Mạng thế hệ mới NGN và ứng dụng trong tổng đài thế hệ mới EWSD của Siemens

ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng và xây dựng giao tiếp người sử dụng — mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn các kết nối ISDN cung cấp nhiều ứng d

MANG THE HE MOI NGN&UNG

DUNGTRONG TONG DAI THE HE

MOI EWSD CUA SIEMENS

GVHD: NGUYEN VAN MUI

SVTH : NGUYEN THANH BINH MSSV : 02DHDT013

isd, scien === TP Hồ Chí Minh 01 -2007

BO GIAO DUC VA DAO TAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHDL KỸ THUAT CÔNG NGHỆ ĐỘC LẬP - TỰ DO _ HẠNH PHÚC

oie 2 2K ie ok ok ok

7

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

Chú ý : SV phải đóng bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án

Họ và tên SV : NGUYỄN THANH BÌNH MSSV :02DHDT013 Ngành : Điện tử - Viễn thông Lớp :02DDTO01

1 Đầu để luận án tốt nghiệp :

MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN & ỨNG DỤNG TRONG TỔNG ĐÀI THẾ HỆ MỚI EWSD CỦA SIEMENS

2 Nhiệm vụ (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu) :

- Tim hiéu ly thuyét mang NGN

- Tim hiéu cau tric mang NGN

- _ Tìm hiểu các giao thức trong chuyển mạch mềm (Softswitching)

- Tìm hiểu tổng đài EWSD thế hệ mới

- Tim hiéu cau trúc và các phân hệ trong tổng đài EWSD

- Tìm hiểu quy trình xử lý cuộc gọi

-_ Những cải tiến trong tổng đài EWSD thế hệ mới

- _ Thực tế vận hành tổng đài EWSD thế hệ mới của SIEMENS tai dai

điều khiển trung tâm MSC Nguyễn Thái Sơn trực thuộc Công ty Viễn

thông Điện Lực Tp.HCM

3 Ngày giao nhiệm vụ luận án : 02/10/2006

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 13/01/2007

na

Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông qua NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

Ngày tháng nam 200 (Ký và ghi rõ họ tên)

LOI CAM ON

Trong suốt khoá học 2002-2007, em đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiệt tình của tất cả thầy cô trong khoa Điện - Điện Tử Em vô cùng cảm ơn những công sức mà thầy cô đã

dạy dỗ em suốt thời gian qua Những kiến thức học được từ

thầy cô là hành trang vào đời của em trong suốt thời gian sau

này Em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Văn Mùi đã tận

tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Xin cảm

ơn thầy Trưởng khoa TS Hồ Ngọc Bá đã tạo nhiều điều kiện

cho em có môi trường học tập tốt Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu nhà trường và những

thành viên sáng lập nhà trường

Cuối cùng em xin gửi lời chúc sức khoẻ và thành công

đến tất cả thầy cô và cầu chúc nhà trường sẽ đào tạo nhiều

hơn nữa những trỉ thức trẻ giúp ích cho đất nước.

Mục Lục

PHAN I :LY THUYET MANG VIEN THONG THE HỆ MỚI

CHUONG I:TONG QUAN HỆ THÓNG MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

I Mạng viễn thông hiện tại

1 Đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay

2 Những hạn chế của mạng viễn thông hiện nay

II Sự xuất hiện của mạng thế hệ mới NGN (Next Generation N etwork)

1 Th nao la NGN

2 Đặc điểm củaNGN

3 Động cơ xuất hiện NGN

4 Những vấn để khi phát triển NGN

CHUONG II: cAu TRÚC MẠNG NGN

L Sự tiến hoá từ mạng hiện tại lên NGN

1 Chiến lượt tiến hoá

2 Sự tiến hóa từ các mạng hiện có lên NGN

II Cấu trúc luận lý mạng NGN

1 Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN

2.5 Application Server/Feature Server

CHƯƠNG III: CHUYỂN MẠCH MEM(SOFTSWITCHING)

I GIGI THIEU CHUNG

3 Sự ra đời của chuyén mach mém (Softswitch) 31

II Khái niệm về chuyển mạch mềm 32

IH.Vị trí của chuyển mạch mềm trong mô hình phân lớp chức năng của NGN33

2 Khái quát hoạt động của chuyển mạch mềm Sofiswitth 37

V Ưu điểm và ứng dụng của chuyển mạch mềm 38

1 SIP (Session Initiation Protocol) 42

2 MGCP (Media Gateway Controller Protocol) 43

3 SIGTRAN (signaling Transport Protocol) 45

4 RTP (Real Time Transport Protocol) 48

VII So sánh hoạt động của chuyển mạch mềm và chuyển rhạch kênh 49

X

PHAN II : TONG ĐÀI EWSD THẾ HỆ MỚI TRONG MẠNG NGN

CHUONG I: so ĐỒ KHỐI VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA|TỔNG ĐÀI EWSD

3 Mạng chuyển mạch SN 58

4 Đơn vị điều khiển mạng báo hiệu kênh chung CCNC 58

CHUONG II: CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CÁC PHÂN HỆ TRONG

I Khối giao tiếp thué bao DLU-D (Digital Line Unit D) 64

H Nhóm Đường Dây Trung Kế LTGN (Line/Trunk Group N) 70

IV.Bộ điểu khiến hệ thống mạng báo hiệu kénh chung) CCNC ( Commont

2 Chức năng của đơn vị điều khiển mạng báo hiệu kênh chung CCNC 87

2.2 Chức năng mức 2 xử lí kênh báo hiệu 89

V BO diéu khién mang hé thống báo hiệu SSNC (Signalling System Network

VI Bộ xử lý điều phối CP113C (Coordinary Processor) 95

VIII B6 tao xung đồng bộ trung tim CCGA (Central Clock Generator) 100

CHUONG III: Quy TRINH xU LY CUGC GOI TRONG TONG DAI

1 Thiết lập cuộc gọi giữa thuê bao A và đường dây trung kế A-LTG 102

3 Thiết lập đường dẫn giữa thuê bao B và B-LTG 108

II GIAI ĐOẠN GIẢI TỎA CUỘC GỌI 112

CHƯƠNG IV: MỘT SỐ CẢI TIẾN TRONG TỔNG ĐÀI EWSD THẾ HỆ

CHUONG 1 TONG QUAN HE THỐNG MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

———— TU HE GEEAOOOArrHHRnnanannannaaannaaaaaaơnnngnnnnnợợợnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnunn

PHANI:

LY THUYET MANG VIEN THONG THE HE MOI

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

_———————————-—TTmm

my m———

CHUONG I:

TONG QUAN HE THONG MANG THE HE MOI NGN

I, Mang vien thông hiện tại:

>

A

1.Dac diém cia mạng viễn thông hiện nay :

“Quá khứ là bàn đạp của tương lai” Do vậy trước khi tìm hiểu mạng viễn thông thế hệ mới NGN, chúng ta cần rút kinh nghiệm từ lịch sử phát triển

của các mạng hiện tại

Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tổn tại một cách

riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó

se Mạng Telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đã được mã hoá bằng 5 bit (mã Baudot) Tốc độ truyền rất thấp (từ 75 tới 300 bit/s)

e Mang điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POTS (Plain Old

Telephone Service): ở đây thông tin tiếng nói được số hóa vàchuyển

mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN

e Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số

liệu giữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền

số liệu chuyển mạch kênh dựa trên các giao thức X.21

e_ Các tín hiệu truyền hình có thể được truyền theo ba cách: truyễển bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyển-hình cáp CATV (Community Antenna Television) bing cáp đồng trục hoặc truyền qua

hệ thống vệ tỉnh, hay còn gọi là truyển hình trực tiếp DBS (Direct

Broadcast System)

e Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông

qua mạng cục bộ LAN (Local Area Network) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet, Token Bus và Token Ring

Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác Ví dụ ta không thể truyễn tiếng nói qua mạng chuyển

mạch gói X.25 vì trễ qua mạng này quá lớn

Giờ ta sẽ xét đến các mạng :

¢ PSTN (Public Switching Telephone Network) 14 mạng chuyển mạch

thoại công cộng PSTN phục vụ thoại và bao gồm hai loại tổng đài: tổng

đài nội hạt (cấp 5), và tổng đài tandem (tổng đài quá giang nội hạt, cấp

4) Tổng đài tandem được nối vào các tổng đài Toll để giảm mức phân cấp Phương pháp nâng cấp các tandem là bổ sung cho mỗi nút một ATM core Các ATM core sẽ cung cấp dịch vụ băng rộng cho thuê bao,

đồng thời hợp nhất các mạng số liệu hiện nay vào mạng chung ISDN.

CHUONG 1 TONG QUAN HE THONG MANG THE HỆ MỚI NGN

————E—E—zE———E——EE————————————— EEE

Các tổng đài cấp 4 va cấp 5 là các tổng đài loại lớn Các tổng đài này có

kiến trúc tập trung, cấu trúc phần mềm và phần cứng độc quyền

e ISDN (Integrated Service Digital Network) 1a mạng số tích hợp dich

vụ ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng

một mạng và xây dựng giao tiếp người sử dụng — mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn các kết nối ISDN cung cấp nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm các kết nối chuyển mạch và không chuyển mạch Các kết nối chuyển mạch của ISDN bao gồm nhiều chuyển mạch thực, chuyển mạch

gói và sự kết hợp của chúng Các dịch vụ mới phải tương hợp với các

kết nối chuyển mạch số 64 kbit⁄s ISDN phải chứa sự thông minh để

cung cấp cho các dịch vụ, bảo dưỡng và các chức năng quản lý mạng, tuy nhiên tính thông minh nay có thé không đủ để cho một vài dịch vụ

mới và cần được tăng cường từ mạng hoặc từ sự thông minh thích ứng

trong các thiết bị đầu cuối của người sử dụng Sử dụng kiến trúc phân lớp làm đặc trưng của truy xuất ISDN Truy xuất của người sử dụng đến nguồn ISDN có thể khác nhau tùy thuộc vào dịch vú yêu cầu và tình trạng ISDN của từng quốc gia Cần thấy rằng ISDN được sử dụng với

nhiều cấu hình khác nhau tùy theo hiện trạng mạng viễn thông của từng

quốc gia

e PSDN (Public Switching Data Network) là mạng chuyển mạch số liệu

công cộng PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu Mạng PSDN

bao gồm các PoP (Point of Presence) và các thiết bị truy nhập từ xa

Hiện nay PSDN đang phát triển với tốc độ rất nhanh do sự bùng nổ của

dịch vụ Internet và các mạng riêng ảo (Virtual Private Network)

e Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom) 14 mang

cung cấp dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường truy nhập

vô tuyến.Mạng này chuyển mạch dựa trên công nghệ ghép kênh phân

thời gian va`công nghệ ghép kênh phân tần số Các thành phần cơ bản

của mạng này là:BSC (Base Station Controller), BTS (Base Transfer Station), HLR (Home Location Register), VLR ( Visitor Location

Register) va MS ( Mobile Subscriber)

2 Những hạn chế của mạng Viễn thông hiện tại:

Hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song song tổn tại Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau Như vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng nhất là:

e Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng

e Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ

tới tốc độ truyền tín hiệu Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền

thông trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ

sẽ có tốc độ truyền khác nhau Ta dễ dàng nhận thấy mạng hiện tại sẽ

rất khó thích nghi với những đòi hỏi này

¢ Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài

nguyên Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các

mạng khác cùng sử dụng

Mặt khác, mạng viễn thông hiện nay được thiết kế nhằm mục đích khai

thác dịch vụ thoại là chủ yếu Do đó, đứng ở góc độ này, mạng đã phát triển tới

một mức gần như giới hạn về sự cổng kểnh và mạng tổn tại một số khuyết điểm cần khắc phục

e Kiến trúc tổng đài độc quyển làm cho các nhà khai thác gần như phụ

thuộc hoàn toàn vào các nhà cung cấp tổng đài Điều này không những

làm giảm sức cạnh tranh cho các nhà khai thác, đặc biệt là những nhà

khai thác nhỏ, mà còn tốn nhiều thời gian và tiền bạc khi muốn nâng

cấp và ứng dụng các phần mềm mới

e_ Các tổng đài chuyển mạch kênh đã khai thác hết năng lực và trở nên lạc hậu đối với nhu cầu của khách hàng Các chuyển mạch Class5 đang tổn

tại làm hạn chế khả năng sáng tạo và triển khai các dịch vụ mới, từ đó

dẫn đến việc làm giảm lợi nhuận của các nhà khai thác

e Sự bùng nổ lưu lượng thông tin đã khám phá sự kém hiệu quả của

chuyển mạch kênh TDM Chuyển mạch kênh truyền thống chỉ dùng để truyền các lưu lượng thoại có thể dự đoán trước, và nó không hỗ trợ lưu

lượng dữ liệu tăng đột biến một cách hiệu quả

Khi lượng dữ liệu tăng vượt lưu lượng thoại, đặc biệt đối với dịch vụ truy

cập Internet quay số trực tiếp, thường xảy ra nghẽn mạch do nguồn tài nguyên

hạn hẹp Trong khi đó, chuyển mạch kênh làm lãng phí băng thông khi các

mạch đều rỗi trong một khoảng thời gian mà không có tín hiệu nào được truyền

đi

Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà

khai thác nhận thấy rằng “sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN” là chắc

chắn xảy ra Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự - số, băng hẹp - băng rộng, cơ bản - đa phương tiện, ) để việc quản lý

tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ

của mạng hiện nay

II.Sự xuất hiện của mạng thế hệ mới NGN (Next Generation Network)

1 Thế nào là NGN:

Y niém: vé mang thông tin thế hệ mới (NGN) là mạng có cơ sở hạ tầng

thông tin duy nhất 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

trên kỹ thuật IP/ATM Nó có thể truyễn tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN

đồng thời cũng có thể nhập một lượng đữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có

3 Đông cơ xuất hiện NGN:

Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàm số mũ của nhu cầu truyền dẫn dữ liệu và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng trưởng Internet mạnh

mẽ Các hệ thống mạng công cộng hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại, truyễển đữ liệu thông tin và video đã được vận chuyển trên các mạng chồng lấn, tách rời được triển khai để đáp ứng những

yêu cầu của chúng Do vậy, một sự chuyển đổi sang hệ thống mạng chuyển

mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi khi mà dữ liệu thay thế vị trí của

thoại và trở thành nguồn tạo ra lợi nhuận chính Cùng với sự bùng nổ Internet

trên toàn cầu, rất nhiều khả năng mạng thế hệ mới sẽ dựa trên giao thức IP

Tuy nhiên, thoại vẫn là một dịch vụ quan trọng và do đó, những thay đổi này

dẫn tới yêu cầu truyền thoại chất lượng cao qua IP

Những lý do chính dẫn tới sự xuất hiện của mạng thế hệ mới :

3.1.Cải thiện chỉ phí đầu tư:

Công nghệ căn bản liên quan đến chuyển mạch kênh truyền thống được cải tiến chậm trễ và chậm triển khai kết hợp với nền công nghiệp máy tính Các chuyển mạch kênh này hiện đang chiếm phân lớn trong cơ sở ha tầng

PSTN Tuy nhiên chúng chưa thật sự tối ưu cho mạng truyền số liệu

Kết quả là ngày càng có nhiều dòng lưu lượng số liệu trên mạng PSTN

đến mạng Internet và sẽ xuất hiện một giải pháp với định hướng số liệu làm

trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạch tương lai, nền tảng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu

Các giao diện mở tại từng lớp mạng cho phép nhà khai thác lựa chọn

nhà cung cấp có hiệu quả nhất cho từng lớp mạng của họ Truyền tải dựa trên gói cho phép phân bổ băng tân linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích thước cố định cho thoại, nhờ đó giúp các nhà khai thác quản lý mạng dé dang

CHUONG 1 TONG QUAN HE THONG MANG THE HE MGI NGN

a ee

hơn, nâng cấp một cách hiệu qua phan mém trong cdc nut diéu khién mang, giảm chỉ phí khai thác hệ thống

3 2.Xu thế đổi mới viễn thông:

Khác với khía cạnh kỹ thuật, quá trình giải thể đang ảnh hưởng mạnh

mẽ đến cách thức hoạt động của các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới

Xuyên suốt quá trình được gọi là “mạch vòng nội hạt không trọn gói”, các luật

lệ của chính phủ trên toàn thế giới đã ép buộc các nhà khai thác lớn phải mở

cửa để các công ty mới tham gia thị trường cạnh tranh Trên quan điểm chuyển

mạch, các nhà cung cấp thay thế phải có khả năng giành được khách hàng địa phương nhờ đầu tư trực tiếp vào “ những dim cuối cùng” của đường cáp đồng Điều này dẫn đến việc gia tăng cạnh tranh Các NGN thực sự phù hợp để hỗ

trợ kiến trúc mạng và các mô hình được luật pháp cho phép khai thác

3 3.Các nguồn doanh thu mdi:

Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm trọng của doanh thu thoại

và xuất hiện mức tăng doanh thu đột biến do các dịch vụ giá trị gia tăng mang

lại Kết quả là phần lớn các nhà khai thác truyền thống sẽ phải tái định mức

mô hình kinh doanh của họ dưới ánh sáng của các dự báo này Cùng lúc đó, các

nhà khai thác mới sẽ tìm kiếm mô hình kinh doanh mới cho phép họ nắm lấy

thị phần, mang lại lợi nhuận cao hơn trên thị trường viễn thông

Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với

các dịch vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video

4 Những vấn đề khi phát triển NGN:

Trước hết các nhà cung cấp dịch vụ chính thống phải xem xét cơ sở TDM mà họ đã lắp đặt và do vậy phải đối đầu với quyết định khó khăn về việc nâng cấp hệ thống này, nên đâu tư vốn cho thiết bị chuyển mạch kênh và xây dựng một mạng NGN xếp chồng, hay thậm chí nên thay thế các tổng đài truyền thống bằng những chuyển mạch công nghệ mới sau này Họ cũng phải xem xét ảnh hưởng của sự gia tăng lưu lượng Internet quay số trực tiếp với thời gian giữ máy ngắn hơn nhiều Để duy trì cạnh tranh các nhà khai thác này cần tìm ra

phương pháp cung cấp các dịch vụ mới cho các khách hàng của họ trong thời

kỳ quá độ trước khi các mạng của họ tiến triển sang NGN một cách đầy đủ

Vấn đề lớn nhất cần cân nhắc khi sắp tới cần hỗ trợ dịch vụ thoại qua IP

và hàng loạt các dịch vụ giá trị gia tăng khác là cơ chế “best effort” phân phối

các gói tin không còn đủ đáp ứng nữa Một thách thức căn bản ở nay là mở

rộng mạng IP theo nhiều hướng, khả năng cung cấp đa dịch vụ trong khi vẫn giữ được ưu thế của mạng IP Để đảm bảo QoS cần thiết, các nhà khai thác sẽ

phải có khả năng cam kết cung cấp các thỏa thuận về mức dịch vụ (SLA), các

yêu cầu về băng tần và các tham số chất lượng

Một khía cạnh khác bảo đảm chất lượng là quy mô mạng phải đủ lớn để

cung cấp cho khách hàng nhằm chống lại hiện tượng nghẽn cổ chai trong lưu

lượng của mạng lõi Một trong những đặc trưng của NGN chính là khả năng

Lee ee

tăng số lượng của các giao diện mở, nhưng điều đó cũng hàm chứa các nguy cơ

đe dọa an ninh của mạng Do đó, đẩm bảo an toàn thông tin trö thành vấn đề

sống còn của các nhà khai thác nhằm bảo vệ mạng chống lại sự tấn công từ phía các tin tặc Các công cụ an ninh và mật mã hóa phải luôn luôn sẵn sàng

Trong vòng hai thập kỷ vừa qua, công nghệ quang đã chứng mình được

là một phương tiện truyền tải thông tin hiệu quả trên khoảng cách lớn, và hiện nay nó là công nghệ chủ đạo trong truyền dẫn trên mạng lõi Với các cải tiến hiện nay, như công nghệ ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng DWDM,

nâng cao đáng kể hiệu quả kinh tế về truyền tải trên mạng cáp quang Ngày

nay, IP theo dự kiến sẽ trở thành giao diện hoàn thiện thực sự cho các mạng lõi

NGN Vấn dé quan trọng ở đây là mạng cáp quang phải tối ưu cho điều khiển lưu lượng IP Một giải pháp có tính thuyết phục hiện nay là hội tụ các lớp dữ liệu và các lớp quang trong mạng lõi Việc hội tụ này mang lại một số lợi thế

như cung cấp các dịch vụ tốc độ cao, bảo vệ dòng thông tin liên tục cho mạng

quang với chuyển mạch nhãn đa giao thức chung MPLS

Một vấn để không kém phân quan trọng là vấn để về các giải pháp

quản lý thích hợp cho mạng NGN Trong khi mong muốn xây dựng một mạng quản lý phải làm việc trong một môi trường đa nhà đầu tư, đa nhà khai thác, đa dịch vụ còn mang tính logic, tuy vậy nó vẫn bộc lộ nay là điểm rất cần lưu ý

Mặc dù còn phải mất nhiều thời gian và công sức trước khi hệ thống quản lý

mạng được triển khai, nhưng mục tiêu này vẫn có giá trị thuyết phục và sẽ

mang lại nhiều lợi ích như giảm chỉ phí khai thác, dịch vụ đa dạng

Tất cả những yếu tố trên nay dường như làm cho NGN mang đậm sự

phức tạp Tuy nhiên nên nhìn mạng NGN trong mạng thông tin toàn cầu ngày

nay, trong đó các mạng chuyển mạch kênh truyền thống và chuyển mạch gói song song tổn tại, các mạng di động và cố định không đơn giản trong việc cùng khai thác, và thậm chí các thành phần mạng khác nhau trên mạng cũng yêu cầu phân quản lý riêng biệt Trên quan điểm đó, NGN hướng về một cái gì đó hết sức phức tạp, nhưng sẽ cho phép tiết kiệm chỉ phí khai thác một cách thích đáng

CHUGNG 2 CAU TRUC MANG NGN

1.Chiến lược tiến hoá:

Trong nhiều năm gần đây, nền công nghiệp viễn thông vẫn đang trăn

trở về vấn để phát triển công nghệ căn bản nào và dùng mạng gì để hỗ trợ các

nhà khai thác trong bối cảnh luật viễn thông đang thay đổi nhanh chóng, cạnh tranh ngày càng gia tăng mạnh mẽ Khái niệm mạng thế hệ mới (hay còn gọi

là mạng thế hệ tiếp theo - NGN) ra đời cùng với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm đưa ra nhiễu dịch vụ mới,

mang lại nguồn thu mới, góp phần giảm chỉ phí khai thác và đầu tư ban đầu cho

các nhà kinh doanh

Một chiến lược để phát triển nhịp nhàng từ mạng hiện tại sang kiến trúc

mạng mới là rất quan trọng nhằm giảm thiểu yêu cầu đầu tư trong giai đoạn chuyển tiếp, trong khi sớm tận dụng được những phẩm chất của mạng NGN Tuy nhiên bất kỳ bước đi nào trong tiến trình chuyển tiếp này cũng cần tạo điều kiện dễ dàng hơn cho mạng để rốt cuộc vẫn phát triển sang kiến trúc

NGN dựa trên chuyển mạch gói Bất cứ giải pháp nào được chọn lựa thì các hệ

thống chuyển mạch truyền thống cũng sẽ phải tổn tại bean cạnh các phần tử

mạng công nghệ mới trong nhiều năm tới

TOM Access Mang hiện tại

⁄Cireuit Swirehing ‘ Mang thé hé sau

(NGN)

AIM SVCs IP MPLS #Switchieg

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MẠNG NGN

Nhu cầu tiến hoá mạng

Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau :

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 phi 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 tổn 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

Mạng viễn thông hiện tại gồm nhiều mạng riêng lẻ kết hợp lại với nhau thành một mạng “hỗn tạp”, chỉ được xây dựng ở cấp quốc gia, nhằm đáp ứng

được nhiều loại dịch vụ khác nhau Xét đến mạng Internet, đó là một mạng đơn

lớn, có tính chất toàn cầu, thường được để cập theo một loạt các giao thức truyén dẫn hơn là theo một kiến trúc đặc trưng Internet hiện tại không hỗ trợ

QoS cũng như các dịch vụ có tính thời gian thực ( như thoại truyền thống)

Do đó, việc xây dựng mạng thế hệ mới NGN cần tuân theo các chỉ tiêu :

- NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dịch vụ của mạng

Internet và của mạng hiện hành

- Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ địch vụ qua nhiều nha

cung cấp khác nhau Mỗi nhà cung cấp mạng hay dịch vụ là một

thực thể riêng lẻ với mục tiêu kinh doanh và cung cấp dịch vụ khác nhau, và có thể sử dụng những kỹ thuật và giao thức khác nhau Một vài dịch vụ có thể chỉ do một nhà cung cấp dịch vụ đưa

ra, nhưng tất cả các dịch vụ đều phải được truyền qua mạng một cách thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối

- Mạng tương lai phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối (hay còn gọi là

cuộc gọi), thiết lập đường truyển trong suốt thời gian chuyển giao, cả cho hữu tuyến cũng như vô tuyến

Thể giới điện thoại Thế giới Internet

Tỉnh thông mình tập Tinh théng minh phan

Vì vay, mang NGN sẽ tiến hóa lên từ mạng truyền dẫn hiện tại (phát

triển thêm chuyển mạch gói) và từ mạng Internet công cộng ( hỗ trợ thêm

chất lượng dịch vụ QoS)

Chiến lượt phát triển :

Để thực hiện việc chuyển dịch một cách thuận lợi từ mạng viễn

thông hiện có sang mạng thế hệ mới, việc chuyển dịch phải phân ra làm

ba mức (ở hai lớp : kết nối và chuyển mạch)

Các mạng địch vụ riêng lễ Mang da dich vụ

Liền trạng trên cơ sở TP

Sư hội tụ giữa các mạng

Trước hết là chuyển dịch ở lớp truy nhập và truyền dẫn Hai lớp này bao gồm lớp vật lý, lớp 2 và lớp 3 nếu chọn công nghệ IP làm nền cho mạng thế hệ mới Trong đó :

Công nghệ ghép kênh bước sóng quang DWDM sẽ chiếm lĩnh

ở lớp vật ly

th IP/MPLS làm nền cho lớp 3

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MẠNG NGN

Công nghệ ở lớp 2 phải thỏa mãn:

e©_ Càng đơn giản càng tốt e_ Tối ưu trong truyễển tải gói đữ liệu

e Khả năng giám sát chất lượng, giám sát lỗi và bảo vệ,

khôi phục mạng khi có sự cố phải tiêu chuẩn hơn của công nghệ SDH/SONET

bm» Hién tai cOng nghé RPT (Resilient Packet Transport) đang

phát triển nhằm đáp ứng các chỉ tiêu này

Xây dựng mạng truy nhập băng rộng (như ADSL, LAN, modem cáp, )

để có thể cung cấp phương thức truy nhập băng rộng hướng đến phân nhóm cho

thuê bao, cho phép truy nhập với tốc độ cao hơn Hiện nay, việc xây dựng mạng con thông minh đang được triển khai một cách toàn diện, điều đó cũng có

nghĩa là việc chuyển dịch sang mạng NGN đã bắt đầu

Thứ hai là chuyển dịch mạng đường dai (mang truyén dẫn) Sử dụng cổng mạng trung kế tích hợp hoặc độc lập, chuyển đến mạng IP hoặc ATM, rồi

sử dụng chuyển mạch mềm để điều khiển luồng và cung cấp dịch vụ Sử dụng phương thức này có thể giải quyết vấn để tắt nghẽn trong chuyển mạch kênh

* Sơ sánh công nghệ mạng hiện tại xà tương lai :

Thành phần nưạng Công nghệ hiện tại Công nghệ tương lai

Mang truy nhập ~- Cáp xoắn băng hẹp ~- Cáp xoấn băng bẹp

- Truyền hình cáp số và |7 GSM không đây

tương tự chuyên dụng - Truyền hình cấp số và

- GSM không đây tương tự chuyên dụng

Chuyển ruạch và định | - Tổng đài PSTN - Định tuyến IP

- Chuyén mach Frame

= | Điều khiến cuộc pen Protocols APIs

À9 | gọivà chuyển | Chuyển mạch mềm

ễ mạch tìng tâm điều khiển cuộc goi)

= Open Protocols APIs

3 Phần cứng truyền dẫn — Phần cứng truyền dẫn

giải pháp trong một khối chuyển

mạch duy nhất : Phần cứng, theo chuẩn

phản mẫn mà các trình ứng _ Khách hàng tự do chọn lựa những

ue san phẩm tốt nhất để xây dựng từng

~ Khách hàng phụ thuộc nhà

cung cấp : không có đổi mới, chỉ

phi vin hanh và bảo đưỡng cao

lớp mạng trong hệ thống, Các chuẩn mở cho phép mở rộng và giảm chi phi,

Thứ ba là mạng chuyển dịch mạng nội hạt Tổng đài điện thoại có rất

nhiều giá máy và nhiều dữ liệu dịch vụ thoại nội hạt, không chỉ đầu tư lớn mà

việc cải tạo cũng sẽ rất khó khăn Có thể dùng thiết bị tổng hợp truy nhập băng

rộng, có dung lượng lớn, thay thế giá máy thuê bao hiện có, dùng cổng mạng

truy nhập tốc độ cao đến mạng IP, nhằm nâng cấp chuyển mạch mềm và bộ

phục vụ ứng dụng, bảo đắm cho dịch vụ thoại nội hat va dich vu IP

2 Sự tiến hóa từ các mạng hiện có lên NGN:

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MẠNG NGN

VoPacket

DMG

13

“

CAU TRUC MẠNG NGN CHUONG 2

Mang hién tai:

Con đường phát triển của các mạng hiện tại là tạo ra một mang chuyển

mạch gĩi bên cạnh mạng PSTN để hỗ trợ thoại cũng như số liệu, và cấu hình

để vận hành như một chuyển mạch quá giang khác Để làm được việc này,

điểu cần thiết đối với mạng chuyển mạch gĩi là phải truyền thơng được với

PSTN nhờ sử dụng báo hiệu SS7 Truy cập tốc độ cao se qua các cơng nghệ

DSL (Digital Subcriber Line), các modem cáp, các đầu cuối di động và vơ

tuyến băng rộng Tuy nhiên truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical

Network) sẽ là xu thế phát triển của tương lai

Thoại là yếu tố quyết định trong sự phát triển sang các mạng đa dịch vụ Một số lượng lớn các thiết bị đang xuất hiện trên thị trường để hộ trợ điện thoại

trên các mạng IP Các thiết bị này vừa phục vụ cho tư gia khách hàng vừa cho

các mạng hữu tuyến Cĩ một sức nặng đằng sau ý kiến cho là IP là chọn lựa tất

yếu cho tương lai Các cổng VọlP quy mơ doanh nghiệp vừa mới được đưa vào hoạt động và các nhà khai thác đã cĩ các mạng IP tồn cầu, trong đĩ cĩ cả nhà

khai thác của Châu Á

IL.Cấu trúc luận lý mang NGN:

Cho đến nay, mạng thế hệ sau vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa

cĩ một khuyến nghị chính thức nào của Liên minh Viễn thơng thế giới ITU về cấu trúc của nĩ Nhiều hãng viễn thơng lớn đã đưa ra mơ hình cấu trúc mạng

thế hệ mới như Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC,

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MẠNG NGN

[Eee

Bên cạnh việc đưa ra nhiều mô hình cấu trúc mạng NGN khác nhau và

kèm theo là các giải pháp mạng cũng như những sản phẩm thiết bị mới khác

nhau Các hãng đưa ra các mô hình cấu trúc tương đối rõ ràng và các giải pháp

mạng khá cụ thể là Alcatel, Siemens, Ericsions

Nhìn chung từ các mô hình này, cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung

là bao gồm các lớp chức năng sau :

- Lớp nết nối (Access + Transport/ Core)

- Lớp trung gian hay lớp truyền thông (Media)

- Lớp điều khiển (Control)

- Lớp quản lý (Management) Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay đang rất phức tạp với nhiều

loại giao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của hãng là vấn để đang

được các nhà khai thác quan tâm

1.Mô hình phân lớp chức năng của mang NGN

Xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc

mang thế hệ sau còn có thêm lớp ứng dụng dịch vụ

Trong môi trường phát triển cạnh tranh thì sẽ có rất nhiều thành phần

tham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng dịch vụ

CHUONG 2 CAU TRUC MANG NGN

aS

2 Phan tich:

nghiệp l1 vạn phòng tại Kháchbàngrai Thuê bao di động

git nha/ Ving din cv

Cấu trúc luận lý mạng NGN

Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu

Nó phân chia các khối vững chắc của tổng đài hiện nay thành các lớp mạng

riêng lẽ, các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn

Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch của PSTN

thực chất là đã được tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch Bây giờ,

sự thông minh ấy nằm trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (softswitch) cũng được gọi là một bộ điều khiển cổng truyền thông (Media

Gateway Controller) hoặc là một tác nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai trò

phần tử điều khiển trong kiến trúc mạng mới Các giao diện mở hướng tới các

ứng dụng mạng thông minh (IN- Intelligent Network) và các server ứng dụng

mới tạo điều kiện dé dàng cho việc nhanh chóng cung cấp dịch vụ và đảm bảo đưa ra thị trường trong thời gian ngắn

Tại lớp truyền thông, các cổng được đưa vào sử dụng để làm thích ứng

thoại và các phương tiện khác với mạng chuyển mạch gói Các media gateway

này được sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng

(RGW- Residenftal Gateway), với các mạng truy nhập (AGWAccess Gateway) hoặc với mạng PSTN (TGW- Trunk Access) Các server phương tiện đặc biệt

rất nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn như cung cấp các âm quay số hoặc

thông báo Ngoài ra, chúng còn có các chức năng tiên tiến hơn như : trả lời

bằng tiếng nói tương tác và biến đổi văn bản sang tiếng nói hoặc tiếng nói sang văn bản

Các giao diện mở của kiến trúc mới này cho phép các dịch vụ mới được giới thiệu nhanh chóng Đồng thời chúng cũng tạo thuận tiện cho việc giới

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MẠNG NGN

thiệu các phương thức kinh doanh mới bằng cách chia tách chuỗi giá trị truyền

thống hiện tại thành nhiều dịch vụ có thể do các hãng khác nhau cung cấp

Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì

tích hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay : lớp

ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền tải Các

giao điện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ

mới được đưa vào nhanh chóng, dễ dàng: những nhà khai thác có thể chọn lựa

các nhà cung cấp thiết bị tốt nhất cho từng lớp trong mô hình mạng NGN

2.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập:

2.1.1.Phần truyền dẫn:

- Lớp vật lý : Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh

bước sóng quang DWDM sẽ được sử dụng

- Lớp 2 và lớp 3 :

+ Truyền dẫn trên mạng lõi (core network) dựa vào

kỹ thuật gói cho tất cả các dịch vụ với chất lượng

dich vụ QoS tùy yêu cầu cho từng loại dịch vụ

+ ATM hay IP/MPLS có thể được sử dụng làm nên

cho truyền dẫn trên mạng lõi để đảm bảo QoS

+ Mạng lõi có thể thuộc mạng MAN hay mạng đường

trục

+ Các router sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng

lớn, ngược lại, khi lưu lượng thấp, switch — router

có thể đảm nhận luôn chức năng của những router này

năng truyền dẫn và chức năng chuyển mạch

- Lớp truyền dẫn có khả năng hỗ trợ các mức QoS khác

nhau cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau Nó có

khả năng lưu trữ lại các sự kiện xảy ra trên mạng (kích thước gói,

tốc độ gói, độ trì hoãn, tỷ lệ mất gói và Jitter cho phép, đối với

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MẠNG NGN

ee

mạng chuyển mạch gói; băng thông, độ trì hoãn đối với mạng

- Lớp ứng dụng sẽ đưa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải

và nó sẽ thực hiện các yêu câu đo 2.1.2.Phần truy nhập :

- Lớp vật lý :

e Hữu tuyến : Cáp đồng, xDSL hiện đang sử dụng

Tuy nhiên trong tương lai truyền dẫn quang

DWDM, PON (Passive Optical Network) sé dan

dân chiếm ưu thế và thị trường xDSL, modem cáp dần dần thu hẹp lại

e Vô tuyến : thông tin di động - công nghé GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tính,

- Các thiết bị truy nhập tích hợp IAD

Thuê bao có thể sử dụng mọi kỹ thuật truy nhập

(tương tự, số, TDM, ATM, IP, ) để truy nhập vào mạng

dịch vụ NGN

Chức năng :

Như tên gọi, lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục ( thuộc lớp truyền dẫn) qua cổng giao tiếp MGW thích hợp

Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối chuẩn và không chuẩn như các thiết bị truy xuất đa

dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội bộ PBX,

điện thoại POTS, điện thoại số ISDN, di động vô tuyến, di động vệ tinh, vô tuyến cố định, VoDSL, VoIP,

2 2 Lớp truyền thông:

Thanh phan:

Thiết bị ở lớp truyén théng 1a cdc céng truyén thong (MG- Media Gateway) bao gém:

Các cổng truy nhập : AG (Access Gateway) kết nối giữa

mạng lõi với mạng truy nhập, RG (Residental gateway) kết nối mạng lỗi với mạng thuê bao tại nhà

pe

19

Lớp truyền thông có khả năng tương thích các kỹ thuật

truy nhập khác với kỹ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM 6

mạng đường trục Hay nói cách khác, lớp này chịu trách nhiệm

chuyển đổi các loại môi trường ( chẳng hạn như PSTN,

FramRelay, LAN, vô tuyến, ) sang môi trường truyền dẫn gói

được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại

Nhờ đó, các nút chuyển mạch (ATM + IP) và các hệ thống

truyền dẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc

gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của

các thiết bị thuộc lớp điều khiển

2.3.Lớp điều khiển:

Thành phần:

Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điểu khiển mà

thành phần chính là Softswitch còn gọi là Media Gateway

Controller hay Call Agent được kết nối với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP như : SGW ( Signaling

Gateway), MS (Media Sever), FS (Feature Server), AS

(Application Server)

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MẠNG NGN

Các server đặc tinh, Server ứng đụng,

Các giao thức, giao dién md, APT bio hiéu/ IN tiếu chuẩn

Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch

vụ thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào Cụ thể, lớp điều khiển thực hiện :

" Định tuyến lưu lượng giữa các khối chuyển mach

« Thiết lập yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, điều khiển sắp xếp nhãn (label mapping) giữa

các giao diện cổng

= Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối (hay mỗi luồng) và thực hiện giám sát điều khiển

để đảm bảo QoS

" Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối

với lớp media Thống kê và ghi lại các thông số về chỉ tiết cuộc gọi, đồng thời thực hiện các cảnh báo

« Thu nhận thông tin báo hiệu từ các cổng và chuyển thông

tin này đến các thành phần thích hợp trong lớp điều khiển

"_ Quản lý và bảo dưỡng hoạt động của các tuyến kết nối

thuộc phạm vi điều khiển Thiết lập và quản lý hoạt động

của các luồng yêu cầu đối với chức năng dịch vụ trong

mạng Báo hiệu với các thành phần ngang cấp

Các chức năng quản lý, chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp điều khiển Nhờ các giao diện mở nên có sự tách biệt

[TRƯỜNG FIHDDI, ~ KTCN

Lớp ứng dụng gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service

Excution Node), thực chất là các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải

Chức năng :

Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ Một số loại dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc thực hiện điều khiển logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ được điều khiển từ lớp

điều khiển như dịch vụ thoại truyển thống Lớp ứng dụng liên kết

với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API Nhờ đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai

nhanh chóng trên các dịch vụ mạng Một số ví dụ về các loại ứng dụng dịch vụ :

- Các dịch vụ thoại

- Các dịch vụ thông tin và nội dung

- VPN cho thoai va số liệu

- Video theo yêu cầu

- Nhóm các dịch vụ đa phương tiện

- Thương mại điện tử

- Các trò chơi trên mạng thời gian thực

2.5.Lớp quản lý:

Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ lớp kết nối cho đến lớp ứng dụng

Tại lớp quản lý, người ta có thể triển khai kế hoạch xây dựng

mạng giám sát viễn thông TMN, như một mạng riêng theo dõi và điểu

phối các thành phần mạng viễn thông đang hoạt động Tuy nhiên cần

phân biệt các chức năng quản lý với các chức năng điều khiển Vì căn bản NGN sẽ dựa trên các giao diện mở và cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ trong một mạng đơn, cho nên mạng quản lý phải làm việc trong một môi trường đa nhà đầu tư, đa nhà khai thác, đa dịch vụ

Hinh 2-10 : Các thực thể chức năng trong NGN

AS-F: Application Server Function

MS-F: Media Server Function

MGC.-F Media Gateway Control Punction CA-F: Call Agent Function

IW-F: Interworking Function

R-F: Routing Function A-F: Accounting Function SG-F: Signaling Gateway Function

MG-F: Media Gateway Function

Nhiệm vụ của từng thực thể :

- AS-F: đây là thực thể thi hành các ứng dụng nên nhiệm vụ chính là

cung cấp các logic dịch vụ và thi hành một hay nhiều các ứng dụng/dịch

vụ

- MS-F: cung cấp các dịch vụ tăng cường cho xử lý cuộc gọi Nó hoạt

động như một server để xử lý các yêu cầu từ AS-F hoặc MGC-E

~ MGC-F: cung cấp logic cuộc gọi và tín hiệu báo hiệu xử lý cuộc gọi

cho một hay nhiều Media Gateway

- CA-F: là một phần chức năng của MGS-F Thực thể này được kích

hoạt khi MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi

- IW-E: cũng là một phần chức năng của MGC-F Nó được kích hoạt

khi MGC-F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau

- R-F: cung cap théng tin định tuyến cho MGC-E

- A-F: cung cap théng tin ding cho viéc tinh cuéc

- SG-F: dùng để chuyển các thông tin báo hiệu của mạng PSTN qua

1 Cấu trúc vật lý của mang NGN:

RUVP, Mobile sơ k — mm :

IP, IP See AAA Network (GE, MA |

St H325 St

CHUGNG 2 CAU TRUC MANG NGN

_——————————=—ễ

Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phân cần quan

tâm, nhưng ở đây ta chỉ nghiên cứu những thành phần chính thể hiện rõ nét sự

tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống Cụ thể là :

thoại được mang trên kênh DS0 Để truyền di liệu này vào mạng gói,mẫu

thoại cần được nén lại và đóng gói Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử

lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processors) thực hiện các chức năng : chuyển đổi AD (analog to đigital), nén mã thoại/ audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng,

mã hóa, tái tạo tính hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF

Các chức năng của một Media Gateway :

v Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol)

vx Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP -

Digital Signal Processing) dưới sự điểu khiển của Media Gateway

Controller (MGC) Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này

*x Hỗ trợ các giao thức đã có như loop-start, ground-start, E&M, CAS, QSIG va ISDN qua T1

Y Quan ly tai nguyén va két néi T1

*« Cung cấp khả năng thay nóng các card T¡ hay DSP

v Có phần mềm Media Gateway dự phòng

CHUONG 2 CAU TRUC MANG NGN

a

vx Cho phép khả năng mở rộng Media Gateway về: cổng(ports), cards,

các nút mà không làm thay đổi các thành phân khác

Đặc tính hệ thống :

*x Là một thiết bị vào/ra đặc hiệu (I/O) v4 Dung lượng bộ nhớ phải luôn đẩm bảo lưu trữ các thông tin trang thái, thông tin cấu hình, các bản tin MGCP, thư viện DSP,

* Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập (logging)

* Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP), mở rộng một vài giao diện T1/E1 với mạng TDM

v Mật độ khoảng 120 port (DSO’s)

* Sử dụng bus H.110 để đảm bảo tính linh động cho hệ thống nội bộ

2.2 Media Gateway Controller:

MGC là đơn vị chức năng chính của Softswitch Nó đưa ra các

quy luật xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó Nó

điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi Ngoài ra nó còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS

MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác

nhau, như PSTN, SS7, mạng IP Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau Nó còn được gọi là Call Agent

do chức năng điều khiển các bản tin

Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho

Cac chtfc nang cla Media Gateway Controller:

Y Quan ly cudc goi

vx Các giao thức thiết lập cuộc gọi thoại : H.323, SIP

26

CHUONG 2

CAU TRUC MANG NGN

gee

Y Giao thitc diéu khién truyền thông : MGCP, Megaco, H.248

VY Quan ly 1ép dich vu va chat lượng địch vụ

vé Giao thức quản lý SS7 : SIGTRAN (SS7 over IP)

v_ Xử lý báo hiệu SS7 |

Y Quan ly cdc ban tin liên quan QoS như RTCP

Thực hiện định tuyến cuộc gọi Ghi lại các thông tin chỉ tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR-

Call Detail Record)

Điều khiển quản lý băng thông

Đối với Media Gateway :

> Xác định và cấu hình thời gian thực cho các DSP

> Phân bổ kénh DSO

> Truyền dẫn thoại ( mã hóa, nén, đóng gói)

> Cac loại SS7

VY Déi véi Signaling Gateway, MGC cung cap:

> Cac bé xử lý thời gian

> Cấu hình kết nối

> Mã của nút mạng hay thông tin cấu hình

Vv Dang ky Gatekeeper

Đặc tính hệ thống:

v Là một CPU đặc hiệu, yêu câu là hê thống đa xử lý, có khả năng

mở rộng theo chiểu ngang

vx Cần bộ nhớ lớn để lưu trữ cơ sở dữ liệu Điều này cũng rất cần

thiết cho các quá trình đa xử lý

v Chủ yếu làm việc với lưu lượng IP, do đó yêu cầu các kết nối tốc

độ cao

*_ Hỗ trợ nhiều loại giao thức

vx Độ sẵn sàng cao

2.3 Signalling Gateway (SG):

Signaling Gateway tạo ra một chiếc cầu giữa mạng báo hiệu SS7

với mạng IP dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC) SG

làm cho Softswitch giéng nhu mét nit SS7 trong mang bdo hiéu SS7

Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu

Các chức năng của Signaling Gateway:

v Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu

Y Truyén thông tin báo hiệu giữa Media Gateway Controller và

Signaling Gateway thông qua mang IP

27

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MẠNG NGN

——m———>zZ“

* Cung cấp đường dẫn truyền dẫn cho thoại, dữ liệu va cdc dang dit

liệu khác (Thực hiện truyền dữ liệu là nhiệm vụ của Media

Gateway)

*x Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho các dịch vụ

viễn thông

Đặc tính hệ thống :

Là một thiết bị vào ra L/O

Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin cấu hình, các lộ trình,

Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá.trình đăng nhập (logging), do đó không yêu cầu dung lượng lớn

Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP)

Giao giện với mạng SS7 bằng cách sử dụng một luồng EE /T1, tối

thiểu 2 kênh D, tối đa 16 kênh D

v Để tăng hiệu suất và tính linh động người ta sử dụng bus H.110 hay H.100

v Yêu cầu độ sẵn sàng cao : nhiều SG, nhiều liên kết báo hiệu,

2.4 Media Server:

Media Server là thành phần lựa chọn của Softswitch, được sử dụng

để xử lý các thông tin đặc biệt Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất

Các chức năng của một Media Server:

Y Chifc ning voicemail co ban

¥ HOp thu fax tich hgp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hay các bản tin phi âm trước (pre-recorded message)

Khả năng nhận tiếng nói (nếu có)

Khả năng hội nghị truyền hinh (video conference)

Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text) Đặc tính hệ thống :

*« Là một CPU, có khả năng quản lý lưu lượng ban tin MGCP

v_ Lưu trữ các phương pháp thực hiện liên kết với DSP nội bộ hay

lân cận

*x Cần dung lượng bộ nhớ lớn để lưu trữ các cơ sở dữ liệu, bộ nhớ

đệm, thư viện,

*x Dung lượng đĩa tương đối nhỏ

vx Quản lý hầu hết lưu lượng IP nếu tất cả tài nguyên IP được sử dụng để xử lý thoại

v_ Sử dụng bus H.110 để tương thích với card DSP và MG

Y D6 san sang cao

CHUONG 2 CAU TRUC MANG NGN

re

2.5 Application Server/Feature Server:

Server đặc tính là một server ở mức ứng dụng chứa một loạt các

dịch vụ của doanh nghiệp Chính vì vậy nó còn được gọi là Server ứng

dụng thương mại Vì hầu hết các Server này tự quản lý các dịch vụ và

truyền thông qua mạng IP nên chúng không ràng buộc nhiều với

Sofiswith về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng

Các dịch vụ cộng thêm có thể trực thuộc Call Agent, hoặc cũng

có thể thực hiện một cách độc lập Những ứng dụng này giao tiếp với

Call Agent thông qua các giao thức như SIP, H.323, Chúng thường độc

lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng

Chức năng của Feature Server :

Xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường

cho hệ thống đa chuyển mạch

L GIỚI THIÊU CHUNG:

Ta đã được tìm hiểu về tổng thể cũng như cấu trúc của mạng NGN Và thành phần cốt lõi trong mạng NGN, thành phần có khả năng liên kết các loại thông tin trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất, đó chính là MGC (Media

Gateway Controller) MGC có thể thực hiện được điểu này nhờ sử dụng phần mềm điều khiển “thế hệ mới” - chuyển mach mém (Softswitch)

Do thoại là một trong những dịch vụ cơ bản của bất kỳ mạng viễn thông nào nên phần lớn nội dung của chương này để cập đến khía cạnh thoại của mạng thế hệ sau Và trước hết, hoạt động của mạng cung cấp dịch vụ thoại

hiện nay sẽ được xét đến

1 Hoạt động của PSTN:

Trong mang PSTN (Public Switched Telephone Network), céng nghệ

chuyển mạch kênh được sử dụng để có thể truyền thông tin từ đầu cuối đến

đầu cuối Đối với chuyển mạch kênh, ta sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân thời gian TDM (Time Division Multiplex) Qua trinh chuyén mach thoai trong

PSTN chính là sự chuyển mạch các khe thời gian (timeslot) Có 2 dạng chuyển mạch khe thời gian đó là chuyển mạch thời gian (T) và chuyển mạch không

gian (S) Mỗi dạng chuyển mạch đều có những ưu và nhược điểm riêng Trong

thực tế, 2 dạng này được kết hợp để tạo ra chuyển mạch nhiều tầng Hỗ trợ

hoạt động trong mạng cung cấp dịch vụ thoại là báo hiệu R2 và báo hiệu số 7

Hiện nay, hau hết trên mạng PSTN của cả nước đều sử dụng báo hiệu số 7 (SS7) SS7 là báo hiệu sử dụng 1 kênh riêng để truyền thông tin báo hiệu cho

mọi cuộc gọi, thường là khe thời gian 16 đối với khung 24 khe thời gian (chuẩn Châu Âu)

Thông thường báo hiệu số 7 được tích hợp sắn trong các tổng đài trên mạng Do đó các tổng đài chuyển mạch còn đóng vai trò là các điểm báo hiệu

STP (Signaling Transfer Point) trong mạng SS7.

CHƯƠNG 3 CHUYỂN MẠCH MỀM (SOFTSWITCHING)

Telephone Hoạt động của mạng PSTN

SCP: Service Control Point

Ghi chú: chuyển mạch lớp 5 chính là chuyển mạch ở tổng đài nội hạt, chuyển mạch lớp 4 chính là chuyển mạch ở tổng đài toll/tandem Trước khi quá trình truyền thoại thực sự xảy ra, quá trình báo hiệu sẽ diễn ra trước Khi có 1 thuê bao nhấc máy, quá trình báo hiệu sẽ bắt đầu diễn ra trên 1 kênh ấn định trước Cho đến khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì quá trình thiết lập cuộc gọi sẽ kết thúc, kênh thoại sẽ được thiết lập (thông qua các khe thời gian còn rỗi, trừ khe 0 và khe 16) và quá trình đàm thoại bắt đầu Khi có một bên gác máy, quá

trình báo hiệu kết thúc cuộc gọi bắt đầu và kênh thoại cũng như quá trình báo hiệu dành cho cuộc gọi này chỉ thật sự được giải phóng khi bên còn lại gác máy Trên đây chỉ mô tả khái quát hoạt động của PSTN đối với l cuộc gọi

thông thường Các bước thực hiện một cuộc gọi sẽ được xét chỉ tiết hơn trong

những phần sau

2 Nhược điểm của chuyển mạch kênh:

Trong quá trình hoạt động, chuyển mạch kênh đã bộc lộ những yếu

điểm của mình Sau đây là những nhược điểm chính của chuyển mạch kênh:

- Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt: Việc đầu tư một

tổng đài nội hạt lớn với chỉ phí cao cho vùng có vài ngàn thuê bao là không

kinh tế do đó các tổng đài thường được lắp đặt cho vùng có số lượng thuê bao lớn Ngoài ra nhà cung cấp dịch vụ còn phải xem xét đến chi phí truyễển dẫn và

chi phí trên một đường dây thuê bao và việc lắp đặt tổng đài tại nơi đó có kinh

tế, đem lại lợi nhuận hay không

CHUONG 3 CHUYEN MACH MEM (SOFTSWITCHING)

- Dịch vụ không đa dạng, không có sự phân biệt dịch vụ cho các

khách hàng khác nhau: Đó là do các tổng đài chuyển mạch truyền thống cung

cấp cùng một tập các tính năng của dịch vụ cho các khách hàng khác nhau

Hơn thế nữa việc phát triển và triển khai một dịch vụ mới phụ thuộc nhiều vào

nhà sản xuất, rất tốn kém và mất một thời gian dài

- Han chế về kiến trúc mạng, do đó khó khăn trong việc phát triển mạng: Đó là do trong cơ cấu chuyển mạch, thông tin thoại đều tổn tại dưới

dạng các dòng 64kbps nên không thể đáp ứng cho các dịch vụ mới có dung

lượng lớn hơn Và do trong chuyển mạch kênh đầu vào và đầu ra được nối cố

định với nhau nên việc định tuyến cuộc gọi và xử lý đặc tính của cuộc gọi có

mối liên kết chặt chẽ với phần cứng chuyển mạch Hay nói cách khác phần

mềm điều khiển trong chuyển mạch kênh phụ thuộc rất nhiều vào phần cứng

Ngoài ra khi một tổng đài được sản xuất thì dung lượng của nó là không

đổi Do đó khi mở rộng dung lượng nhiều khi đòi hỏi đến việc phải tăng số cấp chuyển mạch, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc đồng bộ, báo hiệu cùng nhiễu vấn để phức tạp khác

3 Sự ra đời của chuyển mach mém (Softswitch):

Trong tương lai, mạng thế hệ mới sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng là

mạng gói Vì thế việc chuyển từ mạng viễn thông hiện tại lên mạng thế hệ mới

phải trải qua nhiều giai đoạn Do PSTN hiện tại vẫn hoạt động tốt và dịch vụ

do nó cung cấp khá tin cậy (99.999%) nên việc chuyển cả mạng truy nhập và mạng lõi của PSTN thành mạng gói là rất tốn kém Để tận dụng sự hoạt động

tốt của PSTN và ưu điểm của chuyển mạch gói, cấu hình mạng NGN bao gồm chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói được thể hiện như trong hình sau:

CHUONG 3 CHUYEN MACH MEM (SOFTSWITCHING)

AAA: Accounting, Authentication, and Authorization

DNS: Domain Name Server

DSL: Digital Subscriber Line

GE: Gigabit Ethernet

GPRS: General Packet Radio Service

IP Sec: Internet Protocol Security

ISP: Internet Service Provider

LAN: Local Area Network

MAN: Metropolitan Access Network

MGC: Media Gateway Controller

MPLS: Multi Protocol Label Switching

RSVP: ReSerVation Protocol

SDH: Synchronous Digital Hierarchy

UMTS: Universal Mobile Telecommunications Network

WDM: Wavelength Division Multiplex

Theo hình trên, tổng đài lớp 5 hay tổng đài nội hạt dùng chuyển mạch kênh (circuit-switched local-exchange) (thé hiện qua phần mạng PSTN) vẫn

được sử dụng Như đã biết, phần phức tạp nhất trong những tổng đài này chính

là phần mềm dùng để điều khiển quá trình xử lý cuộc gọi Phần mềm này chạy

trên một bộ xử lý chuyên dụng được tích hợp sẵn với phần cứng vật lý chuyển mạch kênh Hay nói cách khác phần mềm sử dụng trong các tổng đài nội hạt

phụ thuộc vào phần cứng của tổng đài Điều này gây khó khăn cho việc tích

hợp mạng PSTN và mạng chuyển mạch gói khi xây dựng NGN - là mạng dựa

trên cơ sở mạng gói

Một giải pháp có thể thực thi là tạo ra một thiết bị lai (hybrid device) có

thể chuyển mạch thoại ở cả dạng kênh và gói với sự tích hợp của phần mềm xử

lý cuộc gọi Điều này được thực hiện bằng cách tách riêng chức năng xử lý cuộc gọi khỏi chức năng chuyển mạch vật lý

Thiết bị đó chính là MGC sử dụng chuyển mach mém Softswitch Hay

chuyển mạch mềm Softswitch chính là thiết bị thực hiện việc xử lý cuộc gọi

trong mang NGN

II KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN MẠCH MỀM:

Hiện nay có nhiều khái niệm về chuyển mạch mềm, tùy thuộc vào từng

hãng viễn thông khác nhau

Theo hang Mobile IN, Softswitch 14 y tuéng về việc tách phần cứng mang ra khỏi phần mềm mạng

Theo hãng Nortel, Softswitch chính là thành phân quan trọng nhất của

mạng thế hệ tiếp sau Softswitch là một phần mềm theo mô hình mở, có thể

thực hiện được những chức năng thông tin phân tán trên một môi trường máy tính mở và có chức năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống

CHUONG 3 CHUYEN MACH MEM (SOFTSWITCHING)

Chuyển mạch mềm có thể tích hợp thông tin thoại, số liệu và video Và nó có

thể phiên dịch giao thức giữa các mạng khác nhau

Theo CopperCom, Softswitch là tên gọi dùng cho một phương pháp tiếp

cận mới trong chuyển mạch thoại có thể giúp giải quyết được các thiếu sót của các chuyển mạch trong các tổng đài nội hạt truyền thống

Thực chất của khái niệm chuyển mạch mềm chính là phần mềm thực

hiện chức năng xử lý cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch có khả năng chuyển tải nhiều loại thông tin với các giao thức khác nhau (Ghi chú: chức năng xử lý cuộc gọi bao gồm định tuyến cuộc gọi và quản lý, xác định và thực

thi các đặc tính cuộc gọi)

Theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng chuyển mạch vật lý được thực hiện bởi cổng phương tiện Media Gateway (MG), còn xử lý cuộc gọi

là chức năng của bộ điểu khiển cổng phương tiện Media Gateway Controller

bao gồm cả mạng chuyển mạch kênh và mạng gói (áp dụng được với

các dạng gói và môi trường truyền dẫn khác nhau)

e Là động lực cho các hệ điều hành, các môi trường máy tính chuẩn,

tiết kiệm đáng kể trong việc phát triển và ứng dụng các phần mềm

Do có chức năng là xử lý cuộc gọi (Call control) nên vị trí tương Ứng

của Sofiswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN là lớp Điều khiển

cuộc gọi và báo hiệu (Call Control and Signaling Layer) Và các thực thể chức

năng của Softswitch là MGC-F, CA-F, IW-F, R-F và A-F