.5 VPN quốc tế 62

Hình 4.6 Mô hình cung cấp dịch vụ IPCentrex 64

Hình 4.7 Dịch vụ 1719 64

Hình 4.8 Dịch vụ Freephone 1800 65

Hình 4.9 Dịch vụ 1900 66

Hình 4.10 Kế hoạch triển khai NGN 69

Hình 4.11 NGN (final goal) 70

Hình 4.12 Giải pháp NGN của Huawei 71

Hình 4.13 Giải pháp NGN của Alcatel 72

Hình 4.14 Cấu trúc chức năng NGN của Cisco 72

Hình 4.15 Cấu trúc mạng IPTV (ZTE) 75

Nguyễn Thu Trang – D04VT2 v

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

API Application Program Interface Giao diện chương trình ứng

dụng

BGCF Breakout Gateway Control

Digital (Digital Electronic Switching System)

Hệ thống chuyển mạch điện

tử số

GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng

HSS Home Subscriber Server Server thuê bao nhà

I-CSCF Interrogating – CSCF CSCF – truy vấn

IETF Internet Engineering Task

Force

Nhóm đặc trách kĩ thuật internet

IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP

IP-CAN IP-Connectivity Access

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công

cộngPSTN Public Switching Telephone

SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS phục vụ

SIM Subsciber Identifier Modul Khối nhận dạng thuê bao SIP Session Initial Protocol Giao thức khởi tạo phiênSLF Subscription Locator Function Chức năng định vị thuê baoSS7 Signaling System number 7 Hệ thống báo hiệu số 7

SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch

vụ

UMTS Universal Mobile

Telecommunication System

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

URL Universal Resource Locator Vị trí tài nguyên toàn cầu

UMTSVoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức Internet

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, mạng thế hệ sau – NGN (Next GenerationNetwork) đã và đang là vấn đề được quan tâm nhiều nhất trong ngànhviễn thông với sự tham gia nghiên cứu của nhiều diễn đàn, tổ chức chuẩnhóa quốc tế do các tính chất tiên tiến của nó như hội tụ các loại tín hiệu,mạng đồng nhất và băng thông rộng Các nhà khai thác mạng viễn thông

đã nhận ra tiềm năng của một hệ thống mạng hoàn toàn dựa trên IP (allIP) cũng như những lợi ích đối với nhà khai thác và người sử dụng NGN

Nguyễn Thu Trang – D04VT2 vii

là mạng hội tụ cả thoại, video và dữ liệu trên cùng một cơ sở hạ tầng dựatrên nền tảng IP, làm việc trên cả hai phương tiện truyền thông vô tuyến

và hữu tuyến NGN là sự tích hợp cấu trúc mạng hiện tại với cấu trúcmạng đa dịch vụ dựa trên cơ sở hạ tầng có sẵn, với sự hợp nhất các hệthống quản lý và điều khiển Các ứng dụng cơ bản bao gồm thoại, hộinghị truyền hình và nhắn tin hợp nhất (unified messaging) như voicemail, email và fax mail, các dịch vụ multimedia cùng nhiều dịch vụ tiềmnăng khác

Ban đầu, xây dựng NGN gắn liền với quá trình chuyển từ hệ thốngmạng chuyển mạch kênh sang mạng thoại dựa trên nền IP (VoIP) sử dụngSoftswitch và cũng chưa có tổ chức viễn thông nào đưa ra khuyến nghịcho vấn đề này, việc triển khai NGN như thế nào hoàn toàn phụ thuộcvào nhà cung cấp thiết bị Với sự hoạt động tích cực của các dự án, diễnđàn và nhiều tổ chức viễn thông trong tiến trình chuẩn hóa NGN, năm

2005, ETSI đã ban hành TISPAN NGN Realease 1 là các chuẩn nền tảng

để xây dựng NGN Sau đó, ITU-T công bố khuyến nghị NGN Release 1gần hoàn chỉnh tập trung vào các dịch vụ trên nền phiên Hiện nay, ETSI

đã có TISPAN NGN Release 2 và NGN Release 2 của ITU-T đang tiếptục được hoàn thiện Các kết quả của ETSI và ITU-T khá giống nhau, sửdụng mạng lõi IMS IMS là mô hình do 3GPP đưa ra nhằm phục vụ chocông nghệ 3G trên mạng UMTS ETSI và ITU-T đã mở rộng IMS cho cáckhách hàng PSTN/ISDN, hướng tới mục tiêu hội tụ của mạng thế hệ sau.Những lợi ích NGN mang lại là rất lớn, tuy nhiên, các tiêu chuẩncho NGN chưa đầy đủ và hoàn thiện nên quyết định triển khai NGN,phương thức triển khai như thế nào và phương án kinh doanh trên NGNvẫn là một bài toán khó đối với các nhà khai thác viễn thông trên thếgiới, trong đó có Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT).Mạng NGN của VNPT được xây dựng từ năm 2003, sử dụng giải phápSURPASS của Siemens Xét về bản chất thì đây là mạng VoIP (pre-NGN) và sau một thời gian hoạt động đã bộc lộ nhiều số hạn chế Với sự

ra đời của hệ thống chuẩn cho NGN, mạng NGN của VNPT hiện nay cần

có sự thay đổi để đáp ứng yêu cầu cung cấp các dịch vụ mới, phù hợp với

mô hình chuẩn đã đề ra và xu hướng phát triển mạng trong tương lai.Điều này đã thúc đẩy em thực hiện đồ án với đề tài: “Thực tế triển khaiNGN tại VNPT và hướng phát triển”, với mục đích tìm hiểu các giảipháp và kế hoạch phát triển NGN của VNPT trong tương lai

Đồ án của em gồm 4 chương:

viii

Chương 1 Giới thiệu chung: Trình bày các khái niệm cơ bản về

NGN và hai hệ thống được biết đến nhiều nhất trong thế giới NGN –Softswitch và IMS

Chương 2 Hệ thống tiêu chuẩn cho NGN của các tổ chức chuẩn

hóa: Giới thiệu mô hình IMS và NGN của 3GPP, ETSI và ITU-T.

Chương 3 Các giải pháp mạng thế hệ sau: Do hệ thống tiêu chuẩn

cho NGN chưa được hoàn thiện đầy đủ và hoàn cảnh cụ thể của từngdoanh nghiệp nên việc triển khai NGN cần có những giải pháp hợp lý.Chương 3 tập trung phân tích xu hướng phát triển và các giải pháp NGN

để tìm ra hướng triển khai NGN thích hợp cho các nhà khai thác

Chương 4 Thực tế xây dựng NGN tại VNPT: Giới thiệu hệ thống

mạng của VNPT hiện nay và kế hoạch xây dựng, phát triển NGN trongtương lai

Em xin chân thành cảm ơn TS Lê Nhật Thăng đã tận tình hướng dẫn

em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án Em cũng xin chân

thành cảm ơn ThS Nguyễn Việt Khoa và ThS Lâm Trường Giang

-Công ty viễn thông liên tỉnh (VTN) đã nhiệt tình, quan tâm, giúp đỡtrong suốt thời gian tìm tòi tài liệu, nghiên cứu phục vụ đề tài này

Tuy nhiên, vì thời gian tìm hiểu chưa nhiều và nội dung kiến thức khárộng, chắc chắn đề tài còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được nhiều

ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn để đề tài được hoànthiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội tháng 10 năm 2008

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thu Trang

Nguyễn Thu Trang – D04VT2 ix

NGN có thể sử dụng nhiều công nghệ khác nhau bao gồm mạngquang, cáp, cố định, di động,… Mục tiêu của NGN là chuyển từ mạngđơn dịch vụ sang mạng đa dịch vụ Đối với nhà khai thác, NGN là công

cụ quan trọng để giữ vị thế cạnh tranh trên thị trường trong thế giới hội

tụ của dịch vụ và nội dung khi doanh thu từ các dịch vụ thoại truyềnthống ngày càng giảm sút Trên thị trường, động lực để NGN phát triển

là nhu cầu dịch vụ thoại, dữ liệu, video tích hợp trên cả mạng cố định và

di động Về mặt công nghệ, sự khác biệt của NGN là chuyển mạch gói sovới chuyển mạch kênh truyền thống trên PSTN

Theo nhóm nghiên cứu ITU-T SG13, NGN được định nghĩa như sau

(khuyến nghị Y2001): “NGN là mạng truyền tải gói cho phép cung cấp các dịch vụ liên lạc viễn thông và có khả năng sử dụng nhiều loại hình băng rộng, các công nghệ truyền tải đảm bảo QoS, trên đó các chức năng liên quan tới dịch vụ độc lập với các công nghệ truyền tải phía dưới Nó cho phép người dùng truy nhập tự do tới các mạng, các nhà cung cấp dịch vụ và/hoặc các dịch vụ theo ý muốn của họ Nó hỗ trợ tính năng di động (generalized mobility), khả năng cung cấp dịch vụ ổn định, mọi lúc, mọi nơi”.

1.1.2 Đặc điểm

1.1.2.1 Kiến trúc mạng

Ban đầu, chưa có tổ chức chuẩn hóa nào đưa ra mô hình kiến trúcchuẩn cho NGN Đa số nhà cung cấp giải pháp NGN và nhà khai thácmạng phân chia NGN thành 4 lớp như hình 1.1

Hình 1.1 Mô hình NGN 4 lớp

 Lớp truy nhập: Gồm các thiết bị truy nhập cung cấp các cổng kết

nối với thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cápđồng, cáp quang hoặc vô tuyến Các thiết bị truy nhập có thể cungcấp các loại cổng truy nhập POTS, VoIP, IP, FR, X.25, ATM,xDSL, di động v.v

Chuyển đổi các phương tiện truy nhập khác nhau vào mạng đ ườngtrục

 Lớp chuyển tải: Bao gồm các nút chuyển mạch, các bộ định tuyến,

các thiết bị truyền dẫn có dung l ượng lớn thực hiện chức năngchuyển mạch, định tuyến các kết nối dưới sự điều khiển của cácSoftswitch trong lớp điều khiển

Kết nối với lớp truy nhập thông qua các tuyến trung kế

 Lớp điều khiển: Bao gồm các hệ thống điều khiển kết nối cuộc gọi

giữa các thuê bao thông qua điều khiển các thiết bị chuyển mạch(ATM+IP) của lớp chuyển tải và các thiết bị truy nhập của lớp truynhập

Lớp điều khiển (Control)

Lớp điều khiển có chức năng kết nối cuộc gọi thuê bao với lớp ứngdụng, dịch vụ Các chức năng như quản lý, chăm sóc khách hàng,tính cước cũng được tích hợp trong lớp điều khiển.

 Lớp quản lý: Xuyên suốt các lớp khác trong cấu trúc mạng mới,

cho phép quản lý thiết bị tại các lớp khác nhau

1.1.2.2 Khả năng cung cấp dịch vụ

NGN là nền tảng cung cấp các dịch vụ tích hợp, multi-media, đáp ứngnhu cầu của nhiều đối tượng khách hàng khác nhau Với khả năng xử lýrất mạnh, dung lượng không hạn chế, các nhà khai thác có thể dễ dàngtriển khai các dịch vụ băng thông rộng, gộp các dịch vụ thành các góidịch vụ hội tụ giữa cố định - di động - nội dung - dữ liệu Tính mở củaNGN cũng tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thứ ba(third party) đưa ra những dịch vụ phong phú, cạnh tranh bình đẳng vớicác nhà khai thác mạng và nhà cung cấp dịch vụ

Các dịch vụ trên nền NGN gồm có:

 Các dịch vụ phục vụ kinh doanh: Giáo dục từ xa, khám chữa bệnh

từ xa có tính tương tác, hội nghị truyền hình, mạng riêng ảo(VPN), IP PBX, IPCentrex,…

 Các dịch vụ thông thường phục vụ cá nhân: thư điện tử, điện thoại

đa phương tiện, các trò chơi điện tử tương tác, dịch vụ tư vấn, giảitrí, các dịch vụ Internet hỗ trợ đa phương tiện,…

1.1.3 Ưu điểm của NGN

Có thể khẳng định chắc chắn rằng NGN mang lại nhiều lợi ích chongười sử dụng và rất nhiều cơ hội cho các nhà khai thác viễn thông Người sử dụng được hưởng lợi từ các gói dịch vụ mới phong phú, đadạng với chi phí thấp Người dùng có thể sử dụng các dịch vụ tích hợp,

đa phương tiện từ nhiều mạng khác nhau mọi lúc, mọi nơi Các kháchhàng doanh nghiệp cũng nhận được những dịch vụ truyền dữ liệu an toàn,tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động kinh doanh và quản lý nguồn nhânlực.

Đối với các nhà khai thác viễn thông, kinh doanh thuần túy trênđường truyền thông và dịch vụ điện thoại cơ bản ngày càng trở nên phổbiến và có nhiều đối thủ cạnh tranh Ví dụ thị trường viễn thông ViệtNam hiện nay có nhiều nhà khai thác cạnh tranh quyết liệt như: VNPT,Viettel, EVN, FPT, S-Phone, HT và GTel Sự cạnh tranh này dẫn đến lợinhuận giảm đáng kể Để đạt được thành công trong hoàn cảnh mới, cácnhà khai thác phải tìm cách tăng thêm giá trị và dịch vụ truyền thông của

họ Do đó, NGN là nền tảng để nhà khai thác cung cấp các dịch vụ nângcao mới, giữ chân khách hàng, mở ra những cơ hội thị trường mới, lợinhuận mới

Với kiến trúc mở, phân tán, NGN là nền tảng cho các nhà khai thácphát triển, cung cấp hiệu quả các dịch vụ mới, loại bỏ các phương thứcxây dựng dịch vụ kém hiệu quả, đơn lẻ, không tái sử dụng được như hiệnnay Thời gian đưa ra thị trường và chi phí cho vòng đời cũng giảm đángkể

Năng lực của các giải pháp mạng NGN đều lớn hơn nhiều so với cáctổng đài chuyển mạch lớp 4/5 cũ Hơn nữa, NGN có chi phí khai thác vàvận hành thấp hơn Những tính năng này không chỉ hấp dẫn đối với cáccông ty mới tham gia thị trường mà còn thu hút sự chú ý của các nhàkhai thác truyền thống khi xem xét mở rộng hoặc thay thế mạng lưới.Nền tảng IP của NGN cho phép hiệu quả hóa quản lý mạng và sử dụng tàinguyên mạng

Với kiến trúc như đã trình bày ở trên, NGN làm giảm nhu cầu về sốlượng cũng như không gian để lắp đặt các tổng đài, thiết bị mạng Việcnày kéo theo tiết kiệm đáng kể về nhà trạm đặt tổng đài, điểm kết nối vànăng lương tiêu thụ

1.2 Chuyển mạch mềm Softswitch

1.2.1 Định nghĩa

Được biết đến nhiều từ năm 1999, Softswitch ban đầu được thiết kếvới đúng nghĩa là software switch, dùng để thay thế cho tổng đài chuyểnmạch TDM

Nortel định nghĩa Softswitch (chuyển mạch mềm) là một phần mềmtheo mô hình mở có thể thực hiện được những chức năng thông tin phântán trên một môi trường máy tính mở và có những tính năng của mạngchuyển mạch thoại TDM truyền thống Chuyển mạch mềm có thể tích hợpthông tin thoại, số liệu và video, nó có thể phiên dịch giao thức giữa cácmạng khác nhau ví dụ như giữa mạng vô tuyến và mạng cáp Chuyểnmạch mềm cũng cho phép triển khai các dịch vụ VoIP mang lại lợinhuận Một chuyển mạch mềm kết hợp tính năng của các chuyển mạchthoại lớp 4 và lớp 5 với các cổng VoIP , trong khi vẫn hoạt động trên môitrường máy tính mở sử dụng các thành phần đã được chuẩn hoá và sửdụng rộng rãi của nhiều nhà cung cấp khác nhau.

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 mạchkênh 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 chuyểnmạch gói hiệu quả hơn thì sử dụng giao thức Internet (IP) để định tuyếnthông 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 phươngpháp tiếp cận mới trong chuyển mạch thoại có thể giúp giải quyết đượccác 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 mạchnội hạt, và cho ta một công cụ hữu hiệu để tạo ra sự khác biệt về dịch vụgiữa các nhà cung cấp dịch vụ và đơn giản hoá quá trình dịch chuyển từmạng truyền thống sang mạng hỗ trợ thoại gói từ đầu cuối đến đầu cuối(end - to - end) trong tương lai

Như vậy, mỗi nhà phát triển nhìn Softswitch dưới con mắt khác nhaunhưng về bản chất, Softswitch là mô hình chuyển mạch mềm được đưa ra

để tổng hợp các chức năng điều khiển chuyển mạch trong một thiết bịduy nhất, nó có khả năng điều khiển nhiều loại giao thức khác nhau nênSoftswitch cũng có thể được xem như một tập hợp các sản phẩm, giaothức, và các ứng dụng cho phép bất kỳ thiết bị nào truy nhập các dịch vụtruyền thông qua mạng xây dựng trên nền chuyển mạch gói (thường làIP) Trong cấu trúc phân lớp mạng VoIP, Softswitch nằm tại lớp điềukhiển, chỉ thực hiện chức năng điều khiển chuyển mạch chứ không thựchiện chức năng chuyển mạch Softswitch tạo ra sự liên kết giữa mạng

PSTN truyền thống và mạng IP, điều khiển chuyển mạch lưu lượng hỗnhợp thoại, dữ liệu và video Không chỉ hỗ trợ các dịch vụ thoại và faxtruyền thống, Softswitch còn có thể cung cấp nhiều dịch vụ khác như cácdịch vụ dữ liệu, video, hội nghị qua IP,…

Hình 1.2 Mô hình Softswitch theo ISC

1.2.2 Các phần tử chức năng của Softswitch

Media Gateway Controller (MGC) là thành phần chính của

Softswitch, thường được gọi là Softswitch hoặc Call Agent MGC là mộtthiết bị thông minh, kết hợp điều khiển cuộc gọi, báo hiệu và các chứcnăng khác để thiết lập cuộc gọi trong mạng hoặc giữa nhiều mạng khácnhau Các chức năng chính của MGC là:

 Điều khiển cuộc goi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên mộtMedia Gatway

 Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của MG và SG

 Trao đổi các bản tin cơ bản giữa MG-F

 Xử lý bản tin SS7 (khi sử dụng SIGTRAN)

 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 sửdụng.

Hình 1.3 Các chức năng của MGC

Media Gateway (MG) là điểm nối liên kết giữa mạng thoại và dữ liệu,

đóng gói lưu lượng thoại thành các gói IP và ngược lại, thực hiện chứcnăng định tuyến MG đảm nhận chức năng cả truy nhập và chuyển mạch

Là cầu nối giữa mạng IP và TDM, MG có chức năng hỗ trợ các giao thứcSIP, H.323 để thực hiện số hóa tín hiệu thoại, đóng gói và nén trước khitruyền qua mạng IP; quá trình diễn ra ngược lại đối với những cuộc gọiđến mạng chuyển mạch kênh MG có 3 thành phần chính là giao diện vớiphía mạng IP, bộ xử lý tín hiệu số và giao diện với phía tổng đài chuyểnmạch kênh Chức năng xử lý số bao gồm triệt tiếng vọng, mã hóa/giải mãtín hiệu theo các chuẩn của ITU-T như: G.711, G.723.1,… , sắp xếp cáctín hiệu số đã được mã hóa thành các dữ liệu đồ IP và truyền qua mạng

IP đến đích tương ứng

Signaling Gateway (SG) được sử dụng để kết cuối các liện kết báo

hiệu giữa các điểm báo hiệu hoặc mạng PSTN SS7 SG hoạt động nhưmột bộ chuyển đổi giao thức giữa mạng PSTN và IP VD: Khi một cuộc

gọi từ mạng IP sử dụng giao thức H.323 đến PSTN, để thực hiện cuộc gọicần chuyển đổi giao thức báo hiệu H.323 sang báo hiệu số 7 Sự chuyểnđổi này được thực hiện tại Gateway báo hiệu

Applicaiton Server/Feature Server là máy chủ sử dụng để cung cấp

là tháng 2/1998 H.323 dự định dành cho mạng X.25, sau đó dùng choTCP/IP nên thực tế có thể xây dụng một hệ thống hoàn toàn thoại tuânthủ H.323 mà không cần đến IP Bộ giao thức H.323 mô tả cách thức của

hệ thống kết nối là những hệ thống có nhiều khả năng hơn ngoài các khảnăng truyền và nhận tín hiệu âm thanh thoại Do đó, đối với mạng VoIP,chỉ có một bộ phận của H.323 là cần thiết để vận hành các kết nối âmthanh qua mạng IP như trong bảng 1.1 Các chuẩn được sử dụng choVoIP là chủ yếu là để điều khiển và báo hiệu cuộc gọi từ đầu cuối tớithiết bị cổng và các chuẩn về mã hóa tín hiệu thoại, video, dữ liệu Trongmạng VoIP, Softswitch sử dụng H.323 để giao tiếp với các đầu cuốiH.323

H.225Báo hiệu từthiết bị đầucuối đếnthiết bịcổng

H.225Tín hiệucuộc gọi

(Chuyển tiếp

dữ liệu đađiểm)

RTP RTCP RTP RTCP

Chuyển tải không tin cậy (UDP) Chuyển tải tin cậy (TCP)

Bảng 1.1 H.323 cho VoIPThiết lập cuộc gọi H.323:

Hình 1.4 Thiết lập cuộc gọi H.323

1.2.3.2 Giao thức khởi tạo phiên SIP

Giao thức khởi tạo phiên là giao thức được IETF phát triển để hỗ trợcung cấp các dịch vụ thoại thông qua mạng Internet Tiêu chuẩn SIPđược khuyến nghị trong RFC 2543 và RFC 3261 SIP được sử dụng đểthiết lập, thay đổi và xóa các cuộc gọi được thiết lập giữa một hay nhiềungười sử dụng trong mạng IP Để thỏa mãn yêu cầu dịch vụ, SIP được sửdụng cùng với một số giao thức hay tiêu chuẩn khác như RTP, RSVP,RADIUS, DIAMETER,…

Cấu trúc SIP gồm có User Agent (đầu cuối SIP), Proxy Server (hoạtđộng như cả máy chủ và máy khách để thực hiện yêu cầu thay mặt cácđầu cuối khác), Location Server (định vị và cung cấp thông tin về thuêbao), Redirect Server (chuyển đổi địa chỉ SIP sang các dạng khác) vàRegistra Server (nhận các yêu cầu đăng ký)

Các bản tin SIP đều có khuôn dạng tương tự như HTTP, các đầu cuốiSIP được đánh địa chỉ tương tự địa chỉ email

Softswitch sử dụng giao SIP để giao tiếp với Application/FeatureServer

Các bước thiết lập và hủy cuộc gọi SIP:

 Đăng ký, khởi tạo và định vị đầu cuối

 Mô tả phiên đầu chuối được mời tham dự

 Xác nhận mong muốn của đầu cuối bị gọi bằng cách gửi bản tin xácnhận chấp nhận gọi hoặc từ chối.

 Thiết lập cuộc gọi

 Thay đổi hay điều khiển cuộc gọi

 Hủy cuộc gọi

Hình 1.5 Thiết lập và giải phóng cuộc gọi SIP

1.2.3.3 Giao thức MGCP

Giao thức điều khiển cổng phương tiện MGCP là giao thức kiểumaster/slave, dùng để điều khiển các MG từ các thiết bị MGC

Trình tự thiết lập cuộc gọi cơ sở như sau:

 Khi A nhấc máy, MG phía A gửi bản tin cho MGC

 MG phía A tạo âm mời quay số và nhận số bị gọi

 Số bị gọi được gửi cho MGC

 MGC xác định định tuyến cuộc gọi như thế nào

 MGC gửi lệnh cho MG phía B

 MG phía B đổ chuông ở máy B

 MGC gửi lệnh cho MG phía A và B tạo phiên kết nối RTP/RTCP

Hình 1.5 MG và MGC

1.2.3.4 Giao thức báo hiệu MEGACO/H.248

MEGACO và H.248 là tên gọi khác nhau cho cùng một giao thức.Giao thức này được phát triển đồng thời bởi 2 tổ chức là IETF(MEGACO) và ITU (H.248), là phiên bản tiếp theo của MGCP Đây làgio thức để MGC điều khiển các MG Nó cung cấp điều khiển kết nối,điều khiển thiết bị và cấu hình thiết bị

Cấu trúc lệnh trong MEGACO/H.248 chỉ có 7 lệnh: Add, Subtract,Modify, Move, Notify, AuditValue, ServeiceChange Các lệnh này có thểnhóm với nhau dễ dàng thành một phiên truyền thông sử dụng các qui tắcmềm dẻo, đơn giản nên dung lượng mào đầu bản tin giảm đáng kể

1.2.3.5 Giao thức SIGTRAN

Giao thức SIGTRAN là giao thức tin cậy để truyển tải các bản tinSS7 qua mạng IP Cấu trúc gồm 2 thành phần: giao thức truyển tải chungcho các lớp giao thức SS7 và module tương thích để giả lập các lớp thấphơn của giao thức Giao thức SIGTRAN cung cấp tất cả các chức năngcần thiết để hỗ trợ cho báo hiệu SS7 qua mạng IP, bao gồm:

 Điều khiển luồng

 Phân phối tuần tự các bản tin trong các luồng điều khiển độc lập

 Chỉ ra điểm báo hiệu nguồn và đích

 Chỉ ra kênh thoại

 Phát hiện lỗi, truyền lại và các thủ tục sửa sai khác

 Khôi phục lại các thành phần nằm trong các đường chuyển tiếp

 Điều khiển tránh nghẽn trên Internet

 Xác định trạng thái của các thực thể trên mạng (đang phục vụ,ngừng phục vụ).

 Hỗ trợ cơ chế bảo mật để bảo vệ các thông tin báo hiệu

 Mở rộng khả năng hỗ trợ về bảo mật và các yêu cầu phát triền vềsau

1.2.4 Vai trò của softswitch trong mạng VoIP

Hình 1.6 Kiến trúc mạng VoIPSoftswitch là trái tim của mạng VoIP Softswitch hoạt động một cách

“trong suốt” đối với người sử dụng, cho phép họ hưởng thụ chất lượngdịch vụ của thông tin thoại, số liệu, video qua đường dây điện thoại vốn

có của mình (cùng với một chiếc PC) mà không cần quan tâm tới kiếntrúc hạ tầng mạng Các hệ thống Softswitch tích hợp được với các thànhphần mạng khác nhằm cung cấp các dịch vụ phức tạp, cao cấp cho phépđiều khiển cuộc gọi đa giao thức và hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện.Người sử dụng hoàn toàn không biết bằng cách nào cuộc gọi của mìnhđến được đích hay làm thế nào các dịch vụ đó tới được bàn làm việc củamình, bởi vì họ vẫn sử dụng những giao diện quen thuộc, ví dụ là chiếcđiện thoại với những phím bấm quen thuộc phục vụ cho đàm thoại, faxhay những dịch vụ thoại khác

Bên cạnh việc lặp lại các chức năng của điện thoại truyền thống trênmột mạng IP chi phí thấp hơn nhiều, Softswitch cho phép các nhà cung

cấp xác lập, triển khai và điều hành các dịch vụ mới, tính toán mức độ sửdụng các dịch vụ đó để tính cước khách hàng trong của hai hệ thống trảsau hay trả trước Bằng cách sử dụng các giao diện lập trình mở (API)trong Softswitch, các nhà phát triển có thể tích hợp dịch vụ mới haythêm các Server mới dễ dàng Các nhà khai thác cũng có thể truy nhậptới các danh mục có sẵn để hỗ trợ cho các dịch vụ nhận dạng cuộc gọi(Caller ID) hay trả lời có chọn lọc (Selective Ringing) Softswitch nóichung gồm có một số những ứng dụng và dịch vụ cơ bản sau:

 Trung tâm cuộc gọi ảo

vụ mới do đó tăng doanh thu và khả năng cạnh tranh trên thị trường

1.3 Phân hệ đa phương tiện IP – IMS

1.3.1 Kiến trúc IMS

IMS ban đầu được 3GPP xây dựng nhằm cung cấp các dịch vụ truyềnthông đa phương tiện cho khách hàng di động IMS là tập hợp các chứcnăng liên kết hoạt động thông qua các giao diện được chuẩn hóa

Mô hình IMS gồm 3 lớp: lớp truyền tải, lớp điều khiển và lớp dịchvụ

Hình 1.7 Mô hình phân lớp IMS

 Lớp truyển tải: thực hiện các chức năng truy nhập cơ bản của

người sử dụng (truy nhập đặt chế độ bảo vệ,… trên thiết bị đầucuối), truy nhập mạng và truyền tải thông tin Lớp truyền tải kếtnối với lớp điều khiển thông qua các cổng phương tiện (MediaGateways)

 Lớp điều khiển: là nơi quyết định chính sách (policy), định tuyến

và thực hiện các chức năng quản lý thuê bao, điều khiển các ứngdụng lớp dịch vụ Như vậy, các ứng dụng được thực hiện khôngphụ thuộc vào môi trường bên trong lớp truyền tải

 Lớp dịch vụ: cung cấp các ứng dụng theo yêu cầu của lớp điều

khiển nên các ứng dụng IMS có thể thực hiện trên các phương tiệntruyền tải và điều khiển khác nhau cùng chung lõi IMS

Hình 1.8 trình bày kiến trúc tổng quan IMS được 3GPP chuẩn hóa

Hình 1.8 Kiến trúc IMS (3GPP)Đầu cuối IMS truyển thông tin đến mạng gói thông qua môi trường vôtuyến IMS hỗ trợ nhiều loại thiết bị dầu cuối và truy nhập khác nhaunhư PDAs, máy tính cá nhân,… truy nhập qua WLAN hoặc ADSL Phầnlõi IMS gồm có các thực thể chức năng sau:

Thực thể chức năng Thuật ngữ Chức năng chính

Chức năng điều khiển

phiên cuộc gọi

CSCF Điều khiển cuộc gọi

Chức năng điều khiển

Gateway phương tiện

MGCF Điều khiển trạng thái cuộc

gọi cho các kết nốiChức năng gateway đa

phương tiện IP

IM-MGW Kết cuối các kênh thoại và

luồng phương tiện

Bộ điều khiển chức năng

tài nguyên đa phương tiện

MRFC Điều khiển các luồng phương

tiện

Bộ xử lý chức năng tài

nguyên đa phương tiện

MRFP Điều khiển các luồng dữ liệu

tốc độ caoChức năng điều khiển

gateway chuyển mạng

BGCF Lựa chọn các mạng PSTN đê

chuyển tiếp cuộc gọi

miềnServer thuê bao thường trú HSS Máy chủ cơ sở dữ liệu người

dùngChức năng xác định vị trí

thuê bao

SLF Lưu trữ một số thông tin

người sử dụngBảng 1.2 Các thực thể chức năng của IMS

1.3.2 Các chức năng của IMS

 Cơ sở dữ liệu (HSS và SLF) : HSS là trung lưu giữ tất cả thông tin

liên quan đến người dùng, nó chứa cả HLR trong thể thức mạngGPRS Nó chịu trách nhiệm lưu trữ danh sách các đặc điểm vàthuộc tính dịch vụ của người dùng đầu cuối Danh sách này được

sử dụng để kiểm tra vị trí, các biện pháp truy nhập và bảo đảm antoàn cho thuê bao Nó cung cấp thông tin thuộc tính người dùngmột cách trực tiếp hoặc thông qua các server Thuộc tính thuê baolưu trữ gồm: nhận dạng người dùng, dịch vụ đã thuê bao, thông tintrao quyền HSS chứa các chức năng đa phương tiện IP để truyềntải thông tin tới các thực thể thích hợp trong mạng lõi để thiết lậpcuộc gọi/ phiên, an ninh, trao quyền vv Nó cũng truy nhập vào cácserver nhận thực như AUC, AAA SLF là cơ sở dữ liệu chỉ chứa địachỉ của người dùng (tương ứng với HSS) để sử dụng như thông tinđầu vào Một node có thể không cần đến SLF

 Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF) : là một SIP server,

xử lý báo hiệu SIP trong IMS Tùy thuộc vào chức năng, có 3 loại:Proxy-CSCF (P-CSCF), Serving-CSCF (S-CSCF), Interrogating-CSCF (I-CSCF)

 P-CSCF nằm giữa đầu cuối và mạng IMS, chuyển các yêu cầuSIP và trả lời đến đích tương ứng

 S-CSCF là node quan trọng trong mặt phẳng báo hiệu Nó cóchức năng điều khiển phiên, giao tiếp với HSS để lấy cácthông tin cần thiết cho qua trình nhận thực, định tuyến,…

 I-CSCF là một server SIP đặt tại biên của một vùng tự trị(AS), thực hiện chức năng của proxy server: giao tiếp vớiHSS, định tuyến các yêu cầu SIP,…

 Server ứng dụng (AS): là thực thể SIP có chức năng của một máy

chủ dịch vụ Kiến trúc IMS có 3 loại AS chính:

SIP AS là server triển khai thực hiện các dịch vụ đa phương tiện

IP sử dụng giao thức SIP, có khả năng thực hiện các dịch vụ IMSmới

OSA-SCS đảm bảo việc truy nhập IMS an toàn từ các mạng khác

IM-SSF cho phép tái sử dụng các dịch vụ CAMEL (CustomezedApplications for Mobile network Enhanced Logic) trong GSM

 Chức năng tài nguyên phương tiện (MRF) cung cấp tài nguyên

phương tiện trong mạng: đưa ra thông báo, trộn các luồng phươngtiện, chuyển đổi mã giữa các bộ mã hóa/giải mã Theo 3GPP, MRF

có bộ điều khiển chức năng tài nguyên phương tiện MRFC (nằmtrong mặt phẳng báo hiệu) và bộ xử lý chức năng tài nguyênphương tiện MRFP (nằm trong mặt phẳng phương tiện) MRFP thựchiện tất cả các chức năng liên quan đến phương tiện như trộn vàđiều khiển các luồng phương tiện

 Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF) thực chất là một

SIP server có chức năng định tuyến dựa vào số thuê bao BGCF chỉđược sử dụng trong các phiên liên lạc giữa đầu cuối IMS và ngườidùng của mạng chuyển mạch kênh (PSTN hoặc PLMN) Chức năngchính của BGCF là chọn mạng tương ứng liên kết hoạt động vớimiền chuyển mạch kênh hoặc chọn một gateway PSTN/CS thíchhợp nếu cần sự phối hợp hoạt động trong mạng có BGCF

 Cổng báo hiệu (SGW) giao tiếp với mặt phẳng báo hiệu của mạng

chuyển mạch kênh, thực hiện chuyển đổi giao thức của các lớp thấphơn

 Chức năng điều khiển cổng phương tiện (MGCF) chuyển đổi các

giao thức điều khiển cuộc gọi và điều khiển tài nguyên trongMGW

 Cổng phương tiện (MGW): Sử dụng MGW giao tiếp với mặt phẳng

phương tiện của mạng PSTN/CS MGW có thể gửi và nhận cácphương tiện IMS qua giao thức thời gian thực RTP và sử dụng cáckhe thời gian để kết nối với mạng chuyển mạch kênh MGW sẽ cóthêm chức năng giải mã nếu đầu cuối IMS không hỗ trợ các loại mãphía chuyển mạch kênh sử dụng

3GPP chuẩn hóa (Release

5, Release 6)

Mục đích Chuyển mạch bằng phần

mềm, thay thế tổng đàiđiện tử số, tách chức năngđiều khiển và chuyểnmạch, sử dụng công nghệchuyển mạch gói

Cung cấp các dịch vụInternet mọi lúc, mọi nơicho khách hàng sử dụng

di động trên nền mạngchuyển mạch gói

Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng dựa trên

sự phân tán chức năngdiều khiển cuộc gọi vàchức năng chuyển mạch,mọi hoạt động điều khiểntập trung ở Call server(MGC), sử dụng các giaodiện lập trình mở (API)

Kiến trúc phân tán theo

mô hình server, chứcnăng điều khiển khôngtập trung tại một servernên Call server (CSCF)chỉ là một trong số cácserver điều khiển, sửdụng các giao diện đã

được chuẩn hóa.

Giao thức điều

khiển và báo

hiệu

SIP, H.323, MGCP,MEGACO/H248, …

Là nền tảng để cung cấpcác dịch mới cho kháchhàng di động, không sửdụng mạng thông minh(IN), khó triển khai dịch

vụ PSTN truyền thống.Bảng 1.3 So sánh Softswitch và IMS

Softswitch được phát triển từ tổng đài điện tử số TDM nên dù hỗ trợtốt các dịch vụ VoIP nhưng cấu trúc còn hạn chế về mức độ phân tán cácchức năng và khả năng phát triển hệ thống Xu hướng phát triển tất yếucủa mạng thế hệ sau cần phải có sự hội tụ thoại – dữ liệu, di động – cốđịnh Do đó, với những mục đích mà IMS hướng tới thì có vẻ như IMS sẽ

là hướng phát triển chủ đạo của mạng thế hệ sau trong tương lai Đâycũng là lý do các tổ chức chuẩn hóa như 3GPP, ITU, ETSI chọn IMS làmnền tảng mạng lõi để xây dựng hệ thống tiêu chuẩn cho NGN

 Cấu trúc IMS ban đầu được 3GPP xây dựng nhằm cung cấp các dịch

vụ IP multimedia cho khách hàng di động IMS mô tả một cấu trúc lớp, là tập hợp các chức năng liên kết hoạt động thông qua các giao diện được chuẩn hóa Với khả năng đáp ứng các yêu cầu của mạng thế hệ sau, IMS được nhiều tổ chức chuẩn hóa chọn làm hệ thống lõi cho NGN.

CHƯƠNG 2

HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN CHO NGN CỦA CÁC TỔ

CHỨC CHUẨN HÓA

2.1 Mô hình IMS của 3GPP

3GPP là tổ chức khởi động mô hình IMS nhưng công việc nghiên cứuchuẩn hóa NGN tiến hành chậm hơn so với ITU-T và ETSI IMS là mộtphần trong công việc chuẩn hóa công nghệ 3G trên mạng UMTS, sau đó

mở rộng hỗ trợ các mạng khác như wireless LAN, CDMA2000,… Hiệnnay, 3GPP vẫn tiếp tục phát triển phần lõi IMS Các Release do 3GPPphát hành chủ yếu dành cho di động Release 7 đang được hoàn thiện, mởrộng IMS sang mạng cố định 3GPP Release 7 nâng cao hiệu quả và khảnăng hỗ trợ các dịch vụ trao đổi thông tin và dịch vụ tương tác như chia

sẻ hình ảnh/video, VoIP,…; chuẩn hóa công nghệ EDGE mới để giảmthời gian trễ, tăng băng thông và dung lượng cho tất cả các dịch vụ dữliệu của mạng wireless Trong Release 7, 3GPP đưa ra những yêu cầu cầnthiết, các thủ tục đăng ký và mô hình tham khảo hỗ trợ cung cấp các dịch

vụ bản tin ngắn (SMS) và dịch vụ bản tin đa phương tiện (MMS) sử dụnglõi IMS dành cho mạng truy nhập kết nối IP nói chung (IP-ConnectivityAccess Networks – IP-CAN)

GMSC / SMS-IWMSC HSS

OCS IP-SM-GW

SMSC SME

UE

C

E/Gd CGF/CDF

ISC

Rf

Ro

IMS core Gm

Sh Cx

MAP

Hình 2.1 Kiến trúc (tham khảo) cung cấp dịch vụ SMS qua IP-CAN

Hình 2.1 là kiến trúc do 3GPP đưa ra để cung cấp dịch vụ bản tinngắn qua mạng truy nhập kết nối IP Các thiết bị đầu cuối người dùng(UE) là các đầu cuối IP sử dụng SIP Cổng bản tin ngắn IP (IP-SM-GW)

có chức năng: kết nối với GMSC, HSS và SMS-IWMSC sử dụng các giaothức MAP, xử lý thông tin định tuyến của yêu cầu bản tin ngắn do SMS-GMSC gửi đến, hoạt động như server ứng dụng đối với lõi IMS, xác địnhđịa chỉ IP hợp lệ của người gửi bản tin,… Để hỗ trợ các dịch vụ SMS chotruy nhập IP, HSS có thêm chức năng lưu giữ địa chỉ của IP-SM-GW, xácnhận đầu cuối đã đăng ký với IP-SM-GW để phân phát bản tin, chuyểnthông tin định tuyến của bản tin ngắn từ SMS-GMSC đến IP-SM-GW

2.2 Mô hình NGN TISPAN ETSI

European Telecommunications Standards Institute (ETSI) có 7 nhómlàm việc tập trung giải quyết các vấn đề NGN như: dịch vụ & ứng dụng,kiến trúc, đánh số, địa chỉ, định tuyến, testing, an ninh mạng, quản lýmạng Năm 2005, ETSI đã đưa ra mô hình chuẩn TISPAN NGN Release 1

là nền tảng để xây dựng và phát triển NGN Mô hình TISPAN có sựtương đồng khá rõ nét với mô hình 3GPP IMS

2.2.1 Kiến trúc tổng quan

Kiến trúc TISPAN (NGN) của ETSI có 2 lớp: lớp dịch vụ và lớptruyền tải (hình 2.2) Mỗi lớp có nhiều phân hệ là các modul kết nối vớinhau và có một số chức năng dùng chung Các phần tử chức năng dùngchung nằm trong một số phân hệ nhưng vẫn phục vụ hoạt động của cácphân hệ khác

Hình 2.2 Kiến trúc tổng quan TISPAN NGNCác phần tử và phân hệ có thể đặt phân tán tại các mạng khác nhau(hình 2.3) ETSI không đưa ra sự ràng buộc nào đối với vị trí các phần tửchức năng, có thể bố trí các phần tử này phân tán trong mạng của nhàcung cấp dịch vụ hoặc tại phía khách hàng

Hình 2.3 Kiến trúc mạng phân tánLớp truyền tải đảm bảo kết nối lớp 2, kết nối IP và đièu khiển truyềntải Lớp truyền tải có hai phân hệ và một số chức năng truyển tải chung.Phân hệ gắn kết mạng NASS cấp địa chỉ IP, các tham số cấu hình chothiết bị đầu cuối, nhận thực tại lớp IP, xác nhận mạng truy nhập và truynhập cấu hình mạng dựa vào thông tin người dùng và quản lý tại lớp IP.Phân hệ điều khiển luồng và quản lý tài nguyên (RACS) thực hiện cácchức năng điều khiển cổng, thực thi chính sách và điều khiển luồng dựavào thông tin người dùng

 Phân hệ NASS (Network Attachment Subsystem)

Hình 2.4 Phân hệ NASS

 CNGCF (Chức năng cấu hình cổng mạng khách hàng) - được sửdụng trong quá trình khởi tạo và cập nhật UE để cung cấp thôngtin cấu hình cho UE (ví dụ cấu hình tường lửa bên trong UE vàđánh dấu QoS cho các gói IP) ngoài dữ liệu cấu hình mạng đượcNACF cung cấp

 ARF (Chức năng chuyển tiếp truy nhập) - chuyển tiếp giữa CNG

và NASS thực hiện việc chèn thông tin cấu hình cục bộ

 AMF (Chức năng quản lý truy nhập) - dịch các yêu cầu truy nhậpmạng do UE gửi tới và chuyển tiếp các yêu cầu để gán địa chỉ IP

và các tham số cấu hình mạng nếu có tới/từ NACF và chuyển tiếpyêu cầu tới chức năng xác thực truy nhập người sử dụng (UAAF)

để xác thực người sử dụng, chấp nhận hay từ chối truy nhậpmạng, và nhận các tham số cấu hình truy nhập cụ thể của người

sử dụng Nếu PPP được sử dụng và AMF kết thúc kết nối PPP vàhoạt động như một client RADIUS nếu như UAAF được lắp đặttại một server RADIUS

 NACF (Chức năng cấu hình truy nhập mạng) - chịu trách nhiệmgán địa chỉ IP Thông thường được triển khai như một serverDHCP hay server RADIUS

 UAAF (Chức năng xác thực truy nhập người sử dụng) - thực hiệnviệc xác thực người sử dụng và kiểm tra thẩm quyền dựa trênthông tin về người sử dụng Thông tin giữa UAAFs trong các

miền quản trị khác được cung cấp thông qua giao diện e5 chophép proxy UAAF-yêu cầu server UAAF xác thực và cho phépngười sử dụng và cho phép proxy UAAF chuy ển tiếp dữ liệu tínhcước trong một phiên hoạt động của người sử dụng cụ thể tớiserver UAAF.

 PDBF (Chức năng cơ sở dữ liệu thông tin khách hàng) - ch ứa dữliệu về xác thực người sử dụng (ví dụ ID của người sử dụng, danhmục các phương pháp xác thực được hỗ trợ, và các chìa khoá xácthực) Nó có thể được đặt cùng vị trí với UAAF (giao diện giữachúng không được chuẩn hoá)

 CLF (Chức năng xác định phiên kết nối và lưu trữ) – ghi thôngtin về địa chỉ IP được gán cho UE và thông tin vị trí mạng có liênquan CLF có các giao diện tới AF (ví dụ như P-CSCF) và tớiRACS

 Phân hệ RACS (Resource and Admission Control Subsystem)

Hình 2.5 trình bày các thành phần chức năng của phân hệ RACS vàgiao diện kết nối với các phần tử chức năng khác

Hình 2.5 Phân hệ RACSRACS có các chức năng sau:

 Điều khiển chính sách, dành tài nguyên và kiểm soát đăng nhậptrong phần mạng truy nhập và tập trung của các mạng truy nhập

cố định

 Dịch địa chỉ mạng (NAT) tại bất kỳ điểm nào hoặc tại các vị trítrong mạng truy nhập, mạng tập trung hay mạng lõi.

 Yêu cầu và dành trước tài nguyên truyền tải

 RACS hỗ trợ mô hình “đẩy” trong đó yêu cầu dịch vụ được đẩytới RACS từ chức năng ứng dụng sử dụng giao diện Gq’ và sau

đó, nếu các yêu cầu này phù hợp với các chính sách được nhàkhai thác thiết lập và sẵn có các tài nguyên truyền tải thích hợp,RACS “đẩy” các yêu cầu tới lớp truyền tải để điều khiển cácnguồn tài nguyên truyền tải thích hợp

 SPDF (Service Policy Decision Function)

- Kiểm tra xem thông tin yêu cầu nhận được từ AF có phù hợpvới các quy định về chính sách được định nghĩa trong SPDFhay không

- Cho phép các nguồn tài nguyên cho phiên AF dựa trên thôngtin yêu cầu nhận được từ AF

- Định vị BGF và/hoặc A-RACF theo năng lực truyền tải yêucầu

- Yêu cầu tài nguyên từ A-RACF

- Yêu cầu một hay nhiều dịch vụ từ BGF

- Dấu chi tiết của RACS và của lớp truyền tải từ AF

 AF, SPDF và A-RACF có thể ở các miền quản lý khác nhau AF

có thể được đặt cấu hình với địa chỉ của SPDF hoặc lấy thông tinnày thông qua giao diện e2 tới NASS Các điểm liên lạc cho A-RACFs và BGFs được đặt cấu hình cục bộ trong SPDF

Lớp dịch vụ có các phân hệ IMS, PSTN/ISDN Emulation Subsystem –PES, server ứng dụng, một số phân hệ khác và các chức năng chung là cơ

sở cung cấp dịch vụ cho người sử dụng

 Các thành phần chung của lớp dịch vụ (hình 2.6) gồm có:

 UPSF: Chức năng máy chủ cung cấp thông tin người dùng

 SLF: Chức năng vùng thuê bao

 ASF: Chức năng máy chủ ứng dụng

 IWF: Chức năng kết nối nội bộ

 IBCF: Chức năng điều khiển biên kết nối nội bộ

 Chức năng thu thập số liệu và tính cước

từ mạng cố định.

Hình 2.7 Lõi IMS

So với 3GPP IMS Release 6, lõi IMS trong TISPAN NGN có thêmgiao diện cho P-CSCF để trao đổi thông tin với các phần tử chức năngcủa phân hệ lớp truyền tải (NASS và RACS) Giao diện Gq’ giữa P-CSCF

và RACS dùng để yêu cầu xác nhận các tài nguyên QoS, tài nguyên dànhtrước và điều khiển cổng trong lớp truyền tải Gq’ được xây dựng dựatrên giao diện Gq của 3GPP (TS 29.209) Giao diện mới e2 giữa NASS

và P-CSCF phục vụ tìm kiếm thông tin vị trí của người dùng P-CSCF cómột cổng lớp ứng dụng IMS điều khiển các chức năng chuyển cổng vàchuyển đổi địa chỉ IPv4-IPv6 của cổng chuyển tiếp (Transition Gateway).I-CSCF, S-CSCF, BGCF và MRFC có chức năng tương tự như cácnode tương ứng trong mô hình IMS của 3GPP MGFC được bổ sung thêmchức năng phối hợp hoạt động với mạng chuyển mạch kênh

Lõi IMS có chức năng:

Cung cấp các dịch vụ và điều khiển

- Thêm điều khiển phiên cuộc gọi vào mạng gọi (GPRS)

- Cho phép các dịch vụ ngang hàng thời gian thực như thoại, videoqua vùng mạng chuyển mạch gói

Trộn đa dịch vụ

- Có khả năng chọn và trộn các luồng đa phương tiện khác nhautrong một hoặc nhiều phiên.

- Có thể điều khiển thoại, video, dữ liệu thời gian thực

Kết nối độc lập: Cung cấp truy cập đến các dịch vụ dựa trên IP độclập với kết nối mạng: mạng di động ( 3GPP’s UMTS, 3GPP2’sCDMA2000) và mạng cố định (TISPAN NGN)

Các server ứng dụng sử dụng lõi IMS để cung cấp các dịch vụ tương

tự như các dich vụ mô phỏng PSTN/ISDN (PSTN/ISDN Simulaiton) chocác thiết bị đầu cuối IP Đây là các dịch vụ giá trị gia tăng truyền thốngcủa mạng thoại cố định như: chuyển tiếp cuộc goi, giữ cuộc gọi, hiện sốhoặc không hiện số thuê bao,… NGN có thể cung cấp các dịch vụ tương

tự nhưng không nhất thiết phải đủ tất cả các dịch vụ Tên gọi các dịch vụnày cũng không giống với mạng PSTN/ISDN vì NGN sử dụng SIP là giaothức điều khiển báo hiệu và nội dung các cuộc gọi SIP có thể được mởrộng với các bản tin, thông báo hoặc phiên đa phương tiện Do đó, trongcác dịch vụ mô phỏng PSTN/ISDN, người ta sử dụng khái niệm phiênliên lạc (communication) thay cho cuộc gọi (call)

Lõi IMS trong mô hình TISPAN NGN ra đời trước 3GPP IMS Release

7 nên chưa có tính cước trực tuyến (online), thiết bị đầu cuối người dùngkhông hỗ trợ ISIM và USIM So sánh với IMS Release 7, IMS của ETSI

có thêm xác thực nhóm NASS, cho phép cơ cấu truyền tải không nhấtthiết kết hợp với bảo vệ thông tin và bổ sung một số chức năng dịch vụmới

2.2.3 Phân hệ giả lập PSTN/ISDN (PSTN/ISDN Emulation Subsystem

- PES)

ETSI đưa ra phân hệ giả lập PSTN/ISDN (PES) với mục đích cung cấpcho người sử dụng các dịch vụ thoại truyền thống như trên mạngPSTN/ISDN mà người dùng không phải thay đổi thiết bị đầu cuối (thiết

bị đầu cuối tương tự) và không nhận ra đang kết nối với mạng IP

PES hỗ trợ nhiều loại truy nhập đang sử dụng phổ biến (hình 2.8 ):

 Từ điện thoại tương tự qua điểm kết cuối mạng quốc gia

 Truy nhập tốc độ cơ sở ISDN qua thiết bị đầu cuối mạng doanhnghiệp

 Truy nhập tốc độ thay đổi theo yêu cầu

 Mạng truy nhập sử dụng báo hiệu V5,…

Ngoài ra, PES cũng phối hợp hoạt động với các mạng PSTN/ISDN đểcung cấp dịch vụ cho khách hàng

Hình 2.8 Các dạng truy nhậpTheo ETSI, kiến trúc PES cần có các thực thể chức năng:

 Chức năng đường dây analog cổng truy nhập (Access GatewayAnalogue line function)

 Chức năng BRI cổng truy nhập (Access Gateway BRI function)

 Chức năng PRI cổng truy nhập (Access Gateway PRI function)

 Chức năng cổng trung kế (Trunk Gateway function)

 Chức năng server cuộc gọi truy nhập (Access Call Server function)

 Chức năng server cuộc gọi chuyển tiếp (Transit Call Serverfunction)

 Chức năng cổng điều khiển gói (Packet Handler Gateway function)

 Chức năng điều khiển cổng phương tiện (Media GatewayController function)

 Chức năng điều khiển server phương tiện (Media Server Controlfunction)

 Chức năng xác định vị trí khách hàng (Customer Location function)

 Phân hệ truy nhập mạng thông minh (IN Access Subsystem)

 Chức năng truy nhập server SIP (SIP Server Access fucntion)

 Cổng báo hiệu trung kế (Trunk Signalling Gateway)

Hình 2.9 Tổng quan các thực thể chức năng của PES

Hình 2.9 là mô hình tham khảo các thực thể chức năng của PES Cáccổng trung kế có thể là H.248, MGCP hoặc SIP AGCF và TGCF có thểkết hợp với các dịch vụ PSTN/ISDN hoặc tách riêng PES có thể giaotiếp với các phần tử khác trong mạng NGN để cung cấp thêm các dịch vụmới Nếu sử dụng thêm các server ứng dụng IMS để cung cấp dịch vụmới thì PES sẽ giao tiếp với IMS qua giao thức SIP và trong trường hợpnày CSCF của IMS thực hiện chức năng “Distributor” Định tuyến trung

kế (Trunk Routing) là các chức năng về chính sách định tuyến cuộc gọi.Chức năng này sử dụng thông tin vị trí khách hàng để quyết định đíchđến của bản tin báo hiệu, xác định đối tượng khách hàng Chức năng ẩntopo mạng hoạt động tương tự IBCF trong IMS và có thể tích hợp trongCall Server

PES được ETSI chuẩn hóa trong ES 282.002 tháng 3/2006, tuy nhiên,ETSI chưa đưa ra kiến trúc chi tiết bên trong phân hệ này

2.3 Mô hình NGN của ITU – T

ITU-T là tổ chức đóng vai trò chủ đạo trong chuẩn hóa NGN Khởiđầu bằng hội thảo tại Geneva, Thụy Sỹ tháng 6/2003, đến nay ITU-T đã