Nghiên cứu đề xuất cấu hình chuyển đổi hợp lý từ tổng đài alcatel 1000e10 của pstn sang ngn,luận văn thạc sỹ kỹ thuật điện tử

Lớp: Cao học Điện Tử -Viễn Thông K11 Tên đề tài: Nghiên cứu NGN và đề xuất chuyển đổi hợp lý từ tổng đài Alcatel 1000E10 sang NGN Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài:  Mạng viễn

ĐỖ ĐẮC THIỂM

TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CẤU HÌNH CHUYỂN ĐỔI HỢP LÝ TỪ TỔNG ĐÀI ALCATEL 1000E10 CỦA PSTN SANG NGN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THÁNG 8/2006



ĐỖ ĐẮC THIỂM

TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CẤU HÌNH CHUYỂN ĐỔI HỢP LÝ TỪ TỔNG ĐÀI ALCATEL 1000E10 CỦA PSTN SANG NGN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN ĐỨC THIỆP

THÁNG 8/2006

-- oOo

Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 04 năm 2006

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Họ và tên học viên: Đỗ Đắc Thiểm

Lớp: Cao học Điện Tử -Viễn Thông K11

Tên đề tài:

Nghiên cứu NGN và đề xuất chuyển đổi hợp lý từ tổng đài Alcatel 1000E10 sang NGN

Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài:

 Mạng viễn thông thế hệ sau NGN - Next Generation Network không những đáp ứng được các dịch vụ truyền thống mà còn có khả năng cung cấp các dịch vụ có tính tích hợp, đa dạng, tiện lợi, và chất lượng cao Mạng NGN có hạ tầng thông tin dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động

 Định hướng tổ chức mạng Viễn thông đến năm 2010 của Tổng công

ty Bưu chính Viễn thông Việt nam đã nhấn mạnh việc chuyển đổi công nghệ mạng sang NGN Theo định hướng này, mạng viễn thông hiện tại đang sử dụng công nghệ TDM cần phải chuyển đổi sang NGN

 Hiện nay, trong thực tế có rất nhiều các bưu điện tỉnh đang sử dụng các hệ thống tổng đài Alcatel 1000E10 trong mạng viễn thông của mình như Cần Thơ, Sóc Trăng, Vũng Tàu… Vì vậy khi VNPT chuyển đổi sang NGN việc xác định cấu hình chuyển đổi hợp lý từ mạng PSTN sang NGN từ các tổng đài Alcatel hiện hữu là một vấn đề cần được quan tâm đúng mức

Mục tiêu của đề tài:

Đề tài này tập trung nghiên cứu NGN, tìm hiểu định hướng phát triển NGN của VNPT, xem xét lại cấu trúc của tổng đài Alcatel 1000 E10 và đề xuất cấu hình chuyển đổi hợp lý từ mạng PSTN sang NGN trên cơ sở sử dụng tiếp các tổng đài Alcatel 1000 E10

1.1 Khái niệm về NGN

1.2 Đặc điểm của mạng

1.3 Kiến trúc mạng NGN

1.4 Các phần tử mạng

1.5 Giao thức BICC, SIP,MEGACO/H248,H323,

1.6 Nguyên tắc xây dựng và phát triển

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG NGN

CỦA VNPT

2.1 Sự cần thiết chuyển đổi công nghệ mạng

2.2 Yêu cầu về cấu trúc NGN của VNPT

2.3 Cấu hình chuyển mạch thế hệ mới

2.4 Nguyên tắc tổ chức NGN của VNPT

CHƯƠNG 3: TỔNG ĐÀI ALCATEL E10 VÀ GIẢI PHÁP CÔNG

NGHỆ NGN CỦA CÁC HÃNG

3.1 Đánh giá tổng đài Alcatel 1000 E10 hiện hữu

3.2 Giải pháp của Ericson

3.3 Giải pháp của Acatel

3.4 Giải pháp của Siemens

3.5 Giải pháp của NEC

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VÀ PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ

4.1 Lựa chọn các giao thức kết nối

4.2 Lựa chọn các phần tử mạng

4.3 Đề xuất cấu hình

4.4 Đánh giá hiệu quả của giải pháp

4.5 Kết luận

Kết luận và hướng phát triển tiếp theo

 Thực hiện đề cương: từ 18/ 04/ 2006 đến 25/04/2006

 Thực hiện nôi dung: từ 26/04/2006 đến 26/07/ 2006

 Hoàn chỉnh luận văn: từ 26/07/2006 đến 26/08/2006

 Nộp luận văn: từ 26/08/2006 đến 30/08/2006

Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 04 năm 2006 Giáo viên hướng dẫn Học viên thực hiện

Đỗ Đắc Thiểm

  

Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cám ơn đến tất cả nhừng người đã giúp đỡ, hỗ trợ và động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Tôi đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sỹ Nguyễn Đức Thiệp-

thầy giáo hướng dẫn Thầy đã tận tình giúp đỡ và chỉ bảo tôi trong suốt quá trình

nghiên cứu thực hiện đề tài Kính chúc thầy dồi giàu sức khỏe, hạnh phúc và luôn luôn vui vẽ trong cuộc sống

Tôi gửi lời cám ơn đến các thầy cô giáo đã giảng dạy, giúp đỡ tôi trong

suốt quá trình học tập ở lớp Cao Học Điện Tử-Viễn Thông Khoá 11 -Trường Đại

Học Giao Thông Vận Tải

Tôi chân thành cám ơn các anh, các bạn đang công tác tại các Công Ty

Viễn Thông Sóc Trăng, Vũng Tàu Và Cần Thơ-Hậu Giang đã giúp đỡ, cung cấp

thông tin để tôi hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến với gia đình, tất cả bạn bè và đồng nghiệp đã ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

Trân trọng kính chào!

Mỹ tho, ngày 24 tháng 07 năm 2006

ĐỖ ĐẮC THIỂM

Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

AAL1,2 5 ATM Adaptation Layer Type 1,2 5 Lớp thích ứng ATM loại 1, 2, 5 ACM Address Complete Message Bản tin báo kết thúc việc nhận

địa chỉ ADPCM Adaptive Differential Pulse Code

API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng AGW Access Gateway Cổng nối truy nhập

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộ BCF Bearer Control Function Chức năng điều khiển tải tin

BICC Bearer Independent Call

Control Protocol

Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh mang

BIWF Bearer Internetworking Function Khối chức năng kênh mang

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên

BHCA Busy Hour Call Attempt Cuộc gọi trong giờ cao điểm

CAS Channel Assciated Signalling Báo hiệu kênh kết hợp

CNG Comfort Noise Generator Tạo nhiễu nền

CSF Call Serving Function Chức năng dịch vụ cuộc gọi

CLI Calling Line Identification Nhận dạng đường dây chủ gọi

CO Central Office Trung kế CO

DSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tín hiệu số

DTMF Dual Tone Multiple Frequency Xung đa tần

ESA Ethernet Switch type A Card ESA

ETSI European Telecommunications

Standards Institute

Viện chuẩn hoá viễn thông Châu Aâu

FO Fiber Optic Sợi quang

GSM Global System for Mobile

Communication

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói nền

GUI Graphical User Interface Giao diện đồ hoạ

GW Gateway Cổng giao tiếp

HBR High Bit Rate Tốc độ bít cao

HLR Home Location Register Thanh ghi vị trí chủ

HTTP Hyper Text Transport Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản IAD Integrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp IAM Initial Address Message Bản tin địa chỉ khởi đầu

ID Identifier Nhận dạng

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm kỹ thuật Internet

IN Intelligent Network Mạng thông minh

INAP Intelligent Network Application Part Phần ứng dụng mạng thông minh

IP Internet Protocol Giao thức Internet

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp dịch vụ

ISDH Integrated SDH Tích hợp SDH

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN

ITU International Telecommunications Hiệp hội viễn thông quốc tế

LAC L2TP Access Concentrator Bộ tập trung truy nhập L2TP LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn L2TP Layer 2 Tunneling Protocol Giao thức đường hầm lớp 2

MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm

Megaco Media Gateway Control Giao thức điều khiển MG

MG Media Gateway Cổng phương tiện

MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển MG

MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển MG

MoPC Modem Pool Card Card MoPC

NAS Network Access Server Server truy nhập mạng

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

OAM Operation, Administration and

Mainternance

Khai thác, quản lý và bảo dưỡng

OS Operating System Hệ thống hoạt động

OSPF Open Shortest Path First Định tuyến đường đi ngắn nhất PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã

PLS Packet Local Switch Chuyển mạch gói nội bộ

POP Point of Presence Điểm hiện diện

POTS Plain Old Telephony System Hệ thống điện thoại thuần tuý cũ PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm tới điểm

PRI Primary Rate Interface Giao diện tốc độ bít cơ sở

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm tới điểm

PLMN Public LAN Mobile Network Mạng di động LAN công cộng

RAS Registration, Admission, and Status Đăng ký, chấp nhận và tình trạng RGW Residential Gateway Cổng nối dân cư

REL Release Bản tin giải tỏa kết nối

RFC Request For Comments Các tiêu chuẩn của IETF

RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định đường RLC Release Complete Hoàn thành việc giải tỏa cuộc gọi RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên RTCP Real-time Transport Control

SCN Switched Circuit Network Mạng chuyển mạch

SCTP Stream Control Transport Protocol Giao thức truyền điều khiển dòng SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp số đồng bộ

SDP Session Discription Protocol Giao thức mô tả phiên

SG Signalling Gateway Cổng báo hiệu

SGCP Simple Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng đơn giản SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức truyền mail đơn giản SNMP Simple Network Management

Protocol

Giao thức quản lý mạng đơn giản

SS7 Signalling System Number 7 Hệ thống báo hiệu số 7

STM-1 Synchronous Transfer Mode Level 1 Chế độ truyền tải đồng bộ mức 1

TINA Telecommunication Information

Network Architecture

Cấu trúc mạng thông tin viễn thông

UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin người dùng

VoATM Voice over ATM Thoại qua ATM

VoBB Voice over Broadband Thoại băng rộng

VoATM Voice over ATM Thoại qua ATM

VoDSL Voice over DSL Thoại qua đường dây thuê bao số VoFR Voice over Frame Relay Thoại qua Frame Relay

VoIP Voice over IP Thoại qua giao thức Internet

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

VT Virtual Trunking Trung kế ảo

x.DSL x Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số loại x

MỤC LỤC

ooooo  ooooo

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 6

1.1 Khái niệm 6

1.2 Đặc điểm của mạng 6

1.3 Cấu trúc mạng 7

1.3.1 Mô hình cấu trúc của Siemens 7

1.3.2 Mô hình NGN của Alcatel 8

1.3.3 Mô hình NGN của Ericsson 9

1.3.4 Mô hình NGN của Viện tiêu chuẩn châu âu (ETSI) 10

1.4 Các phần tử mạng 11

1.4.1 Media Gateway (MG) 11

1.4.2 Signalling Gateway (SG) 12

1.4.3 Media Server 12

1.4.4 Feature Server 13

1.4.5 Softswitch/ Callserver/ MGC 13

1.4.6 Server ứng dụng 14

1.5 Các giao thức 14

1.5.1 BICC- Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập tải tin 15

1.5.1.1 Kiến trúc của BICC 15

1.5.1.2 BICC phiên bản 1 16

1.5.1.3 BICC phiên bản 2 18

1.5.2 SIP- Giao thức khởi tạo phiên 18

1.5.2.1 Tổng quan 18

1.5.2.2 Tính năng của SIP 19

1.5.2.3 Cấu trúc của SIP 19

1.5.3 MEGACO/H248 - Giao thức điều khiển cổng nối phương tiện 20

1.5.4 Giao thức khởi tạo phiên hỗ trợ thoại SIP-T 21

1.5.5 Giao thức báo hiệu H.323 22

1.5.6 INAP 23

1.5.6.1 INAP CS-1 23

1.5.6.2 INAP CS-2 24

1.5.6.3 INAP CS-3 24

1.5.6.4 INAP CS-4 25

1.5.7 Giao thức báo hiệu SIGTRAN 26

1.6 Nguyên tắc xây dựng và phát triển 27

1.6.1 Nguyên tắc 27

1.6.2 Phân loại dịch vụ 27

1.6.3 Hướng phát triển các dịch vụ 28

1.6.3.1 Phát triển trên cơ sở mạng hiện tại tiến tới phát triển NGN 28

1.6.3.2 Xây dựng mới mạng NGN 28

1.7 Kết luận 29

CHƯƠNG 2: ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG THẾ HỆ SAU CỦA VNPT 30

2.1 Sự cần thiết chuyển đổi công nghệ mạng 30

2.2 Các yêu cầu đối với cấu trúc NGN của VNPT 31

2.3 Cấu hình hệ chuyển mạch thế hệ mới – NGN 31

2.3.1 Lớp ứng dụng và dịch vụ mạng: 31

2.3.2 Lớp điều khiển 32

2.3.3 Lớp chuyển tải 32

2.3.4 Lớp truy nhập 32

2.4 Nguyên tắc tổ chức mạng thế hệ mới của VNPT 33

2.4.1 Cấu trúc mạng NGN 33

2.4.1.1 Phân vùng lưu lượng: 33

2.4.1.2 Tổ chức lớp ứng dụng và dịch vụ 33

2.4.1.3 Tổ chức lớp điều khiển 33

2.4.1.4 Tổ chức lớp chuyển tải 34

2.4.1.5 Tổ chức lớp truy nhập 36

2.4.2 Kết nối mạng NGN với mạng hiện tại 37

2.4.2.1 Kết nối với PSTN 37

2.4.2.2 Kết nối với mạng Internet: 38

2.4.2.3 Kết nối với mạng FR, X.25 hiện tại: 39

2.4.2.4 Kết nối với mạng di động GSM 39

2.5 Lộ trình chuyển đổi 39

2.5.1 Yêu cầu 39

2.5.2 Nguyên tắc thực hiện 39

2.5.3 Lộ trình chuyển đổi 40

2.5.3.1 Giai đoạn 2001 - 2003 40

2.5.3.2 Giai đoạn 2004 - 2005 41

2.5.3.3 Giai đoạn 2006-2010 41

2.6 Kết luận 41

CHƯƠNG 3: TỔNG ĐÀI ALCATEL 1000E10 VÀ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHUYỂN SANG NGN CỦA CÁC HÃNG 42

3.1 Đánh giá tổng đài Alcatel 1000E10 hiện hữu 42

3.1.1 Tổng quan 42

3.1.2 Cấu trúc phân hệ và giao tiếp 42

3.1.2.1 Cấu trúc phân hệ 42

3.1.2.2 Giao tiếp trong mạng 43

3.1.3 Các thông số kỹ thuật và khả năng nâng cấp dịch vụ 44

3.1.3.1 Các thông số kỹ thuật 44

3.1.3.2 Khả năng nâng cấp các dịch vụ 44

3.1.4 Kết luận 44

3.2 Giải pháp của Ericsson 45

3.2.1 Giải pháp ENGINE 45

3.2.1.1 Phương án 1 46

3.2.1.2 Phương án 2 47

3.2.2 Các chủng loại thiết bị 47

3.2.2.1 Dòng AXD 48

3.2.2.2 Dòng AXI 49

3.2.2.3 Tổng đài AXE 49

3.3 Giải pháp của Siemens 49

3.3.1 Giải pháp Surpass 50

3.3.1.1 SURPASS hiQ 50

3.3.1.2 SURPASS hiG 50

3.3.1.3 SURPASS HiA 51

3.3.1.4 SURPASS hiS 51

3.3.1.5 SURPASS hiQ 51

3.3.1.6 SURPASS hiR Media Server 51

3.3.1.7 NETMANAGER V4N 51

3.3.2 Các chủng loại thiết bị 52

3.3.2.1 Các dòng sản phẩm ATTANE 52

3.3.2.2 Dòng sản phẩm HiA 52

3.3.2.3 Dòng sản phẩm SURPASS HiG 53

3.3.2.4 Dòng sản phẩm SURPASS HiT 54

3.3.2.5 Dòng sản phẩm SURPASS hiQ 54

3.3.2.6 Dòng sản phẩm SURPASS hiS 55

3.4 Giải pháp kết nối của Alcatel tiến tới NGN 55

3.4.1 Cấu trúc chung 55

3.4.1.1 Kết nối trong giai đoạn 1-2 56

3.4.1.2 Kết nối trong giai đoạn 3 57

3.4.1.3 Kết nối trong giai đoạn 4 57

3.4.1.4 Kết nối trong giai đoạn 5 58

3.4.1.5 Kết nối trong giai đoạn 6 59

3.4.2 Các loại thiết bị 59

3.4.2.1 Cổng nối phương tiện Alcatel 7515MG 59

3.4.2.2 Chuyển mạch mềm Alcatel 1000 Softswich S12 59

3.4.2.3 Chuyển mạch mềm Alcatel 1000 Softswich E10 59

3.4.2.4 Nền tảng của định tuyến lõi Alcatel 7770 (Routing Core Platform ) 59

3.4.2.5 Nền tảng định tuyến lõi Alcatel 7670 (Routing Switch Platfrom ) 60

3.4.2.6 Nền tảng đa dịch vụ Alcatel 7470 (Multiservice Platform MSP) 60

3.4.2.7 Alcatel 5023 Signalling Gateway 60

3.5 Giải pháp của NEC 60

3.5.1 Cấu trúc chung 60

3.5.2 Các dòng sản phẩm chung 61

3.5.2.1 Thiết bị điều khiển tác tử cuộc gọi CX6800-CA 61

3.5.2.2 Thiết bị thiết lập cuộc gọi H323 Gatekeeper CX6800-GK 62

3.5.2.3 Thiết bị cổng nối báo hiệu CX6100-SG 62

3.5.2.4 Thiết bị cổng nối đa phương tiện CX3200-SG 62

3.5.2.5 Nút truy nhập Internet CX-3100 62

3.5.2.6 Tổng đài ATM ATOMNET/M16 62

3.5.2.7 Sản phẩm truy nhập băng thông rộng DSLAM AM30 63

3.5.2.8 Bộ định tuyến chuyển mạch lõi IP CX5220/CX5210 63

3.5.2.9 Bộ định tuyến chuyển mạch biên CX4420/CX4410 63

3.6 Kết luận 63

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT 64

GIẢI PHÁP KẾT NỐI 64

4.1 Phân tích kết nối 64

4.1.1 Kết nối PSTN với NGN 64

4.1.2 Phân tích kết nối PSTN và NGN trong giải pháp Surpass 65

4.2 Lựa chọn các giao diện, giao thức kết nối 65

4.2.1 Giao diện kết nối báo hiệu 66

4.2.2 Chuyển tải báo hiệu SS7 trong mạng IP 66

4.2.3 Giao thức điều khiển các Media Gateway 67

4.2.4 Giao thức dùng cho báo hiệu giữa các MGC 70

4.2.4.1 Giao thức H323 70

4.2.4.2 Giao thức SIP-T 70

4.2.4.3 Giao thức BICC 71

4.2.4.4 Tóm lại 71

4.2.5 Giao diện giữa Server ứng dụng và Media Gateway Controler 71

4.2.6 Kết luận 72

4.3 Lựa chọn các phần tử mạng 72

4.3.1 MGC-Media Gateway Controler 73

4.3.1.1 Chuyển mạch mềm SURPASS hiQ 9200 73

4.3.1.2 Chuyển mạch mềm SURPASS hiQ 8000 74

4.3.2 MG-Media Gateway 75

4.3.2.1 Cổng nối phương tiện Alcatel 7510 MG 76

4.3.2.2 Cổng nối phương tiện Alcatel 7515 MG 76

4.3.3 SG-Signalling Gateway 77

4.4 Đánh giá hiệu quả của giải pháp 78

4.5 Kết luận 78

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO 79

MỞ ĐẦU

Mạng thế hệ sau (NGN-Next Generation Network) là mạng có kiến trúc mở, linh hoạt, cho phép cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau cho người sử dụng, tạo ra hiệu quả khai thác cao, dễ dàng phát triển Khi có điều kiện, triển khai NGN với các công nghệ phù hợp là bước đi tất yếu của viễn thông thế giới nói chung và của viễn thông Việt Nam nói riêng

Vấn đề kết nối và tận dụng các thiết bị hiện hữu trên mạng khi xây dựng mạng viễn thông theo xu hướng NGN là vấn đề cần phải quan tâm chú ý đúng mức Trên mạng viễn thông Việt Nam số lượng các tổng đài Alcatel 1000E10 được các công ty viễn thông sử dụng khá lớn Vì vậy luận văn sẽ đi sâu nghiên cứu NGN, sau đó đề xuất cấu hình kết nối hợp lý từ các tổng đài Alcatel 1000E10 E10 của PSTN vào NGN

Nội dung của luận văn gồm 4 chương:

- Chương 1: Tổng quan về mạng thế sau, bao gồm khái niệm, đặc điểm, kiến trúc, các giao thức, nguyên tắc xây dựng và phát triển NGN

- Chương 2: Tìm hiểu định hướng phát triển mạng thế hệ sau của Tập Đoàn Bưu Chính Viễn thông Việt Nam

- Chương 3: Tìm hiểu thực trạng các tổng đài Alcatel 1000E10 và các giải pháp công nghệ tiến lên NGN của các hãng viễn thông lớn như: Ericson, Alcatel, Siemens, Nec

- Chương 4: Phân tích, lựa chọn các giao thức, đề xuất giải pháp kết nối

Mạng thế hệ sau và các vấn đề liên quan là những vấn đề mới, phức tạp Nhiều giải pháp công nghệ đang tiếp tục được lựa chọn, nhiều tiêu chuẩn kỹ thuật đang trong quá trình xây dựng hoàn thiện, và nhiều tính năng mới đang được kiểm nghiệm và kiểm tra Với thời gian và khả năng có hạn, luận văn sẽ không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp

Xin trân trọng kính chào!

Mỹ tho, ngày 24 tháng 08 năm 2006

ĐỖ ĐẮC THIỂM

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU

1.1 Khái niệm

Mạng thế hệ sau (NGN-Next Generation Network) là khái niệm chung nhất khi đề cập đến mạng thông tin đa dịch vụ ở hiện tại và tương lai Mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể nào hoàn toàn chính xác và đầy đủ cho NGN Nó còn có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như:

- Mạng đa dịch vụ

- Mạng hội tụ

- Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử mạng)

- Mạng nhiều lớp (mạng được phân ra nhiều lớp có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM)

NGN là mạng có cơ sở hạ tầng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động

Như vậy có thể xem NGN là sự tích hợp mạng thoại PSTN dựa trên kỹ thuật TDM với mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật ATM/IP Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ gánh nặng cho PSTN

NGN còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và mạng di động Vấn đề ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ sự hội tụ này Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu dịch vụ của người sử dụng và các ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện mà khi xây dựng hệ thống mạng hiện nay chưa tiên liệu được

1.2 Đặc điểm của mạng

- Mạng thế hệ sau là nền tảng hệ thống mở Trong NGN, các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc lập, các phần tử này được phân chia theo chức năng tương ứng và phát triển một cách độc lập Giao diện và giao thức giữa các bộ phận đều dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng Việc phân chia này làm

cho mạng viễn thông có tính mở, các nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tổ hợp các phần tử khi tổ chức mạng lưới Việc tiêu chuẩn hoá giao thức giữa các phần tử tạo điều kiện thuận lợi cho việc nối thông các mạng có cấu hình khác nhau

- Mạng thế hệ sau là mạng do dịch vụ thúc đẩy, các dịch vụ được tách riêng với mạng, cho phép phát triển một cách độc lập Mục tiêu của việc chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng, hoạt động một cách linh hoạt và có hiệu quả trong việc phát triển và triển khai dịch vụ Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối

Do đó trong các cấu trúc của NGN đều có phân chia rõ ràng giữa các chức năng của dịch vụ và các chức năng truyền tải Một giao diện mở được cung cấp giữa hai phía cho phép cung cấp cả các dịch vụ hiện tại và các dịch vụ mới không phụ thuộc vào mạng và kiểu truy nhập được sử dụng

- NGN là mạng chuyển mạch gói dựa trên một giao thức thống nhất Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp, đều không thể lấy một trong những mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin Nhưng mạng NGN đã tích hợp được các mạng trên thành một mạng IP thống nhất Giao thức IP giúp cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông giữa các mạng khác nhau

- Mạng thế hệ sau có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng ngày càng cao, có khả năng đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng

1.3 Cấu trúc mạng

1.3.1 Mô hình cấu trúc của Siemens

Giải pháp NGN của Siemens dựa trên cấu trúc phân tán, xoá đi khoảng cách giữa PSTN và mạng số liệu Các hệ thống đưa ra vẫn dựa trên cấu trúc phát triển của hệ thống chuyển mạch mở nổi tiếng của Siemens là EWSD Siemens giới thiệu giải pháp mạng thế hệ mới có tên SURPASS:

+ Phần chính của SURPASS là hệ thống SURPASS hiQ, đây có thể coi là hệ thống chủ tập trung cho lớp điều khiển của mạng với chức năng như một hệ thống quản lý mạnh để điều khiển các tính năng thoại, kết hợp khả năng báo hiệu mạnh để kết nối với nhiều mạng khác nhau

+ SURPASS hiG là họ các hệ thống cổng nối từ các mạng dịch vụ cấp dưới lên SURPASS hiQ, hệ thống nằm ở biên mạng đường trục, chịu sự quản lý của SURPASS hiQ

+ SURPASS hiA là hệ thống truy nhập đa dịch vụ nằm ở lớp truy nhập của NGN, phục vụ cho truy nhập thoại, xDSL và các dịch vụ số liệu trên một nền duy nhất Để cung cấp các giải pháp truy nhập, SURPASS hiA có thể kết hợp với các tổng đài PSTN EWSD hiện có qua giao diện V5.2, cũng như cùng với SURPASS hiQ tạo nên mạng thế hệ sau

+ Để quản lý tất cả hệ thống của SURPASS, Siemens đưa ra NetManager Hệ thống quản lý này sử dụng giao thức quản lý SNMP và chạy trên nền JAVA/CORBA, có giao diện HTTP để có thể quản lý qua trang WEB

1.3.2 Mô hình NGN của Alcatel

Alcatel đưa ra mô hình mạng thế hệ sau với các lớp:

+ Lớp truy nhập và truyền tải

+ Lớp trung gian

+ Lớp điều khiển

Quản lý kết nối

Khai báo và quản lý

Truyền dẫn quang

IP,ATM,FR CABLE Vô tuyến

Định tuyến/ chuyển mạch Định tuyến/ chuyển mạch

Mạng truy nhập đa dịch vụ

+ Lớp dịch vụ mạng

Alcatel giới thiệu các chuyển mạch đa dịch vụ, đa phương tiện 1000MM E10 và Alcatel 1000 Softswitch cho giải pháp xây dựng mạng NGN:

Trong đó họ sản phẩm 1000MM E10 là các hệ thống cơ sở để xây dựng mạng viễn thông thế hệ mới từ mạng hiện có

Năng lực xử lý của hệ thống rất lớn so với các hệ thống E10 trước đây, lên đến 8 triệu BHCA, tốc độ chuyển mạch ATM có thể lên tới 80 Gbit/s

Đặc điểm lớn nhất của hệ thống này là chuyển một số chức năng liên quan đến điều khiển cuộc gọi như chương trình kết nối ATM bán cố định, chương trình xử lý số liệu cho việc lập kế hoạch đánh số, định tuyến, điểm điều khiển dịch vụ nội hạt, quản lý kết nối băng rộng lên các máy chủ chạy trên UNIX

1.3.3 Mô hình NGN của Ericsson

Ericsson giới thiệu giải pháp mạng thế hệ mới có tên ENGINE

ENGINE tạo ra một mạng lõi cung cấp nhiều dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất Nó bao gồm toàn bộ các sản phẩm mạng đa dịch vụ của Ericsson và đây là một tập hợp các giải pháp và sản phẩm

Cấu trúc mạng mới ENGINE hướng tới các ứng dụng, cấu trúc này dựa trên các liên hệ Client/Server và Gateway/Server Các ứng dụng gồm có phần client trên máy đầu cuối và các máy chủ trong mạng giao tiếp với nhau qua các giao diện mở và hướng tới mạng độc lập với dịch vụ

Các dịch vụ mạng độc lập Thiết bị

mạng

Lớp điều khiển Lớp dịch vụ mạng

Lớp truy nhập và truyền tải

Cũng như các hãng khác, mạng ENGINE được phân thành 3 lớp, sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, đó là:

- Lớp dịch vụ/ điều khiển;

- Lớp vận chuyển;

- Lớp truy nhập

1.3.4 Mô hình NGN của Viện tiêu chuẩn châu âu (ETSI)

Với mục tiêu cung cấp tất cả các dịch vụ viễn thông truyền thống và các dịch vụ viễn thông mới bao gồm: PSTN/ISDN, X.25, FR, ATM, IP, GSM, GPRS ETSI đã đa

ra mô hình cấu trúc chức năng và cấu trúc mạng NGN như sau: lớp kết nối, lớp điều khiển và các ứng dụng truyền thông, lớp các ứng dụng và nội dung và lớp quản lý

Trong mô hình này, lớp kết nối bao gồm cả truy nhập và lõi cùng với các cổng trung gian, nghĩa là lớp kết nối theo cấu trúc này bao gồm toàn bộ các thành phần vật lý/các thiết bị trên mạng Lớp quản lý là một lớp đặc biệt khác với lớp điều khiển lớp quản lý có tính năng xuyên suốt nhằm quản lý các lớp khác

Máy chủ ứng dụng IP

Máy chủ PLMN

Máy chủ PSTN/

ISDN

Ứng dụng

Điều khiển

PBX/LAN Intranet

Các mạng điện thoại khác

Các mạng đa dịch vụ / IP khác

MGW

Mạng truy nhập vô tuyến Mạng truy nhập hữu tuyến

Mạng đường trục kết nối

Hình-1.3: Cấu trúc mạng thế hệ sau của Ericsson

1.4 Các phần tử mạng

Mạng thế hệ sau là một mạng trong đó phần lõi dựa trên công nghệ chuyển

mạch gói, các thành phần biên của mạng (Gateway) sẽ giao tiếp với các mạng: mạng

truy nhập, mạng báo hiệu và các mạng đang tồn tại hiện nay

1.4.1 Media Gateway (MG)

Là cổng nối phương tiện hoạt động như cổng giao diện giữa mạng lõi IP và các

mạng bên ngoài MG có chức năng chuyển các lưu lượng thoại, dữ liệu, fax, video giữa

mạng lõi chuyển mạch gói và mạng ngoài chuyển mạch kênh (ví dụ như PSTN) MG

thực hiện các chức năng chính:

+ Hỗ trợ quay số hai giai đoạn hoặc một giai đoạn

+ Tập hợp dữ liệu cho việc tính cước và hệ thống chăm sóc khách hàng

Di động Các dịch vụ

điện thoại Điện thoại Bản tin Định vị

Điện thoại di động

Dữ liệu di

Bộ điều khiển

Lõi/ chuyển tải

Các mạng

IP đa dịch vụ khác

+ Báo cáo cảnh báo các sự kiện bất thường như tràn tải hoặc tắc nghẽn

+ Quản lý tài nguyên xử lý tín hiệu số và đóng gói thoại để chuyển qua mạng gói

+ Chuyển thoại và dữ liệu qua giao thức RTP (Real Time Transport Protocol) + Phân phối tài nguyên xử lý tín hiệu số và luồng T1/E1 dưới sự điều khiển của Gateway Controller

+ Quản lý kết nối

+ Hỗ trợ các chức năng O&M như cấu hình, giám sát

+ Có thể tạo các chức năng báo hiệu khi nhận báo hiệu cuộc gọi vào không thích hợp phải truyền tới Call server

+ Chuyển đổi giữa các kiểu đầu cuối khác nhau

1.4.2 Signalling Gateway (SG)

Signalling Gateway là cổng nối báo hiệu giữa mạng PSTN và mạng IP Có các chức năng sau :

+ Cung cấp các kết nối vật lý với mạng PSTN

+ Có khả năng chuyển các thông tin báo hiệu số 7, R2MFC, V5.2 giữa Gateway Controller và Signalling Gateway

1.4.3 Media Server

Thực hiện các chức năng xử lý trung gian, cung cấp các chức năng cho phép các tương tác giữa chủ gọi và các ứng dụng thông qua các thiết bị điện thoại, các chức năng chính bao gồm:

+ Chức năng biểu thị thoại, ghi thoại

+ Tách tone, phát tone

+ Tích hợp Fax và hộp thư

+ Cung cấp khả năng nhận dạng tiếng nói

+ Cung cấp dịch vụ thoại hội nghị,Video hội nghị

+ Chuyển bản tin chữ viết sang thoại

+ Loại bỏ vọng

+ Dịch khuôn dạng bản tin trong trường hợp bản tin không được cung cấp bởi các bộ mã hoá và giải mã tài nguyên

+ Bảng cước chi tiết

+ Dịch vụ sử dụng thẻ

+ Tạo quyền gọi theo nhóm

+ Mạng ảo riêng

+ Dịch vụ đặc biệt

1.4.5 Softswitch/ Callserver/ MGC

Là bộ điều khiển cổng nối phương tiện, được coi như là bộ não của mạng viễn thông thế hệ mới Nếu như chuyển mạch gói được xem là động lực cho sự hội tụ các mạng viễn thông thì kỹ thuật chuyển mạch mềm (Softswitch) được xem là kỹ thuật để thực hiện xu hướng này thay cho các kỹ thuật chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói truyền thống vốn tồn tại độc lập nhau Softswitch có chức năng:

+ Cung cấp các chức năng điều khiển Media gateway cũng như kết nối với lớp ứng dụng (dịch vụ) theo các thủ tục chuẩn

+ Cung cấp đăng ký đầu cuối, bao gồm xác thực và cấp phép

+ Cung cấp chức năng định tuyến cuộc gọi theo bảng kế hoạch đánh số (giao thức TRIP) và chức năng xử lý báo hiệu cuộc gọi (SIP, H323, ISUP)

+ Thiết lập và điều khiển cuộc gọi ba bên

+ Cung cấp chức năng điều khiển cuộc gọi và các chức năng quản lý khai thác bảo dưỡng

+ Cung cấp các giao diện với các Call server (BICC, SIP-T) khác, với Media Gateway (SIP, MGCP), với Media Server

+ Có các giao diện lập trình (API) chuẩn có thể dễ dàng nâng cấp phát triển + Cung cấp trợ giúp cho kế toán như ghi dữ liệu cuộc gọi

1.4.6 Server ứng dụng

Các mục tiêu chính của server ứng dụng là khả năng đưa vào thực hiện, điều khiển và quản lý các ứng dụng có hiệu quả và nhanh chóng

Các tính năng chính bao gồm:

+ Kết nối với các Call server và các tài nguyên thông qua các giao thức chuẩn và các thư viện API mở để cung cấp các dịch vụ như: định tuyến cuộc gọi, ghi cước, các chính sách xác thực, quản lý quyền và quản lý truy nhập (AAA)

+ Cung cấp giao diện người sử dụng dựa trên Web cho quản lý, khai thác, bảo dưỡng với các Web server để cung cấp các dịch vụ

+ Điều khiển các phần tử mạng thực hiện chức năng AAA cho các dịch vụ được cung cấp

+ Cung cấp các cơ chế đăng ký (SIP, H323)

+ Cung cấp các dịch vụ bảo mật

+ Trợ giúp phát triển các dịch vụ bằng các giao diện chương trình ứng dụng hoặc các ngôn ngữ kịch bản

+ Kiến tạo các dịch vụ bằng cách sáng tác các cách giải quyết vấn đề

+ Kiểm tra các cách giải quyết vấn đề về cú pháp và ngữ nghĩa

+ Cung cấp giao diện chương trình ứng dụng tới miền quản lý của đối tác thứ 3 + Truyền thông với các ứng dụng bên trong hoặc bên ngoài khác

+ Cung cấp cơ sở dữ liệu để lưu trữ dữ liệu thuê bao và dịch vụ

+ Quản lý dịch vụ, quản lý hệ thống

+ Quản lý vòng đời dịch vụ

+ Thực hiện các dịch vụ

- INAP

- SIGTRAN

Giao diện kết nối trong mạng NGN được thực hiện giữa các thực thể mạng, giữa các mặt phẳng chức năng, bao gồm giao diện kết nối giữa Server ứng dụng và Server điều khiển cuộc gọi MGC, MGC (Softswitch) và MG, hay giữa các MGC Đây là các giao diện chính, tùy theo điều kiện triển khai của nhà khai thác và giải pháp của các nhà cung cấp còn có thể xuất hiện thêm một số thực thể vật lý riêng được tách ra từ một số chức năng của các phần tử trên như: Server báo hiệu, Server phương tiện… Do đó cũng sẽ có thêm một số giao diện mới

1.5.1 BICC- Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập tải tin

Giao thức BICC do ITU-T phát triển, với mong muốn tương thích 100% với mạng hiện tại và làm việc được trên bất cứ môi trường nào khác có thể truyền thoại với chất lượng thoại chấp nhận được Ban đầu BICC được giới hạn chặt chẽ như sau:

+ Dựa trên ISUP để tương thích hoàn toàn với các dịch vụ hiện có

+ Độc lập với các công nghệ thiết lập đường truyền

Sử dụng các giao thức báo hiệu có để thiết lập thông tin trên mạng

+ Các công nghệ dùng để truyền thoại mà BICC phiên bản đầu tiên hỗ trợ đó là: ATM-AAL1, ATM-AAL2 và IP Cũng phải nói rằng ATM là mục đích ngắn còn IP mới là mục đích lâu dài

1.5.1.1 Kiến trúc của BICC

Điểm khởi đầu của BICC là các cuộc gọi vào/ra các thành phần mạng mới thông qua các điểm phục vụ giao tiếp (ISN-Interface Serving Node) Điểm phục vụ là một điểm trong mạng cung cấp các chức năng cho các dịch vụ PSTN/ISDN hiện tại Ngay từ đầu, ISN phải cung cấp một giao tiếp báo hiệu giữa ISUP băng hẹp và các ISN ngang cấp khác nhau như hình-1.6

Kiến trúc này đơn giản, mặc dù có vẻ rất thực tế nhưng không có tính mềm dẻo Trong những mạng lớn, các kết nối linh hoạt hơn nhiều với những nút mạng lõi có trách nhiệm dàn tải đồng đều trên mạng Trong kịch bản cuộc gọi đơn giản như trên chưa minh hoạ hết tính chất của BICC, vì nó không những giao tiếp với ISUP mà còn có thể kết nối hai mạng BICC với nhau ở các điểm phục vụ làm việc ở biên của PSTN Cặp nút này được gọi là các điểm phục vụ cổng (GSN-Gateway Serving Node)

1.5.1.2 BICC phiên bản 1

Trong nửa cuối năm 1999 và đầu năm 2000 nhóm nghiên cứu 11 SG11 của ITU đã tiến hành các hoạt động để ban hành tập hợp các khả năng đầu tiên của BICC vào tháng 6 năm 2000 Trong đó BICC CS1 được thiết kế để cho phép các nhà khai thác mạng cỡ lớn đang sử dụng ISUP có thể tiến hành chuyển đổi từ việc sử dụng mạng truyền tải TDM và mạng báo hiệu trên nền MTP3 hướng đến công nghệ gói một cách dần dần

Mô hình của BICC CS-1 cho phép từng đoạn ATM được đưa vào trong một mạng ISUP băng hẹp hiện có mà không làm mất đi các tính năng và dịch vụ của ISUP hay của IN BICC CS1 cũng đưa ra những khả năng lựa chọn mới mà chưa được định nghĩa trong ISUP băng hẹp là thoả thuận nén/giãn (Codec negotiation) và điều chỉnh

BICC CSF

Tải tin

Giao diện nguyên thuỷ không chính tắc

Giao diện nguyên thuỷ chính tắc

Báo hiệu BICC

Báo hiệu điều khiển Tải tin

Kết nối TDM

Báo hiệu kết nối

Kết nối mặt phẳng người dùng

IWU Kết nối TDM ISUP

Hình-1.6: Kiến trúc BICC

nén/ giãn (Codec modification) Điều này cho phép BICC đưa ra các thao tác chuyển mã tự do trong mạng, chẳng hạn như đối với dịch vụ di động thao tác chuyển mã tự do sẽ cải thiện được chất lượng thoại do tránh được việc chuyển mã không cần thiết giữa các lần mã hoá/nén thoại trong mạng Mô hình của ISN được sử dụng trong BICC CS1 bao gồm các chức năng sau:

+ Chức năng dịch vụ cuộc gọi (CSF) thực hiện vai trò là giao diện giữa báo hiệu ISUP truyền thống trong mạng TDM;

+ Giao diện dẫn tới bộ chuyển đổi chuyển tải báo hiệu (STC - Signalling Transport Converter);

+ Giao diện dẫn đến chức năng phối hợp hoạt động /điều khiển mang (bearer ) BIWF/BCF

STC chuyển đổi từ BICC sang chuyển tải báo hiệu riêng Đối với BICC CS1, STC được định nghĩa bởi ITU cho các loại chuyển tải báo hiệu như sau :

+ AAL1 sử dụng báo hiệu DSS2

+ AAL1 sử dụng báo hiệu B-ISUP

+ AAL2 sử dụng báo hiệu AAL2-CS1

Ngoài ra, diễn đàn ATM cũng đã định nghĩa việc chuyển đổi của BICC như sau: + AAL1 sử dụng báo hiệu ATM-F UNI

+ AAL1 sử dụng báo hiệu ATM-F PNNI

+ AAL1 sử dụng báo hiệu AINI

1.5.1.3 BICC phiên bản 2

+ BICC trong mạng IP hay BICC CS2 là giao thức điều khiển cuộc gọi, BICC CS2 xây dựng trên cơ sở BICC CS1 nó bao gồm hầu hết các dịch vụ được hỗ trợ trong ISUP với kiến trúc hiện tại tính đến cả chức năng của tổng đài nội hạt Điều này sẽ dẫn đến các khuyến nghị về cuộc gọi cơ bản được phát triển bởi ITU SG11 thay cho bản tương ứng của ISUP trong CS1

Một khía cạnh quan trọng nữa được thể hiện trong CS2 đó là việc hỗ trợ IP tải tin và việc điều khiển mang này với điều khiển cuộc gọi được tách biệt ra Điều này cho phép một CSF có thể điều khiển được nhiều BIWF và một BIWF cũng có thể được điều khiển bởi một hay nhiều CSF Điều này có nghĩa là khối lượng thông tin được mang đi từ một điểm SN gốc tới điểm kế tiếp sẽ được tăng lên cho cuộc gọi để đáp ứng mục đích nhận dạng và thông tin liên quan đến cuộc gọi/mang Các khuyến nghị cho phần này được thể hiện dưới đây:

+ Q1950 Call Bearer Control Protocol - CBC

+ Q1970 IP Bearer Control Protocol – BCP

+ Q1990 Bearer Control Tuneling Protocol

+ Một số các khuyến nghị liên quan đến BICC đuợc thể hiện sau:

+ Q2150.0: Generic Signalling Transport Service

+ Q2150.1: Signalling transport converter on MTP3 & MTP3B

+ Q2150.2: Signalling transport converter on SCCOP & SCCOPMCE

+ Q2150.3: Signalling tranport converter on SCTP

1.5.2 SIP- Giao thức khởi tạo phiên

1.5.2.1 Tổng quan

Giao thức khởi tạo phiên (SIP) là một giao thức được phát triển để hỗ trợ cho việc cung cấp các dịch vụ thoại thông qua mạng Internet SIP được đề xuất bởi IETF và được mô hình hoá dựa trên các giao thức khác của Internet chẳng hạn như SMTP (Simple Mail Tranfer Protocol) và HTTP (Hypertext Tranfer Protocol)

Theo định nghĩa của IETF, SIP là giao thức báo hiệu lớp ứng dụng mô tả việc khởi tạo, thay đổi và huỷ các phiên kết nối tương tác đa phương tiện giữa những người sử dụng SIP có thể sử dụng cho rất nhiều dịch vụ khác nhau trong mạng IP như dịch vụ

thông điệp, thoại, hội nghị thoại, e-mail, dạy học từ xa, quảng bá, truy nhập HTML, XML, hội nghị video…

1.5.2.2 Tính năng của SIP

Giao thức SIP được thiết kế được thiết kế với những tiêu chí sau:

 Tích hợp các giao thức đã có của IETF

 Đơn giản và có khả năng mở rộng

 Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối

 Dễ dàng tạo tính năng mới cho dịch vụ và dịch vụ mới

Hiện tại tiêu chuẩn SIP đang sử dụng trên mạng là RFC 2543, nhưng hiện nay IETF đã có phiên bản mới là RFC 3261 Các điểm thay đổi so với RFC 2543 được thể hiện tại mục 28 của RFC 3261

Nó được sử dụng để thiết lập, thay đổi và xoá các cuộc gọi được thiết lập giữa một hay nhiều người sử dụng trong một mạng IP Để đảm bảo yêu cầu cung cấp dịch vụ thoại SIP được sử dụng cùng với một số các giao thức hay tiêu chuẩn khác như RTP cho việc đảm bảo chuyển tải, các báo hiệu liên quan đến sự phối hợp hoạt động với mạng hiện có, các giao thức như RSVP để đảm bảo cho chất lượng thoại, RADIUS hay DIAMETER cho việc nhận thực người sử dụng SIP được mô tả như giao thức điều khiển cho các phiên kiến tạo, sửa đổi, kết cuối với một hay nhiều thành phần Khái niệm phiên ở đây bao gồm hội nghị đa phương tiện Internet, các cuộc điện thoại Internet (hoặc mạng IP bất kỳ) và phân phối đa phương tiện Những thành viên trong một phiên có thể thông tin với nhau theo kiểu đa hướng hay là thông qua kết nối theo kiểu quan hệ đơn hướng hoặc là bao gồm cả hai phương pháp trên SIP hỗ trợ những mô tả để cho phép người tham dự đồng ý thiết lập kiểu phương tiện tương ứng SIP cũng hỗ trợ tính di động của người sử dụng bởi các Proxy và chuyển tiếp các yêu cầu đến vị trí hiện tại của người sử dụng

1.5.2.3 Cấu trúc của SIP

SIP được chia ra làm hai thành phần: Tác tử người dùng SIP (SIP-User Agent) và Server mạng SIP Tác tử người dùng SIP thuộc về các hệ thống cuối của cuộc gọi còn SIP Server là các thiết bị mạng điều khiển các liên kết báo hiệu cho nhiều cuộc gọi

Tác tử người dùng bao gồm một thực thể khách hàng (UAC-User Agent Client) và một thực thể máy chủ (UAS-User Agent Server) Thực thể khách hàng khởi tạo

cuộc gọi và thực thể máy chủ trả lời cuộc gọi Điều này cho phép cuộc gọi ngang hàng được thực hiện thông qua giao thức Client-server

Thực thể SIP server cung cấp một hay nhiều kiểu server Hiện nay có ba loại đang tồn tại trên mạng đó là SIP stateful proxy server, SIP stateless proxy server và SIP re-direct server Chức năng chính của SIP server đó là cung cấp cách giải quyết về tên và vị trí của người sử dụng bởi vì chủ gọi không thể biết hết các địa chỉ IP hoặc host name của bị gọi

SIP Proxy tiếp nhận các yêu cầu, quyết định nơi gửi đến và chuyển chúng sang server kế tiếp (sử dụng nguyên tắc định tuyến từng chặng)

Điểm khác nhau giữa stateful và stateless proxy server là stateful ghi nhớ tất cả các yêu cầu được thu nhận trong khi stateless thì lại không như vậy

Re-direct server tiếp nhận yêu cầu nhưng không chuyển sang server kế bên mà gửi trả lời đến chủ gọi chỉ ra địa chỉ của bị gọi

SIP thông thường được sử dụng thông qua UDP hoặc TCP SIP cung cấp các cơ chế giao thức cần thiết để các hệ thống cuối và Proxy Server có thể cung cấp dịch vụ

1.5.3 MEGACO/H248 - Giao thức điều khiển cổng nối phương tiện

+ SGCP: Simple Gateway Control Protocol

+ IPDC: Internet Protocol Device Control

+ MGCP: Media Gateway Control Protocol

+ MDCP: Media Device Control Protocol

Hìn-1.8 : Tiến trình chuẩn hoá Megaco

Giao thức giữa Media Gateway và Callserver ngày nay được sử dụng là MGCP hoặc MEGACO Trên hình-1.8 mô tả quá trình chuẩn hoá giao thức giữa MG và CS IPDC được đề xuất bởi Level 3 và một nhóm các nhà sản xuất khác vào năm 1998

Megaco

Song song với IPDC các nhà nghiên cứu thuộc Bellcore cũng đưa ra một giao thức tương tự là SGCP thế nhưng khác với IPDC, SGCP chỉ thực hiện được trên các thiết bị thử nghiệm chứ không thương mại hoá được Sau đó IETF đã đề xuất MGCP như là một giao thức mà kết hợp được những ý tưởng của hai giao thức nói trên Cùng thời điểm và độc lập với MGCP, ITU cũng bắt đầu thiết lập một giao thức tương tự, trong khi đó một trong những thành viên quan trọng của ITU và IETF lại tiến hành xây dựng một giao thức riêng với tên gọi MDCP Điều đó đã dẫn đến một ghi nhớ lịch sử là ITU và IETF cùng làm việc với nhau để định nghĩa ra một giao thức thống nhất cho toàn bộ thế giới đối với việc điều khiển các thiết bị media Với MGCP và MDCP như là điểm khởi đầu, nhóm nghiên cứu MEGACO của IETF và SG-16 đã cùng làm việc để đưa ra một giao thức mới (RFC 3015 và ITU-T H248) MEGACO tương tự và chia sẻ rất nhiều khái niệm từ MGCP nhưng mô hình cơ bản, lệnh và kết cấu thì khác Hiện nay tiêu chuẩn MEGACO/H248 đang tiến hành xây dựng phiên bản 2

1.5.4 Giao thức khởi tạo phiên hỗ trợ thoại SIP-T

SIP-T, còn được biết đến với cái tên SIP-BCP-T (SIP Best Common Practice for Telephony), là giao thức do IETF đưa ra như là một phương tiện cung cấp ISUP "trong suốt" trên mạng IP và khả năng liên vận dễ dàng từ PSTN sang IP Nó cung cấp cấu trúc khung cho việc tích hợp báo hiệu trong mạng hiện tại vào trong bản tin SIP Nó được đặc tính hoá bởi những tóm lược cơ bản của báo hiệu trong mạng hiện tại (SUP) vào trong SIP để truyền, chuyển dịch các thông tin ISUP trong các mào đầu của SIP để định tuyến Tại các SIP -ISUP gateway, bản tin ISUP sẽ được tóm tắt lại trong SIP nhưng đảm bảo các thông tin cần thiết cho dịch vụ không bị huỷ đi trong SIP

SIP-T được đề xuất bởi nhóm nghiên cứu Session Initiation Proposal Investigation của IETF đưa ra trong RFC 3372 vào tháng 9 năm 2002, SIP-T cung cấp

cơ cấu để tích hợp báo hiệu thoại truyền thống vào trong bản tin SIP

Nhóm SG11 của ITU-T cũng đã làm việc trong các chủ đề liên quan đến SIP và bản dự thảo khuyến nghị Q.1912.5 xác định việc liên kết hoạt động báo hiệu giữa BICC và ISUP với SIP (SIP-I : Interworking between SIP and BICC or ISUP protocols) và giao thức SDP liên quan đến nó tại IWU (Interworking Unit) TRQ.BICC-ISUP-SIP chỉ định tập các năng lực yêu cầu cho việc liên kết hoạt động giữa SIP và BICC, ISUP cho 3 hiện trạng khác nhau:

Hiện trạng A đã xác định cụ thể trong TA 24.229 V5.1.0(06-2002) của 3GPP Công việc của giao thức này hướng vào các nhà cung cấp và điều hành mạng di động Hiện trạng B là bổ xung cho hiện trạng A và cả hai nhằm hỗ trợ lưu lượng được kết thúc trong mạng SIP Hiện trạng C hỗ trợ trung kế lưu lượng được truyền qua mạng SIP sử dụng phương pháp đóng gói ISUP

Q.1912.5 đã được nhóm SG chấp nhận vào cuộc họp 12-9-2003

1.5.5 Giao thức báo hiệu H.323

H.323 là chuẩn do ITU-T SG 16 phát triển cho phép truyền thông đa phương tiện qua các hệ thống dựa trên mạng gói Với các phiên bản sau:

+ V1 được phê chuẩn vào năm 1996

+ V2 vào tháng 1 năm 1998

+ V3 vào tháng 9 năm 1999

+ V4 vào tháng 11 năm 2000

+ V5 đưa ra vào cuối năm 2002

H.323 là một chuẩn riêng cho các thành phần mạng, các giao thức và các thủ tục cung cấp các dịch vụ thông tin multimedia như: audio thời gian thực, video và thông tin dữ liệu qua các mạng chuyển mạch gói, bao gồm cả các mạng dựa trên giao thức IP H.323 là một bộ phận của họ các khuyến nghị của ITU gọi là H.32x, họ này cung cấp các dịch vụ thông tin multimedia qua rất nhiều các mạng Chuẩn H.323 là công nghệ quan trọng cho việc truyền video, audio thời gian thực và thông tin dữ liệu qua các mạng gói Nó chỉ rõ các thành phần, giao thức và các thủ tục cung cấp việc thông tin multimedia cho các mạng gói

H.323 có thể được ứng dụng trong các dịch vụ khác nhau như: chỉ dùng thoại IP; thoại và video (videotelephony); thoại và dữ liệu; thoại, video và dữ liệu H323 còn có thể ứng dụng vào thông tin đa điểm, đa dịch vụ Do đó nó cung cấp nhiều dịch vụ có thể được hỗ trợ trong nhiều lĩnh vực tiêu dùng, thương mại và lĩnh vực giải trí

H.323 không phụ thuộc vào công nghệ truyền tải của mạng gói và các giao thức sử dụng trên mạng đó Các giao thức có liên quan tới H.323:

+ Mã hoá audio

+ Mã hoá video

+ H.225 đăng ký, thu nhận, và trạng thái (RAS)

+ H.225 báo hiệu cuộc gọi

+ Báo hiệu điều khiển H.245

+ Giao thức truyền thời gian thực (RTP)

+ Giao thức điều khiển thời gian thực (RTCP)

1.5.6 INAP

INAP do ITU-T đưa ra vào tháng 10 năm 1995, là một giao thức người dùng ROSE (Remote Operations Service Element) Bộ tiêu chuẩn INAP được chấp nhận trên toàn thế giới với loạt khuyến nghị Q.12xx

1.5.6.1 INAP CS-1

Là tập hợp các khả năng cho mạng thông minh, được ITU đưa ra CS-1 (Capability Set-1) được thiết kế đưa ra phạm vi các dịch vụ và hỗ trợ cho việc thực hiện nhanh chóng các dịch vụ ITU CS-1 được coi như chuẩn quốc tế Bộ tiêu chuẩn INAP CS-1 nêu trong bảng :

Q.1200 General series Intelligent Network Recommendation

ructure

Q.1201 Principles of intelligent network architecture

Q.1202 Intelligent network - Service plane architecture

Q.1203 Intelligent network - Global functional plane architecture

Q.1204 Intelligent network distributed functional plane

architecture

Q.1205 Intelligent network physical plane architecture

Q.1208 General aspects of the Intelligent Network Application

protocol

Q.1210 Q.1210-series Intelligent network Recommendation

structure

Q.1211 Introduction to intelligent network capability set 1

Q.1213 Global functional plane for intelligent network CS-1

Q.1214 Distributed functional plane for intelligent network CS-1

Q.1215 Physical plane for intelligent network CS-1

Q.1218 Interface Recommendation for intelligent network CS-1

Q.1219 Intelligent network user's guide for capability set 1

Bảng 1.1 Bộ tiêu chuẩn INAP CS-1

+ Có thể hỗ trợ mạng PSTN, B-ISDN và mạng di động

Bộ tiêu chuẩn INAP CS-2 nêu trong bảng:

Q.1220 Q.1220-series Intelligent Network Capability Set 2

Recommendation structure

Q.1221 Introduction to Intelligent Network Capability Set 2

Q.1222 Service plane for Intelligent Network Capability Set 2

Q.1223 Global functional plane for Intelligent Network Capability

Set 2

Q.1224 Distributed functional plane for intelligent network

Capability Set 2

Q.1225 Physical plane for Intelligent Network Capability Set 2

Q.1228 Interface Recommendation for intelligent network

Capability Set 2

Q.1229 Intelligent Network user's guide for capability Set 2

Bảng 1.2- Bộ tiêu chuẩn INAP CS-2

1.5.6.3 INAP CS-3

Được đưa ra tháng 6 năm 2000, INAP CS-3 xác định tập hợp các năng lực IN nhằm thỏa mãn các tiêu chuẩn:

+ INAP CS-3 là một bước phát triển của cấu trúc mạng thông minh

+ INAP CS-3 phát triển dựa trên IN CS-2

+ INAP CS-3 là tập xác định các năng lực cho phép giúp đỡ cả các nhà chế tạo và các nhà điều hành/ cung cấp dịch vụ mạng

+ INAP CS3 cung cấp các năng lực mạng xác định để hỗ trợ tập hợp các dịch vụ và các đặc tính dịch vụ Các năng lực này có thể cũng được sử dụng để hỗ trợ các dịch vụ khác

1.5.6.4 INAP CS-4

Được đưa ra tháng 7 năm 2001, INAP CS-4 được xây dựng dựa trên việc phát triển cao hơn các đặc trưng hiện có của INAP CS-3 và bổ sung thêm các khả năng hỗ trợ dịch vụ VoIP, hỗ trợ các dịch vụ IP như truy nhập từ hai phía IN và H323 Gatekeeper/ SIP Proxy Server, hỗ trợ liên kết hoạt động IN với Call server dựa trên H248 Ngoài ra, INAP CS-4 có đưa ra một số thực thể và giao diện mới để phục vụ cho việc kết nối giữa IN với mạng IP và mạng viễn thông di động quốc tế IMT-2000

Cơ sở hạ tầng IN cần phải độc lập với các giao thức báo hiệu của thoại IP (ví dụ SIP, H323, ) INAP CS-4 đưa ra các thực thể chức năng mới sau đây:

+ Máy chủ PINT

+ Chức năng Gateway ứng dụng dịch vụ (SA-GF)

+ Chức năng quản lý cuộc gọi (CMF)

+ Chức năng chuyển mạch dịch vụ mềm (soft SSF)

+ Chức năng Gateway nhận truy cập qua đường điện thoại (D/A GF)

+ Media Gateway (MG)

+ Các thực thể chức năng hiện có cần được mở rộng bao gồm:

+ Chức năng tài nguyên đặc biệt (SRF)

+ Chức năng điều khiển dịch vụ (SCF)

+ Chức năng dữ liệu dịch vụ (SDF)

+ Chức năng chuyển mạch dịch vụ (SSF)

+ Chức năng điều khiển cuộc gọi (CCF)

Các Gateway giao thức lớp dưới cũng có thể cần phải được cài đặt, các chức năng chuyển đổi tùy thuộc vào kiến trúc giao thức được sử dụng trong mỗi miền:

+ Chức năng Gateway báo hiệu (S-GF)

+ Chức năng Gateway điều khiển dịch vụ (SC-GF)

1.5.7 Giao thức báo hiệu SIGTRAN

Sigtran (Signalling Transport) là giao thức do IETF đưa ra với mục đích là giải quyết những vấn đề về truyền báo hiệu SS7 của PSTN trên mạng IP, trong đó có quan tâm đến những vấn đề về tính năng và chất lượng của báo hiệu PSTN

Các SG nhận các bản tin báo hiệu SS7 trong mạng TDM và chuyển đổi sang các thành SS7 trên IP MGC tiếp nhận các bản tin SS7 trên IP này

Giữa các ‘’điểm báo hiệu’’ của mạng IP-các máy chủ điều khiển cuộc gọi, giao thức này sử dụng một lớp mới để chuyển tải với tên gọi SCTP (Streaming Control Transmission Protocol) cho phép sử dụng vào mục đích quản lý các bản tin báo hiệu

Lớp thích ứng được định nghĩa bởi SIGTRAN với những mục tiêu:

+ Chuyển tải giao thức báo hiệu của các lớp cao dựa trên chuyển tải IP

+ Đảm bảo việc cung cấp dịch vụ tương đương với PSTN

+ Chuyển tải trong suốt các bản tin báo hiệu trên môi trường IP

Kiến trúc Sigtran gồm 3 thành phần được viết trong các RFC:

+ Lớp IP chuẩn

+ Lớp truyền tải báo hiệu

+ Lớp thích ứng : M2PA, M2UA, M2UA, SUA, IUA,V5UA

Các tiêu chuẩn về Sigtran đã được IETF đưa ra :

+ RFC 2719 (Architectural Framework for Signaling Transport)

+ RFC 2960 (Stream Control Transmission Protocol)

+ RFC 3257 (Stream Control Transmission Protocol Application Statement) Liên quan đến vấn đề truyền tải báo hiệu một số vấn đề đang được IETF nghiên cứu để có thể ban hành được liệt kê sau đây:

+ SS7 Message Transfer Part (MTP2)-User Adaptation Layer M2UA: Lớp thích ứng M2UA cung cấp dịch vụ MTP2 trong mối quan hệ client/server cho thông tin giữa SG và MGC

+ Lớp thích ứng M2PA cung cấp dịch vụ MTP2 trong mối quan hệ ngang hàng cho thông tin giữa các SG

+ SS7 Message Transfer Part (MTP3)-User Adaptation Layer M3UA: Lớp thích ứng M3UA cung cấp dịch vụ MTP3 trong mối quan hệ client/server hoặc ngang hàng

+ V5UA Lớp tương thích người sử dụng V5.2 cung cấp hỗ trợ báo hiệu V 5.2 trong mối quan hệ Client/Server

1.6 Nguyên tắc xây dựng và phát triển

1.6.1 Nguyên tắc

Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói

và công nghệ truyền dẫn băng rộng, NGN có hạ tầng thông tin dựa trên công nghệ

chuyển mạch gói duy nhất , triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động Từ các tài liệu về cấu trúc NGN do các hãng cung cấp, do các tổ chức viễn thông nghiên cứu đề xuất và từ tình hình hiện tại và xu thế phát triển mạng của các nhà khai thác viễn thông trên thế giới, mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau đây:

+ Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện

+ Mạng có cấu trúc đơn giản

+ Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí khai thác và bảo dưỡng

+ Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới

+ Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh

+ Việc tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lý và nhu cầu phát triển dịch vụ, không tổ chức theo địa bàn hành chính mà tổ chức theo vùng mạng hay vùng lưu lượng

1.6.2 Phân loại dịch vụ

Các nhu cầu cung cấp các dịch vụ viễn thông hiện nay và các loại dịch vụ viễn thông thế hệ mới được chia thành các nhóm bao gồm:

+ Các dịch vụ cơ bản

+ Các dịch vụ giá trị gia tăng

+ Các dịch vụ truyền số liệu, Internet và công nghệ thông tin

+ Đa phương tiện… …

1.6.3 Hướng phát triển các dịch vụ

Tổ chức mạng có cấu trúc đơn giản, giảm số cấp chuyển mạch và chuyển tiếp truyền dẫn nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí khai thác và bảo dưỡng Trên cơ sở nguyên tắc tổ chức như vậy, các phương thức phát triển mạng NGN có thể chia thành hai khuynh hướng như sau:

1.6.3.1 Phát triển trên cơ sở mạng hiện tại tiến tới phát triển NGN

Đây là xu hướng đối với những nơi có đặc điểm:

 Mạng viễn thông đã và đang phát triển hiện đại hoá

 Các dịch vụ hiện tại đã phát triển trên cơ sở mạng hiện có

 Có các nhu cầu phát triển các dịch vụ mới

 NGN được phát triển theo nhu cầu dịch vụ trên cơ sở mạng hiện tại

1.6.3.2 Xây dựng mới mạng NGN

NGN được xây dựng với nhiệm vụ trước mắt là đảm bảo các nhu cầu về dịch vụ mạng hiện nay, tiến tới phát triển các nhu cầu về dịch vụ mới

Các dịch vụ mới được triển khai trên mạng NGN

Đây là xu hướng phát triển của những nơi có mạng viễn thông chưa được hiện đại hoá, các nhu cầu chủ yếu là các dịch vụ viễn thông cơ bản hiện tại, nhu cầu dịch vụ mới chưa có nhiều

Con đường phát triển là xây dựng mới tiến thẳng đến mạng NGN

Các dịch vụ phát triển tiếp theo của mạng thế hệ sau

Các dịch vụ của mạng hiện tại Các dịch vụ hiện

nay của mạng thế hệ sau

Sự phát triển mạng

1.7 Kết luận

Chương 1 của đề tài,trình bày tổng quan về mạng thế hệ sau, các nội dung được thực hiện:

- Khái niệm về mạng thế hệ sau

- Đặc điểm, cấu trúc của mạng

- Các phần tử, các giao diện, các giao thức sử dụng trong mạng

- Nguyên tắc xây dựng và phát triển mạng

Các nội dung trên cho ta thấy mạng thế hệ sau là hệ thống mở, có cơ sở hạ tầng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động Rất cần thiết để triển khai vào thực tế

Các dịch vụ phát

triển tiếp theocủa mạng hiện tại

Các dịch vụ phát triển tiếp theo của mạng thế hệ sau

Các dịch vụ của

mạng hiện tại

Sự phát triển mạng