Báo cáo thực tập trung tâm viễn thông sông công

Báo cáo thực tập trung tâm viễn thông sông công

MỤC LỤC

DANH SÁCH HÌNH 3

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRUNG TÂM VIỄN THÔNG SÔNG CÔNG 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH 5

1.1 Định nghĩa chuyển mạch 5

1.2 Phân loại chuyển mạch 5

1.3 Các thành phần trong mạng viễn thông 7

1.4 Quá trình phát triển của kỹ thuật chuyển mạch 8

1.5 Kết luận chương 1 11

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT HỆ THỒNG CHUYỂN MẠCH ĐANG THỰC HIỆN TẠI SÔNG CÔNG 12

2.1 Sự ra đời của chuyển mạch mềm (Softswitch) 12

2.2 Chuyển mạch mềm 13

2.2.1 Khái niệm chuyển mạch mềm 13

2.2.2 Ưu điểm và ứng dụng của chuyển mạch mềm 14

2.3 Vị trí của chuyển mạch mềm trong mô hình phân lớp chúc năng của NGN .17

2.4 Thành phần chính của chuyển mạch mềm: 18

2.4.1 Media Gateway Controller 19

2.4.2 Media Gateway (MG) 21

2.4.3 Signalling Gateway (SG): 22

2.4.4 Media Server: 23

2.5 Các giao thức hoạt động: 23

2.5.2 MGCP (Media Gateway Controller Protocol) 26

2.5.3 SIGTRAN (signaling Transport Protocol) 27

2.5.4 RTP (Real Time Transport Protocol) 31

2.6 So sánh hoạt động chuyển mạch mềm và chuyển mạch kênh 33

2.6.2 Cấu trúc chuyển mạch 35

2.6.3 Quá trình thực hiện chuyển mạch 36

2.7 Kết luận chương 2 42

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ THỰC TẾ SỬ DỤNG VÀ ĐƯA RA MỘT VÀI KIẾN NGHỊ 43

3.1 Đánh giá thực tế sử dụng chuyển mạch IP tại trung tâm viễn thông Sông Công 43

3.2 Giải pháp và kiến nghị 44

3.2.1 So sánh công nghệ chuyển mạch mềm với phân hệ IMS 44

3.2.2 Quá trình chuyển đổi từ chuyển mạch mềm lên IMS 47

3.3 Kết luận chương 3 51

KẾT LUẬN ĐỀ TÀI 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 1 Các kiểu chuyển mạch cơ bản 6

Hình 1 2 Các thành phần của mạng viễn thông 7

Hình 2 1: Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN 12

Hình 2 2: Vị trí chuyển mạch mềm Softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN 17

Hình 2 3: Kết nối MGC với các thành phần khác của mạng thế hệ sau NGN 18

Hình 2 4: Chức năng của khối điều khiển cổng phương tiện 19

Hình 2 5: Giao thức ứng dụng trong chuyển mạch mềm 21

Hình 2 6: Các giao thức hoạt động 24

Hình 2 7: Mô hình chức năng của SIGTRAN 28

Hình 2 8: Chức năng của SCTP 29

Hình 2 9: Cấu trúc gói SCTP 30

Hình 2 10: Cấu trúc gói RTP 32

Hình 2 11: Mào đầu của RTP 32

Hình 2 12: Cấu trúc chuyển mạch mềm 35

Hình 2 13: Cấu trúc chuyển mạch kênh 36

Hình 2 14: Quá trình thực hiện một cuộc gọi khi sử dụng chuyển mạch kênh 38

Hình 2 15: Quá trình thực hiện một cuộc gọi khi sử dụng chuyển mạch mềm 41

Hình 3 1: So sánh kiến trúc Softswitch và IMS 45

Hình 3 2: Phân tách chuyển mạch mềm lên IMS 48

Hình 3 3: Thêm vào các server ứng dụng (SA) 49 Hình 3 4: Thêm thành phần HSS và Handoff Server cho hội tụ cố định,di động 50

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRUNG TÂM VIỄN THÔNG

SÔNG CÔNG

Trung tâm viên thông Sông Công là trung tâm trực thuộc VNPT TháiNguyên cung cấp đầy đủ các sản phẩm và dịch vụ Viễn thông và công nghệthông tin cho thị xã Sông Công

* Các hoạt động chính:

- Đáp ứng các dịch vụ: điện thoại cố định, fax, di động Vinaphone, cốđịnh không dây Gphone, Internet băng rộng ADSL - FiberVnn, truyền hìnhtheo yêu cầu myTV

- Cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng như: hiển thị số, báo thức, chuyểncuộc gọi, hộp thư thoại VoiceMail

- Thiết kế, xây dựng mạng nội bộ

- Sửa chữa, nâng cấp các thiết bị viễn thông, tin học

- Tư vấn, giải đáp thông tin qua dịch vụ 1080, hộp thư thoại 801108 vàdịch vụ tư vấn 1088

Với uy tín của VNPT, với sự phục vụ tận tình, chu đáo, với phươngchâm vì:"Cuộc sống đích thực", trung tâm mang đến khách hàng:

- Các sản phẩm thương hiệu uy tín, nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng, giá cảhợp lý nhất

- Mạng lưới bảo hành rộng khắp

* Các phòng ban khối quản lý

- Phòng Chăm sóc Khách hàng

- Phòng Kế hoạch Kinh doanh

- Phòng Kế toán Thống kê Tài chính

- Phòng Mạng & Dịch vụ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH

1.1 Định nghĩa chuyển mạch

Chuyển mạch là một quá trình thực hiện đấu nối và chuyển thông tin chongười sử dụng thông qua hạ tầng mạng viễn thông Chuyển mạch trong mạngviễn thông bao gồm chức năng định tuyến cho thông tin và chức năng chuyểntiếp thông tin Như vậy theo khía cạnh thông thường khái niệm chuyển mạchgắn liền với lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI của tổ chứctiêu chuẩn quốc tế ISO

Quá trình chuyển mạch được thực hiện tại các nút chuyển mạch, trongmạng chuyển mạch kênh thường gọi là hệ thống chuyển mạch (tổng đài) trongmạng chuyển mạch gói thường được gọi là thiết bị định tuyến (bộ định tuyến)

1.2 Phân loại chuyển mạch

Xét về mặt công nghệ , chuyển mạch chia thành hai loại cơ bản: chuyểnmạch kênh và chuyển mạch gói Mặt khác, chuyển mạch còn được chia thànhbốn kiểu: chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói và chuyển mạch tế bào Cáckhái niệm cơ sở về công nghệ chuyển mạch được thực hiện trong hình1.1(a,b,c) dưới đây

Hình 1.1.a) Chuyển mạch kênh: hai dòng thông tin trên hai mạch khác

nhau

Hình 1.1 b) Chuyển mạch gói: các tuyến đường độc lập trên mạng chia

sẻ tài nguyên

Hình 1.1 c) Chuển mạch gói kênh ảo: các gói tin đi trên kênh ảo

Hình 1 1 Các kiểu chuyển mạch cơ bản

Mạng chuyển mạch kênh thiết lập các mạch (kênh) chỉ định riêng chokết nối trước khi quá trình truyền thông thực hiện Như vậy, quá trình chuyểnmạch được chia thành 3 giai đoạn phân biệt: thiết lập, truyền và giải phóng Đểthiết lập, giải phóng và điều khiển kết nối (cuộc gọi) mạng chuyển mạch kênh

sử dụng các kỹ thuật báo hiệu để thực hiện Đối ngược với mạng chuyển mạchkênh là mạng chuyển mạch gói, chia các lưu lượng dữ liệu thành các gói vàtruyền đi trên mạng chia sẻ Các giai đoạn thiết lập , truyền và giải phóng sẽđược thực hiện đồng thời trong một khoảng thời gian và thường được quyếtđịnh bởi tiêu đề gói tin

1.3 Các thành phần trong mạng viễn thông

Là một tập hợp bao gồm các nút mạng và các đường truyền dẫn kết nốigiữa hai hay nhiều điểm xác định để thực hiện các cuộc trao đổi thông tin giữachúng Mạng viễn thông cung cấp đa dạng các loại hình dịch vụ viễn thông chokhách hàng , từ dịch vụ truyền thống như điện thoại, Fax, truyền số liệu chođến các dịch vụ mới như: Internet, VOD, thương mại điện tử……

Hình 1 2 Các thành phần của mạng viễn thông

- Thiết bị đầu cuối là các trang bị của người sử dụng để giao tiếp vớimạng cung cấp dịch vụ Hiện nay có nhiều chủng loại thiết bị đầu cuối củanhiều hãng khác nhau tùy thuộc từng dịch vụ ( ví dụ như máy điện thoại , máyfax….) Thiết bị đầu cuối thực hiện chức năng chuyển đổi thông tin cần trao đổithành các tín hiệu điện và ngược lại

- Hệ thống chuyển mạch là thành phần cốt lõi của mạng viễn thông cóchức năng thiết lập đường truyền giữa các thuê bao Tùy theo vị trí của hệthống chuyển mạch trên mạng người ta chia thành tổng đài chuyển tiếp quốc tế,tổng đài chuyển tiếp liên tỉnh, tổng đài nội hạt…

Thiết bị truyền dẫn được sử dụng để nối các thiết bị đầu cuối hay giữacác tổng đài với nhau và truyền các tín hiệu một cách nhanh chóng và chínhxác Thiết bị truyền dẫn được phân loại thành thiết bị truyền dẫn thuê bao vàthiết bị truyền dẫn chuyển tiếp, nối giữa các tổng đài

1.4 Quá trình phát triển của kỹ thuật chuyển mạch

Chuyển mạch là quá trình thực hiện đấu nối tuyến liên lạc giữa hai thuêbao (điện thoại, máy tính ,fax….) thông qua một hay nhiều hệ thống Hệ thống

đó được gọi là chuyển mạch Khái niệm chuyển mạch thoại đã có ngay từ khiphát minh ra máy điện thoại vào năm 1786, vào thời gian đó quá trình thiết lậptuyến nối được thực hiện nhờ điện thoại viên và ban đấu nối; hình thức chuyểnmạch này còn được gọi là chuyển mạch nhân công Cùng với sự phát triển cácngành công nghiệp, tổng đài cũng từng bước được cải tiến và hoàn thiện, từtổng đài nhân công lên tổng đài tự động sử dụng cơ điện, tổng đài điện tử vàtổng đài điện tử SPC, tổng đài băng rộng vv…

Tổng đài nhân công đầu tiên được đưa vào khai thác tại thành phố NewHeivene bang Conneckticut (USA) vào năm 1878 chỉ sau 2 năm sáng chế ramáy điện thoại của A.G Bell Từ đó đến nay, mạng điện thoại đã phát triển hếtsức mạnh theo nhu cầu thông tin liên lạc điện thoại Do vậy rất nhanh chóng

tổng đài nhân công đạt tới giới hạn khả năng của nó và ý tưởng tự động hóa đãđược anh em A.B.Strowger thúc đẩy.

Tổng đài tự động do A.B.Strowger sang chế có tên gọi là tổng đài cơđiện hệ từng nấc (thế hệ 1) được đưa vào sử dụng năm 1892 trên cơ sở bộ tìmchọn từng nấc được anh em A.B.Strowger sang chế năm 1889 Tiếp đó nhằmnâng cao chất lượng và kinh tế , tổng đài Rơ le (máy thế hệ 2), tổng đài ngangdọc điều khiển trực tiếp được sang chế năm 1926 và vào năm 1938 tổng đàiCrossbar-No1 với phương pháp điều khiển ghi phát là tổng đài thế hệ 3

Những tiến bộ và thành tựu trong công nghệ điện tử và máy tính đã thúcđẩy ý tưởng ứng dụng vào lĩnh vực tổng đài điện thoại Qúa trình chuyển đổi từchuyển mạch điện cơ sang chuyển mạch điện tử (thế hệ 4), đặc biệt là tổng đài

số được đặc trưng bởi việc tạo ra hệ thống thống nhất chuyển mạch và truyềndẫn thông tin Vào khoảng thập niên 60 của thế kỉ 20 , xuất hiện sản phẩm tổngđài điện tử số là sự kết hợp giữa công nghệ điện tử với kỹ thuật máy tính Tổngđài điện tử số công cộng đầu tiên ra đời được điều khiển theo chương trình ghisẵn SPC(Stored Program Control), được giới thiệu tại bang Succasunna,Newjersey, USA vào tháng 5 năm 1965

Trong những năm 70 hàng loạt các tổng đài thương mại điện tử số ra đời.Một trong những tổng đài đó là tổng đài E10 của CIT-Alcatel được sử dụng tạiLannion (France) Và tháng 1 năm 1976 Bell đã giới thiệu tổng đài điện tử sốcông cộng 4ESS Hầu hết cho đến giai đoạn này các tổng đài điện tử số đều sửdụng hệ thống chuyển mạch là số và các mạch giao tiếp thuê bao thường làanalog , các đường trung kế là số Một trường hợp ngoại lệ là tổng đài DMS100của Northern Telecom đưa vào năm 1980 dùng toàn bộ kỹ thuật số đầu tiên trênthế giới Hệ thống 5ESS của hãng AT &T được đưa vào năm 1982 đã cải tiếnrất nhiều từ hệ thống chuyển mạch 4ESS và đã có các chức năng tương thíchvới các dịch vụ ISDN Sau đó hầu hết các hệ thống chuyển mạch số đều đưa racấu hình hỗ trợ cho các dịch vụ mới như ISDN, dịch vụ cho mạng thông minh,

và các tính năng mới tương thích với sự phát triển của mạng lưới

Vào những năm 1996 khi mạng Internet trở thành bùng nổ trong thế giớicông nghệ thông tin, nó đã tác động mạnh mẽ đến công nghiệp viễn thông và

xu hướng hội tụ các mạng máy tính, truyền thông, điều khiển, viễn thông trởthành một bài toán cần giải quyết Công nghệ viễn thông đang biến đổi theohướng tất cả các loại hình dịch vụ hình ảnh âm thanh, thoại sẽ được tích hợp vàchuyển mạch qua các hệ thống chuyển mạch Một mạng có thể truyền băngrộng với các loại hình dịch vụ thoại và phi thoại, tốc độ cao và đảm bảo đượcchất lượng phục vụ (QoS) đã thành cấp thiết trên nền tảng của một kỹ thuậtmới: Kỹ thuật truyền tải không đồng bộ ATM và trên đó là các ứng dụng chothoại và phi thoại Các hệ thống chuyển mạch điện tử số cũng phải dần thay đổitheo hướng này các tổng đài chuyển mạch băng rộng ra đời

Hiện nay rất nhiều các cấu kiện và thiết bị chuyển mạch quang đã đượcnghiên cứu, phát triển và đã được triển khai ở một số nước à trong tương laikhông xa các hệ thống chuyển mạch quang băng rộng sẽ thay thế cho hệ thốngchuyển mạch hiện tại để cung cấp các chuyển mạch tốc độ cao và độ rộng bănglớn

Sự khác biệt này bắt đầu từ những năm 1980, PSTN chuyển hướng tiếpcận phương thức truyền tải bất đồng bộ ATM để hỗ trợ đa phương tiện và QoS,sau đó chuyển hướng sang công nghệ kết hợp với IP để chuyển mạch nhãn đagiao thức hiện nay Trong khi đó Internet đưa ra một tiếp cận hơi khác so vớiPSTN qua giải pháp triển khai kiến trúc phân lớp dịch vụ CoS (class of service)

và hướng tới đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS thông qua mô hình tích hợp dịch

vụ IntServ và phân biệt dịch vụ DiffServ, các chiến lược của Internet theohướng tương thích với IP, mạng quang và hướng tới mạng chuyển mạch nhãn

đa giao thức tổng quát GMPLS (generalized multiprotocol label switch)

Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ra đời vào năm 2001

là sự nỗ lực kết hợp hai phương thức chuyển mạch hướng kết nối (ATM,ER)với công nghệ chuyển mạch phi kết nối (IP), công nghệ chuyển mạch nhãn đagiao thức MPLS định nghĩa khái niệm nhãn (Label) nằm trên một lớp giữa lớp

2 và 3 trong mô hình OSI, với mục tiêu tận dụng tối đa các ưu điểm của chuyểnmạch phần cứng (ATM, ER) sự mềm dẻo, linh hoạt của các phương pháp địnhtuyên trong IP

Một số quốc gia có hạ tầng truyền tải cáp quang đã phát triển tốt có xuhướng sử dụng các kỹ thuật chuyển mạch quang và sử dụng các công nghệ trênnền quang như GMPLS, IP qua công nghệ ghép bước song quang WDM( wavelength division multiplexing), kiến trúc chuyển mạch trong mạng thế hệ

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT HỆ THỒNG CHUYỂN MẠCH ĐANG THỰC HIỆN TẠI SÔNG CÔNG

Sau quá trình khảo sát và tìm hiểu hệ thống chuyển mạch của trung tâmviễn thông Sông Công, em biết được hiện tại trung tâm đã và đang dùng côngnghệ chuyển mạch mềm trong việc cung cấp các dịch vụ viễn thông cho cáckhách hàng tại thị xã Sông Công Hiện nay trung tâm viễn thông Sông Côngđang cung cấp rất nhiều các dịch vụ viên thông như: internet, mytv, thoại,…

Để hiểu rõ hơn về công nghệ sau đây em sẽ trình bày về công nghệ mềmđang được triển khai và sử dụng tại trung tâm

2.1 Sự ra đời của chuyển mạch mềm (Softswitch)

Trong tương lai, mạng thế hệ mới sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng làmạng gói Vì thế việc chuyển từ mạng viễn thông hiện tại lên mạng thế hệ mớiphải 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 vàmạng lõi của PSTN thành mạng gói là rất tốn kém Để tận dụng sự hoạt độngtốt 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:

Hình 2 1: Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN

Theo hình trên, tổng đài lớp 5 hay tổng đài nội hạt dùng chuyển mạchkênh (circuit-switched local-exchange) (thể hiện qua phần mạng PSTN) vẫnđược 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 chạytrên một bộ xử lý chuyên dụng được tích hợp sẵn với phần cứng vật lý chuyểnmạch kênh Hay nói cách khác phần mềm sử dụng trong các tổng đài nội hạtphụ thuộc vào phần cứng của tổng đài Điều này gây khó khăn cho việc tíchhợp mạng PSTN và mạng chuyển mạch gói khi xây dựng NGN - là mạng dựatrên cơ sở mạng gói

Một giải pháp có thể thực thi là tạo ra một thiết bị lai (hybrid device) cóthể 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 sửdụng chuyển mạch mềm Softswitch Hay chuyển mạch mềm Softswitch chính

là thiết bị thực hiện việc xử lý cuộc gọi trong mạng NGN

2.2 Chuyển mạch mềm

2.2.1 Khái niệm chuyển mạch mềm

Hiện nay có nhiều khái niệm về chuyển mạch mềm, tùy thuộc vào từnghãng viễn thông khác nhau Theo hãng Mobile IN, Softswitch là ý tưởng vềviệc tách phần cứng mạng ra khỏi phần mềm mạng Theo hãng Nortel,Softswitch chính là thành phần quan trọng nhất của mạng thế hệ tiếp sau.Softswitch là một phần mềm theo mô hình mở, có thể thực hiện được nhữngchức năng thông tin phân tán trên một môi trường máy tính mở và có chứcnăng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống.Chuyển mạch mềm cóthể tích hợp thông tin thoại, số liệu và video và nó có thể phiên dịch giao thứcgiữa các mạng khác nhau

Coppercom, Softswitch là tên gọi của một phương pháp mới trongchuyển mạch thoại có thể giúp giải quyết được các thiếu sót của các chuyểnmạch trong các tổng đài nội hạt truyền thống Thực chất của khái niệm chuyểnmạch mềm chính là phần mềm thực hiện chức năng xử lý cuộc gọi trong hệthống chuyển mạch có khả năng chuyển tải nhiều loại thông tin với các giaothức khác nhau (Ghi chú: chức năng xử lý cuộc gọi bao gồm định tuyến cuộcgọi 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 lýđược thực hiện bởi cổng phương tiện Media Gateway (MG), còn xử lý cuộc gọi

là chức năng của bộ điều khiển cổng phương tiện Media Gateway Controller(MGC)

Một số lý do chính cho thấy việc tách 2 chức năng trên là một giải pháptốt:

- Cho phép có một giải pháp phần mềm chung đối với việc xử lý cuộcgọi Và phần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm

cả mạng chuyển mạch kênh và mạng gói (áp dụng được với các dạng gói vàmôi trường truyền dẫn khác nhau)

- Là động lực cho các hệ điều hành, các môi trường máy tính chuẩn, tiếtkiệm đáng kể trong việc phát triển và ứng dụng các phần mềm xử lý cuộc gọi

- Cho phép các phần mềm thông minh của các nhà cung cấp dịch vụ điềukhiển từ xa thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng, một yếu tố quantrọng trong việc khai thác tiềm năng của mạng trong tương lai

2.2.2 Ưu điểm và ứng dụng của chuyển mạch mềm

Ưu điểm:

- Cho cơ hội mới về doanh thu: Với công nghệ mạng cho phép hội tụ cácứng dụng thoại, số liệu, video cùng công nghệ chuyển mạch mới, nhiều dịch vụgiá trị gia tăng hoàn toàn mới được ra đời Các dịch vụ này hứa hẹn sẽ đem lạidoanh thu cao hơn so với các dịch vụ thoại truyền thống Do sử dụng công nghệchuyển mạch mềm, có tính chất phân tán, các nhà cung cấp dịch vụ có thể cungcấp dịch vụ cho một nhóm nhỏ khách hàng, hay bất cứ nơi nào và khi nào mà

họ muốn

- Thời gian tiếp cận thị trường ngắn: Do công nghệ chuyển mạch mớidựa trên phần mềm nên các dịch vụ mới ra đời cũng dựa trên phần mềm Điềunày làm cho việc triển khai các dịch vụ mới cũng như nâng cấp dịch vụ đangcung cấp trở nên nhanh chóng hơn Ngoài ra nhà khai thác mạng có thể muamột dịch vụ mới từ nhà cung cấp thứ ba để triển khai nhanh chóng dịch vụkhách hàng yêu cầu Đây chính là một trong những đặc điểm khác biệt củamạng thế hệ sau NGN mà các mạng hiện tại không có

- Khả năng thu hút khách hàng: Cùng với việc đưa vào sử dụng mạng thế

hệ mới, việc đưa vào sử dụng chuyển mạch mềm còn giới thiệu với khách hàng

nhiều dịch vụ mới hấp dẫn đồng thời cho phép họ tự lựa chọn và kiểm soát cácdịch vụ thông tin do mình sử dụng

- Giảm chi phí xây dựng mạng: Chi phí xây dựng cho các hệ thống sửdụng chuyển mạch mềm là chi phí cho phần mềm, không theo kiểu chi phí chocác cơ cấu chuyển mạch kênh trước đây Do đó không đòi hỏi phải có vốn đầu

tư ban đầu lớn mà chi phí xây dựng sẽ tăng tuyến tính theo nhu cầu và số lượngkhách hàng Các nhà khai thác có thể khởi đầu phục vụ cho một số lượng nhỏkhách hàng nhưng vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ thông qua các nhà khaithác lớn hơn Đây là điểm khác biệt vì chuyển mạch truyền thống luôn đượcthiết kế với tập tính năng và qui mô lớn hơn nhiều so với số lượng khách hàng

và nhu cầu dịch vụ thực tế

- Giảm chi phí điều hành mạng: Do phần mềm chuyển mạch thế hệ mớiSoftswitch cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát quá trình sử dụngdịch vụ của mình nên đã giúp cho công việc của các nhà điều hành mạng đượcgiảm đi một phần Hơn thế nữa, khi sử dụng chuyển mạch mềm sẽ không còncác tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành Cácchuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán trong mạng và được điềukhiển bởi các giao diện thân thiện với người dùng

- Sử dụng băng thông một cách hiệu quả: Với mô hình truyền thống, hệthống chuyển mạch sẽ thiết lập một kênh dành riêng cho người gọi và ngườiđược gọi trong cuộc gọi thông thường Và kênh này sẽ không được sử dụng chomục đích nào khác trong suốt quá trình kết nối Tuy TDM cho phép truyềnnhiều kênh trên một trung kế nhưng kênh dành riêng vẫn sử dụng tài nguyênmạng nhiều hơn mức yêu cầu thực tế vì tồn tại những khoảng lặng trong quátrình đàm thoại Khi đưa mạng thế hệ mới vào sử dụng, do mạng IP được sửdụng nên đã tận dụng đượcưu điểm sử dụng băng thông hiệu quả

- Quản lý mạng hiệu quả: Đó là do Softswitch cho phép giám sát và điềuchỉnh hoạt động mạng theo thời gian thực đồng thời có thể nâng cấp hay thay

đổi cấu hình mạng từ xa Điều này giúp cho các nhà điều hành quản lý mạnghiệu quả hơn

- Cải thiện dịch vụ: Với khả năng cung cấp dịch vụ một cách dễ dàng đãgiúp cho Softswitch nhanh chóng được chấp nhận Bằng cách lắp đặt thêm mộtmáy chủ ứng dụng riêng mới (còn gọi là nâng cấp phần mềm chuyển mạchSoftswitch) hay triển khai thêm một module của nhà cung cấp thứ 3, các nhàkhai thác có thể cung cấp các dịch vụ mới nhanh chóng hơn và giá thấp hơn sovới chuyển mạch truyền thống Ngoài ra chuyển mạch mềm còn hỗ trợ nhiềutính năng giúp nhà khai thác phân biệt dịch vụ cho từng khách hàng riêng lẻ

- Tiết kiệm không gian đặt thiết bị: Softswitch cho phép các ứng dụngđược thi hành tại bất cứ khu vực nào trên mạng Mạng có thể được sắp xếp saocho các máy chủ được bố trí gần những nơi mà nó thật sự là tài nguyên quantrọng.Các ứng dụng và tài nguyên có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ và tínhnăng mới không nhất thiết phải đặt tại cùng một nơi trên mạng Hơn thế nữacác thành phần của mạng NGN, đặc biệt là các MGC sử dụng chuyển mạchmềm Softswitch có kích thước nhỏ và có tính phân tán nên không gian đặt thiết

bị cũng gọn hơn

- Cung cấp môi trường tạo lập dịch vụ mềm dẻo: Do dịch vụ được tạo ranhờ phần mềm nên môi trường tạo lập dịch vụ mới rất linh hoạt

- An toàn vốn đầu tư: Do mạng NGN hoạt động trên nền hạ tầng cơ sở

có sẵn nên các nhà khai thác vẫn tiếp tục sử dụng mạng truyền thống đồng thờitriển khai những dịch vụ mới Điều này giúp nhà khai thác vừa thu hồi vốn đầu

tư vào mạng cũ vừa thu lợi nhuận từ dịch vụ do mạng mới cung cấp

Ứng dụng:

Chuyển mạch mềm Softswitch hiện nay, khi vẫn tận dụng mạng PSTN,được sử dụng trong mạng công cộng để thay thế cho tổng đài cấp 4 (tandemswitch) và trong mạng riêng Và phần mềm điều khiển chuyển mạch lúc này chỉ

có nhiệm vụ đơn giản là thiết lập và kết thúc cuộc gọi

Trong tương lai khi tiến lên mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụngSoftswitch sẽ thay thế cả các tổng đài nội hạt (lớp 5) Khi đó chuyển mạchmềm Softswitch không chỉ thiết lập và xóa cuộc gọi mà sẽ thực hiện cả cácchức năng phức tạp khác của một tổng đài lớp 5

2.3 Vị trí của chuyển mạch mềm trong mô hình phân lớp chúc năng của NGN

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

Hình 2 2: Vị trí chuyển mạch mềm Softswitch trong mô hình phân lớp

chức năng của NGN

2.4 Thành phần chính của chuyển mạch mềm:

Thành phần chính của chuyển mạch mềm Softswitch là bộ điều khiểncổng thiết bị Media Gateway Controller (MGC) Bên cạnh đó còn có các thànhphần khác hỗ trợ hoạt động như: Signaling Gateway (SG), Media Gateway(MG), Media Server (MS), Application Server (AS)/Feature Server (FS)

Trong đó Media Gateway là thành phần nằm trên lớp Media Layer,Signaling Gateway là thành phần ở trên cùng lớp với MGC; Media Server và

Application Server/Feature Server nằm trên lớp Application and Service Layer.Cách kết nối các thành phần trên được thể hiện ở hình sau:

Hình 2 3: Kết nối MGC với các thành phần khác của mạng thế hệ sau

Một Media Gateway Controller có thể quản lý nhiều Media Gateway.Hình trên chỉ minh họa 1 MGC quản lý 1 MG Và một Media Gateway có thểnối đến nhiều loại mạng khác nhau

2.4.1 Media Gateway Controller

MGC chính là thành phần chính của chuyển mạch mềm, và cũng thườngđược gọi là Softswitch, hay Call Agent Các chức năng chính của MGC đượcthể hiện trong hình sau:

Hình 2 4: Chức năng của khối điều khiển cổng phương tiện

Chú thích: CA-F và IW-F là 2 chức năng con của MGC-F CA-F đượckích hoạt khi MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi Và IW-F được kíchhoạt khi MGC-F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau.Riêng thực thể chức năng Inter Operator Manager có nhiệm vụ liên lạc, trao đổithông tin giữa các MGC với nhau Media Gateway Controller có nhiệm vụ tạocầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau bao gồm PSTN, SS7, IP

Các chức năng chính của Media Gateway Controller:

- Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên mộtMedia Gateway.

- Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của Media Gateway, SignalingGateway

- Trao đổi các bản tin cơ bản giữa 2 MG-F

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

- Xử lý bản tin liên quan QOS

- Phát hoặc nhận bản tin báo hiệu

- Định tuyến (bao gồm bảng định tuyến, phân tích số và dịch số)

- Tương tác với AS-F để cung cấp dịch vụ hay đặc tính cho người sửdụng

- Có thể quản lý các tài nguyên mạng (port, băng tần, )

Các giao thức Media Gateway Controller có thể sử dụng:

+ Quản lý cuộc gọi

+ Thực hiện định tuyến cuộc gọi

+ Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước CDR (CallDetail Record)

+ Điều khiển quản lý băng thông

+ Để thiết lập cuộc gọi: H.323, SIP

+ Điều khiển Media Gateway: MGCP, Megaco/H.248

+ Điều khiển Signaling Gateway: SIGTRAN (SS7)

+ Để truyền thông tin: RTP, RTCP

Các thành phần mạng của NGN liên lạc với nhau qua các giao thức đượcthể hiện trong hình sau:

Hình 2 5: Giao thức ứng dụng trong chuyển mạch mềm

2.4.2 Media Gateway (MG)

Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữliệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN Trong mạng PSTN, dữ liệuthoại được mang trên kênh DSO Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫuthoại cần được nén và đóng gói Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ sử lýtín hiệu số DSP (Digital Signal Processors ) thực hiện các chức năng: chuyểnđổi AD (Alalog to Digital ), nén mã thoại/audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng,

mã hoá, tía tạo tín hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF……

Các chức năng chính của Media Gateway:

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

+ Cung cấp khe thời gian hay tài nguyên xử lý tín hiệu số DSP ( DigitalSignal Processors ) dưới sự điều khiển của MGC Đồng thời quản lý tài nguyênDSP cho dịch vụ này.

+ Quản lý tài nguyên và kết nối

+ Cung cấp khả năng thay nóng các card hay DSP

+ Cho phép khả năng mở rộng MG như: Mở rộng cổng cards, các nút màkhông làm thay đổi các thành phần khác trên mạng

2.4.3 Signalling Gateway (SG):

Signalling Gateway tạo ra một chiếc cầu giữa mạng báo hiệu SS7 vớimạng IP dưới sự điều khiển của MGC SG làm cho Softswitch giống như mộtnút SS7 trong mạng báo hiệu SS7 Nhiệm vụ của SG là sử lý thông tin báohiệu

Các chức năng của Signalling Gateway:

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

+ Truyền thông tin báo hiệu giữa MGC và SG thông qua mạng IP

+ Cung cấp đường truyền dẫn cho thoại, dữ liệu và các mạng dữ liệukhác (thực hiện truyền dữ liệu là nhiệm vụ của MG)

+ Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho các dịch vụ viễnthông yêu cầu thời gian thực

2.4.4 Media Server:

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

lý các thông tin đặc biệt Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP vớihiệu suất cao nhất

Các chức năng của một Media Server:

+ Chức năng voicemail cơ bản

+ Hộp thư fax tích hợp các bản tin ghi âm trước (pre-recorded message)

+ Khả năng nhận tiếng nói (nếu có).

+ Khả năng hội nghị truyền hình (video conference)

+ Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text)

- Application Server (AS)/Feature Server (FS): Đặc tính là một server ởmức ứng dụng chứa một loạt các dịch vụ cả doanh nghiệp Vì hầu hết cácserver này tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúngkhông ràng buộc nhiều với softswith về việc phân chia hay nhóm các thànhphần ứng dụng

Các dịch vụ cộng thêm có thể trực thuộc Call Agent, hoặc cũng có thểthực hiện một cách độc lập Những ứng dụng này giao tiếp với Call Agentthông qua các giao thức như: SIP, H.323……Chúng thường độc lập với phầncứng nhưng lại yêu cầu truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng Chức năng của FS:Xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống

đa chuyển mạch

2.5 Các giao thức hoạt động:

Các giao thức có thể được sử dụng trong mạng NGN

Hình 2 6: Các giao thức hoạt động.

Các thành phần trong MGC có thể sử dụng nhiều giao thức cho các hoạtđộng của mình Trong khuôn khổ phần các giao thức chuyển mạch mềm củanày chỉ đề cập đến các giao thức sau: SIP (Session Initiation Protocol), MGCP(Media Gateway Control Protocol), và SIGTRAN (Signaling Transport) vàRTP (Real Time Transport Protocol)

2.5.1 SIP (Session Initiation Protocol)

- Tổng quan về SIP: SIP, được xây dựng bởi IETF, là một giao thức báohiệu điều khiển thuộc lớp ứng dụng dùng để thiết lập, điều chỉnh và kết thúcphiên làm việc của một hay nhiều người tham gia SIP là một giao thức đơngiản, dựa trên văn bản (text - based) được sử dụng để hỗ trợ trong việc cungcấp các dịch vụ thoại tăng cường qua mạng Internet

- Các chức năng của SIP:

SIP có các chức năng chính sau:

+ Xác định vị trí của người sử dụng (user location): Hay còn gọi là chứcnăng dịch tên (name translation) và xác định người được gọi Dùng để đảm bảocuộc gọi đến được người nhận dù họ ở đâu

+ Xác định khả năng của người sử dụng: Còn gọi là chức năng thươnglượng đặc tính cuộc gọi (feature negotiation) Dùng để xác định loại thông tin

và các loại thôngsố liên quan đến thông tin sẽ được sử dụng

+ Xác định sự sẵn sàng của người sử dụng: Dùng để xác định ngườiđược gọi có muốn tham gia vào kết nối hay không

+ Thiết lập cuộc gọi: Chức năng này thực hiện việc rung chuông, thiếtlập các thông số cuộc gọi của các bên tham gia kết nối

+ Xử lý cuộc gọi: Bao gồm chuyển và kết thúc cuộc gọi, quản lý nhữngngười tham gia cuộc gọi, thay đổi đặc tính cuộc gọi

-Các thành phần của SIP: Các thành phần chính của SIP bao gồm cácAgent và các Server:

+ User Agent Client (UAC): Còn được gọi là Calling User Agent Làmột ứng dụng khách (client) có chức năng khởi tạo một yêu cầu SIP

+ User Agent Server (UAS): Còn được gọi là Called User Agent Là mộtứng dụng chủ (server) dùng để liên lạc với người dùng khi nhận được yêu cầuSIP và sau đó trả đáp ứng về người sử dụng

+ Proxy Server: Là chương trình ứng dụng trung gian dùng để tạo yêucầu SIP Các yêu cầu này có thể được phục vụ ngay tại server hay được chuyểnsang server khác sau quá trình chuyển đổi tên.Proxy server biên dịch và có thểtạo lại bản tin yêu cầu trước khi chuyển tiếp bản tin đi

Có 2 loại proxy server: proxy server có nhớ (stateful) và không nhớ(stateless) Trong đó proxy server có nhớ là server có khả năng lưu trữ thông tin

về một yêu cầu và đáp ứng của Locationl Registration Server:Là server đượccác server còn lại sử dụng để lấy thông tin về vị trí của người được gọi

Redirect Server: Là server nhận yêu cầu SIP, sau đó tiến hành dịch địachỉ nhận từ người dùng sang địa chỉ mới và gởi trả về ứng dụng khách

- Các phương thức sử dụng:

Đó là các phương thức sau:

+ INVITE: Dùng để mời một user hay một dịch vụ tham gia vào phiênkết nối

+ ACK: Cho biết ứng dụng khách đã nhận được yêu cầu INVITE

+ Được sử dụng khi có yêu cầu đối với server về việc xác định đặc tínhcuộc gọi

+ BYE: UAC thông báo cho server kết thúc cuộc gọi

+ CANCEL: Hủy bỏ yêu cầu vừa gởi

+ REGISTER: ứng dụng khách đăng kí địa chỉ với SIP server