He thong softswicth trong mạng NGN

Sự phát triển của công nghệ viễn thông cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng dẫn đến sự ra đời công nghệ mạng thế hệ mới NGN (Next Generation Network). NGN là một mạng có kiến trúc đồng nhất, có khả năng hội tụ, tích hợp với các công nghệ và dịch vụ viễn thông tốc độ cao đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu. NGN cho phép các nhà khai thác viễn thông chi phí đầu tư thấp nhưng có khả năng thu lợi nhuận cao. Một trong những công nghệ nền tảng của NGN là công nghệ chuyển mạch mềm Softswitch. Softswitch là hệ thống phần mềm điều khiển phân tán đảm bảo khả năng điều khiển cuộc gọi và xử lý báo hiệu trong mạng thế hệ mới. Vì thế việc nghiên cứu phần này là hết sức quan trọng và có ý nghĩa. Đó cũng là mục đích của đồ án này. Đặc biệt đồ án sẽ đi sâu vào tìm hiều cụ thể về vai trò, kiến trúc, chức năng của chuyển mạch mềm Softswitch trong mạng thế hệ mới.

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian tìm hiểu và thực hiện, đồ án của em đã cơ bản được hoànthành, để đạt được kết quả này em đã hết sức cố gắng và nhận được sự giúp đỡ củathầy cô và bạn bè

Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô đã cung cấp những kiến thức cơ bản để

em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Đặc biệt là thầy giáo Ks Đỗ Đình Lực

đã hướng dẫn em trong suốt thời gian qua

Mặc dù đã hoàn thành, nhưng do khả năng còn hạn chế nên bản báo cáo của

em còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn đểbản báo cáo của em được hoàn thiện

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan rằng, nội dung của đồ án là kết quả của quá trình tìm hiểu vànghiên cứu thực sự của bản thân, dựa trên cơ sở nghiên cứu lí thuyết, kiến thứcchuyên ngành dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Đỗ Đình Lực

Nếu lời cam đoan trên không đúng sự thật em xin chịu toàn bộ trách nhiệm

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Thị Hương

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Từ viết

tắt

Tên đầy đủ và mô tả

ACF Admission Confirm - Xác nhận

ACK Acknowlodgment - Báo nhận

A-F Acouting – Function - Chức năng tính cước

AGW Acceess Gateway – Cổng truyền thông truy nhập

API Application Programming Interface - Giao diện lập trình ứng dụng

AS Application Server - Máy chủ ứng dụng

AS-F Application Server Function - Chức năng máy chủ ứng dụng

ATM Asynchornous Tranfer Mode - Chế độ truyền tải không đồng bộBICC Bearer Independent Call Control – Giao thức điều khiển cuộc gọi

tệp tin

CAS Channel Associated Signalling - Báo hiệu kênh chung

DNS Domain Name Server - Tên miền máy chủ

DSP Digital Signal Processors - Bộ xử lý tín hiệu số

IETF Internet Engineering Task Force - Uỷ ban tư vấn kĩ thuật Internet

IN Intelligent Network - Mạng thông minh

ISDN Intergrated Services Digital Network - Mạng số tích hợp đa dịch vụISP Internet Service Provider - Nhà cung cấp dịch vụ Internet

IW-F Interworking Function - Chức năng liên kết mạng

MCU Multi-point Control Unit - Khối điều khiển đa điểm

MGC-F MGC Function - Chức năng MGC

MG-F MG Function - Chức năng MG

MTP Message Tranfer Part - Phần truyền tải bản tin

NGN Next Generation Network - Mạng thế hệ mới

PRI Primary Rate Interface - Giao diện tốc độ bít cơ sở

PSTN Public Switched Telephony Network - Mạng điện thoại công cộngQoS Quality of Service - Chất lượng dịch vụ

RAS Remote Access Server - Máy chủ truy nhập từ xa

SG Signalling Gateway - Cổng báo hiệu

SIP Session Initiation Protocol - Giao thức khởi tạo phiên

SIGTRA

N

Signalling Transport - Truyền tải báo hiệu

TDM Time Division Multiplexing - Ghép kênh phân chia theo thời gianTGW Trunk Gateway - Cổng trung kế

UDP User Datagram Protocol - Giao thức gói tin nguòi sử dụng

VoIP Voice over IP - Thoại qua IP

VPN Virtual Private Network - Mạng riêng ảo

WDM Warelength Division Multiplexing - Ghép kênh phân chia theo bước

sóng

xDSL x Digital Subcriber Line Đuờng dây thuê bao số

LỜI MỞ ĐẦU

Sự phát triển của công nghệ viễn thông cùng với sự gia tăng nhu cầu của kháchhàng dẫn đến sự ra đời công nghệ mạng thế hệ mới NGN (Next Generation Network).NGN là một mạng có kiến trúc đồng nhất, có khả năng hội tụ, tích hợp với các côngnghệ và dịch vụ viễn thông tốc độ cao đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu.NGN cho phép các nhà khai thác viễn thông chi phí đầu tư thấp nhưng có khả năng thulợi nhuận cao

Một trong những công nghệ nền tảng của NGN là công nghệ chuyển mạch mềm Softswitch Softswitch là hệ thống phần mềm điều khiển phân tán đảm bảo khả năngđiều khiển cuộc gọi và xử lý báo hiệu trong mạng thế hệ mới Vì thế việc nghiên cứuphần này là hết sức quan trọng và có ý nghĩa Đó cũng là mục đích của đồ án này Đặcbiệt đồ án sẽ đi sâu vào tìm hiều cụ thể về vai trò, kiến trúc, chức năng của chuyểnmạch mềm - Softswitch trong mạng thế hệ mới

-Đồ án tốt nghiệp của em trình bày về “Hệ thống Softswitch trong mạng NGN”.

Bài báo cáo của em gồm nhưng nội dung sau:

để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn

Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Ks Đỗ Đình Lực – Bộ môn tin học viễn

thông đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN

1.1 Khái niệm

Mạng viễn thông thế hệ mới (NGN- Next Generation Network) đang là xuhướng ở nhiều nước trên thế giới do các tính chất tiên tiến của nó như: Hội tụ cácloại tín hiệu, mạng đồng nhất và băng thông rộng Tại Việt Nam, lĩnh vực viễn thôngđang phát triển mạnh và nhu cầu người dùng về các loại hình dịch vụ mới ngày càngcao

NGN là mạng hội tụ cả thoại, video và dữ liệu trên cùng một hạ tầng cơ sởdựa trên nền tảng IP, làm việc trên cả phương tiện truyền thông vô tuyến và hữutuyến NGN là sự tích hợp cấu trúc mạng hiện tại với cấu trúc mạng đa dịch vụ dựatrên cơ sở hạ tầng có sẵn, với sự hợp nhất của các hệ thống quản lí và điều khiển.Các ứng dụng cơ bản bao gồm: Thoại, hội nghị truyền hình và tin nhắn hợp nhất nhưvoice mail, email và fax mail, cùng nhiều dịch vụ tiềm năng khác

Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấpthiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược pháttriển NGN Song vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể nào chính xác cho mạng NGN

Do đó, định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể hoàn toàn bao hàm hết ýnghĩa của mạng thế hệ mới

Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạchgói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN ra đời là mạng có cơ sở hạ tầngthông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ một cách

đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động.Như vậy, có thể xem NGN là sự tích hợp mạng PSTN dựa trên kỹ thuật TDM vàmạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật IP/ATM Nó có thể truyền tải tất cả cácdịch vụ vốn có của PSTN đồng thời có thể cung cấp cho mạng IP một lượng lưu dữliệu lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là

sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và côngnghệ gói, giữa mạng cố định và di động Điều đáng quan tâm là làm thế nào để cóthể tận dụng hết lợi thế của sự hội tụ này.

Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển 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 côngcộng hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại, truyền dữliệu thông tin và video đã được vận chuyển trên các mạng chồng lấn, tách rời đượctriển khai để có thể đáp ứng được nhu cầu này Do vậy, một sự chuyển đổi sang hệthống mạng chuyển mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi và trở thành nguồntạo ra lợi nhuận chính Cùng với sự bùng nổ của Internet trên toàn cầu, rất nhiều khảnăng mạng thế hệ mới sẽ dựa trên giao thức IP Tuy nhiên, thoại vẫn là một dịch vụquan trọng và do đó những thay đổi này dẫn đến yêu cầu thoại chất lượng cao quaIP

1.2 Đặc điểm của NGN

• Sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm (Softswitch) thay thế các thiết bịchuyển mạch phần cứng (Hardware) cồng kềnh Các mạng của từng dịch vụriêng rẽ được kết nối với nhau thông qua sự điều khiển của một thiết bị tổngđài duy nhất

• Mạng hội tụ thoại và số liệu, cố định và di động: Các loại tín hiệu đượctruyền tải theo kỹ thuật chuyển mạch gói, xu hướng sắp tới đang tiến lên sửdụng mạng IP với kĩ thuật QoS như MPLS

• Mạng băng thông rộng cung cấp đa dịch vụ: Mạng truyền dẫn quang với côngnghệ WDM (Wavelength Division Multiplexing) hay DWDM (Dense

Wavelength Division Multiplexing)

1.3 Cấu trúc và các thành phần chức năng của mạng NGN

Hình 1.1 Cấu trúc phân lớp của mạng NGN

Lớp truy nhập dịch vụ: Lớp này cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu

cuối và mạng đường trục qua cổng giao tiếp MGC thích hợp Mạng NGN kết nối tớihầu 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, điện thoại số PSTN, di động vôtuyến, di động vệ tinh, vô tuyến cố định, VoiIP… Các thiết bị truy nhập cung cấpcác kết nối với các thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng,

cáp quang hoặc thông qua môi trường vô tuyến (thông tin di động, vệ tinh, truy nhập

vô tuyến cố định…)

Lớp truyền thông: Bao gồm các nút chuyển mạch (ATM+IP) và các hệ

thống truyền dẫn (SDH, WDM) Lớp này có khả năng tương thích các kĩ thuật truynhập khác với các kĩ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đường trục Haynói cách khác lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (PSTN,FramRelay, LAN, vô tuyến…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trênmạng lõi và ngược lại Nhờ đó, thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộcgọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của các thiết bị điềukhiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển

Lớp điều khiển: Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành

phần chính là Softswitch còn gọi là Media Gateway Contronller hay Call Agent,được kết nối với các thành phần khác nhằm để kết nối cuộc gọi hay quản lí địa chỉ

IP như: SGW (Signaling Gateway), MS (Media Server), FS (Feature Server), AS(Application Server)

- Định tuyến lưu lượng giữa các khối chuyển mạch.

- Thiết lập yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, điềukhiển sắp xếp các nhãn giữa các giao diện cổng

- Phân bố lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối và thực hiệngiám sát điều khiển để đảm bảo QoS

- Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối với media Thống

kê và ghi lại các thông số về chi tiết cuộc gọi, đồng thời thực hiện các cảnhbáo

- Thu nhận thông tin báo hiệu từ các cổng và chuyển thông tin này đến cácthành phần thích hợp trong lớp điều khiển

- Quản lí bảo dưỡng các tuyến kết nối thuộc phạm vi điều khiển Thiết lập quản

lí các luồng yêu cầu đối với chức năng dịch vụ trong mạng Báo hiệu với cácthành phần ngang cấp

Các chức năng như quản lí, chăm sóc khách hàng, tính cước cũng được tíchhợp trong lớp điều khiển

Lớp ứng dụng/dịch vụ: Lớp này cung cấp các dịch vụ có băng thông khác

nhau và ở nhiều mức độ Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng này liên kết với lớpđiều khiển thông qua các giao diện mở API Nhờ giao diện mở này mà nhà cung cấpdịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên

mạng Trong mơi trường phát triển cạnh tranh sẽ cĩ rất nhiều thành phần tham giakinh doanh trong lớp này

Lớp ứng dụng dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như: Các dịch vụthoại, VPN cho thoại và số liệu, video theo yêu cầu, dịch vụ đa phương tiện, thươngmại điện tử, các trị chơi trên mạng thời gian thực Bên cạch đĩ cịn các dịch vụmạng thơng minh IN (Intelligent Network), trả tiền trước, dịch vụ giá trị gia tăngInternet cho khách hàng thơng qua lớp điều khiển…

Lớp quản lí: Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên Các chức năng

quản lí được chú trọng là: Quản lí mạng, quản lí dịch vụ, quản lí kinh doanh

1.4.2 Các thành phần trong mạng NGN

Lớ p truy nhậ p và truyề n dẫ n Lớ p truyề n thô ng Lớ p điề u khiể n Lớ p ứ ng dụng

Media Gateway

Softswitch hay Media Gateway Controller

Gateway) nằm ở biên của mạng trục Thiết bị quan trọng nhất của NGN làSoftswitch nằm ở tâm của mạng trục (hay còn gọi làm mạng lõi) Softswitch điềukhiển các chức năng chuyển mạch và định tuyến qua các giao thức Hình 1.5 liệt kêchi tiết các thành phần NGN cùng với các đặc điểm kết nối của nó đến mạng côngcộng (PSTN).

Call Agent (vì chức năng điều khiển cuộc gọi) hoặc Media Gateway Controller –MGC (vì chức năng điều khiển cổng truyền thông Media Gateway).

Thiết bị Softswitch có khả năng tương tác với mạng PSTN thông qua cáccổng báo hiệu (Signalling Gateway) và cổng truyền thông (Media Gateway).Softswitch điều khiển cuộc gọi thông qua các báo hiệu, có hai loại chính:

- Ngang hàng (peer- to- peer): Giao thức giữa Softswitch và Softswitch, giaothức sử dụng là BICC hay SIP

- Điều khiển truyền thông: Giao thức giữa Softswitch và Gateway, giao thức sửdụng là MGCP hay Megaco/H.248

• Cổng truyền thông

Nhiệm vụ của cổng truyền thông (MG – Media Gateway) là chuyển đổi việctruyền thông từ một định dạng truyền dẫn này sang một định dạng khác, thôngthường là từ dạng mạch (circuit) sang dạng gói (packet) hoặc từ dạng mạchanalog/ISDN sang dạng gói Việc chuyển đổi này được điều khiển bằng Softswitch

MG thực hiện việc mã hóa, giải mã và nén dữ liệu

Ngoài ra, MG còn hỗ trợ các giao tiếp với mạng điện thoại truyền thống(PSTN) và các giao thức khác như CAS (Channel Associated Signalling) và ISDN.Vậy MG cung cấp phương tiện truyền thống để truyền tải thoại, dữ liệu, fax và hìnhảnh giữa mạng truyền thống PSTN và mạng IP

• Cổng truy nhập

Cổng truy nhập (AG – Access Gateway) là một dạng của MG Nó có khảnăng giao tiếp với máy PC, thuê bao của mạng PSTN, xDSL và các giao tiếp vớimạng gói IP qua giao tiếp STM Mạng hiện nay, lưu lượng thoại từ thuê bao đượckết nối đến tổng đài chuyển mạch PSTN khác bằng giao tiếp V5.2 thông qua cổngtruy nhập Tuy nhiên, trong NGN cổng truy nhập được điều khiển từ Softswitch qua

giao thức MGCP hay Megaco/H.248 Lúc này, lưu lượng thoại từ thuê bao sẽ đượcđóng gói và kết nối vào mạng IP.

• Cổng báo hiệu

Cổng báo hiệu (Signalling Gateway – SG) đóng vai trò như cổng giao tiếpgiữa mạng báo hiệu số 7 (SS7 – Signalling System 7) và được quản lí bởi thiết bịSoftswitch trong mạng IP Cổng SG đòi hỏi một đường kết nối vật lí đến mạng SS7

và phải sử dụng các giao thức phù hợp SG tạo ra một cầu nối giữa mạng SS7 vàmạng IP, dưới sự điều khiển của Softswitch SG làm cho softswitch giống như mộtđiểm nút bình thường trong mạng SS7 Lưu ý rằng SG chỉ điều khiển SS7, còn MGđiều khiển các mạch thoại thiết lập bởi cơ chế SS7

• Mạng trục IP

Mạng trục được thể hiện là mạng IP kết hợp công nghệ ATM hoặc MPLS.Vấn đề sử dụng ATM hay MPLS còn đang tách thành hai xu hướng Các dịch vụ vàứng dụng trên NGN được quản lí và cung cấp bởi các máy chủ dịch vụ (server) Cácmáy chủ này hoạt động trong mạng thông minh (IN – Intelligent Network) và giaotiếp với mạng PSTN thông qua SS7

1.5 Các công nghệ được áp dụng cho mạng NGN

Ngày nay các yêu cầu ngày càng tăng về số lượng và chất lượng dịch vụ đãthúc đẩy nhanh chóng sự phát triển của thị trường công nghệ điện tử - tin học – viễnthông Nhưng xu hướng phát triển đã và đang tiếp cận nhau, đan xen lẫn nhau nhằmcho phép mạng lưới thỏa mãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàng trong tương lai.Các công nghệ áp dụng trong mạng NGN như: IP, ATM, IP over ATM và MPLS

1.5.1 Công nghệ IP

IP là giao thức chuyển tiếp gói tin Việc chuyển tiếp gói tin được thực hiện theo

cơ chế phi kết nối IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu truyền tin, cơ cấu địnhtuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận,

địa chỉ này là duy nhất trong toàn mạng và có đầy đủ thông tin cần thiết cho việcchuyển gói tin đến đích.

Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút mạng Do vậy,

cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về poto mạng, thông tin vềnguyên tắc truyền tin và nó phải hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút.Kết quả tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong bảng định tuyến (Forwartingtable) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể chuyển gói tin đến hướng đích.Dựa vào bảng chuyển tin, cơ cấu truyền tin chuyển mạch các gói IP hướng tới đích.Phương thức chuyển tin truyền thống là từng chặng một Phương thức này yêu cầukết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau Sựkhông nhất quán của kết quả sẽ dẫn tới việc chuyển gói tin sai hướng, điều này dẫntới việc mất gói tin

Kiểu chuyển tiếp từng chặng ảnh hưởng đến khả năng của mạng Ví dụ như,nếu các gói tin chuyển đến cùng một địa chỉ đi qua cùng một nút thì chúng sẽ đượctruyền cùng một tuyến tới đích Điều này khiến cho mạng không thể thực hiện đượcmột số chức năng như định tuyến theo đích, theo dịch vụ Tuy nhiên, phương thứcnày định tuyến và chuyển gói tin này nâng cao độ tin cậy cũng như khả năng mởrộng của mạng Giao thức định tuyến động cho phép mạng phản ứng lại với những

sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được về sự thay đổi poto mạng thôngqua việc cập nhật lại thông tin về trạng thái kết nối

Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mởrộng cao Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện ở phương thức địnhtuyến theo từng chặng Mặt khác, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ

1.5.2 ATM

Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói, thông tinđược nhóm vào các gói tin có chiều dài cố định, trong đó vị trí của gói không phụ

thuộc vào đồng hồ đồng bộ mà dựa trên nhu cầu bất kỳ của kênh cho trước Cácchuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau.ATM có hai đặc điểm quan trọng :

- Thứ nhất ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bàoATM , các tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến độngtrễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng sẽ tạo điều kiện choviệc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn

- Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằmgiúp cho việc định tuyến được dễ dàng

ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm Nó là công nghệ chuyển mạchhướng kết nối Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khithông tin được gửi đi ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặcthiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu Mặt khác, ATM không thực hiện địnhtuyến tại các nút trung gian Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi traođổi dữ liệu và được giữ cố định trong suốt thời gian kết nối Trong quá trình thiết lậpkết nối, các tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nối một nhãn Việc này thựchiện hai điều: Dành cho kết nối một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bàotại mỗi tổng đài Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về cáckết nối đang hoạt động đi qua tổng đài Điều này khác với thông tin về toàn mạngchứa trong bảng chuyển tin của router dùng IP

Quá trình chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển góitin qua router Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell

có kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều

so với của IP router và việc này được thực hện trên các thiết bị phần cứng chuyêndụng Do vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của IProuter truyền thống

1.5.3 IP over ATM

Hiện nay, trong xây dựng mạng IP, có đến mấy loại kỹ thuật, như IP over SDH/SONET, IP over WDM và IP over Fiber Còn kỹ thuật ATM, do có các tính năng nhưtốc độ cao, chất lượng dịch vụ (QoS), điều khiển lưu lượng, mà các mạng lưới dùng

bộ định tuyến truyền thống chưa có, nên đã được sử dụng rộng rãi trên mạng đườngtrục IP Mặt khác, do yêu cầu tính thời gian thực còn tương đối cao đối với mạnglưới, IP over ATM vẫn là kỹ thuật được chọn trước tiên hiện nay Cho nên việcnghiên cứu đối với IP over ATM vẫn còn rất quan trọng Mà MPLS chính là sự cảitiến của IP over ATM kinh điển, cho nên ở đây chúng ta cần nhìn lại một chút vềhiện trạng của kỹ thuật IP over ATM

IP over ATM truyền thống là một loại kỹ thuật kiểu xếp chồng, nó xếp IP (kỹthuật lớp 3) lên ATM (kỹ thuật lớp 2), giao thức của hai tầng hoàn toàn độc lập vớinhau, giữa chúng phải nhờ một loạt giao thức (như NHRP, ARP…) nữa mới đảmbảo nối thông Điều đó hiện nay trên thực tế đã được ứng dụng rộng rãi Nhưngtrong tình trạng mạng lưới được mở rộng nhanh chóng, cách xếp chồng đó cũng gây

ra nhiều vần đề cần xem xét lại

Trước hết, vấn đề nổi bật nhất là trong phương thức chồng xếp, phải thiết lậpcác liên kết PVC tại N điểm nút, tức là cần thiết lập mạng liên kết Như thế có thể sẽgây nên vấn đề bình phương N, rất phiền phức, tức là khi thiết lập, bảo dưỡng, gỡ bỏ

sự liên kết giữa các điểm nút, số việc phải làm ( như số VC, lượng tin điều khiển)đều có cấp số nhân bình phương của N điểm nút Khi mà mạng lưới ngày càng rộnglớn, chi phối kiểu đó sẽ làm cho mạng lưới quá tải

Thứ hai là phương thức xếp chồng sẽ phân cắt cả mạng lưới IP over ATM ralàm nhiều mạng logic nhỏ (LIS), các LIS trên thực tế đều là ở trong một mạng vật

lý Giữa các LIS dùng bộ định tuyến trung gian để liên kết, điều này sẽ có ảnhhưởng đến việc truyền nhóm gói tin giữa các LIS khác nhau Mặt khác, khi lưu

lượng rất lớn, những bộ định tuyến này sẽ gây hiện tượng nghẽn cổ chai đối vớibăng rộng

Hai điểm nêu trên đều làm cho IP over ATM chỉ có thể dùng thích hợp chomạng tương đối nhỏ, như mạng xí nghiệp, nhưng không thể đáp ứng được nhu cầucủa mạng đường trục Internet trong tương lai Trên thực tế, hai kỹ thuật này đangtồn tại vấn đề yếu kém về khả năng mở rộng thêm

Thứ ba là trong phương thức chồng xếp IP over ATM vẫn không có cách nàođảm bảo QoS thực sự

Thứ tư, vốn khi thiết kế hai loại kỹ thuật IP và ATM đều làm riêng lẻ, khôngxét gì đến kỹ thuật kia, điều này làm cho sự nối thông giữa hai bên phải dựa vào mộtloạt giao thức phức tạp, cùng với các bộ phục vụ xử lý các giao thức này Cách làmnhư thế có thể gây ảnh hưởng không tốt đối với độ tin cậy của mạng đường trục.Các kỹ thuật MPOA (Multiprotocol over ATM – đa giao thức trên ATM)LANE (LAN Emulation – Mô phỏng LAN) cũng chính là kết quả nghiên cứu để giảiquyết các vấn đề đó, nhưng các giải thuật này đều chỉ giải quyết được một phần cáctồn tại, như vấn đề QoS chẳng hạn Phương thức mà các kỹ thuật này dùng vẫn làphương thức chồng xếp, khả năng mở rộng vẫn không đủ Hiện nay đã xuất hiệnmột loại kỹ thuật IP over ATM không dùng phương thức xếp chồng, mà dùngphương thức chuyển mạch nhãn, áp dụng phương thức tích hợp Kỹ thuật này chính

là cơ sở của MPLS

1.5.4 MPLS

Đối với các nhà thiết kế mạng, sự phát triển nhanh chóng, sự mở rộng khôngngừng của mạng Internet, sự tăng vọt của lượng dịch vụ cũng như sự phức tạp củacác loại hình dịch vụ, đã dần dần làm cho mạng viễn thông hiện tại không còn đápứng được Một mặt, các nhà khai thác khó kiếm được lợi nhuận, nhưng mặt khác thìthuê bao lại quan tâm là giá cả quá cao, tốc độ quá chậm Thị trường bức bách đòi

hỏi có một mạng tốc độ cao hơn, giá cả thấp hơn Đây là nguyên nhân căn bản để rađời một loạt các kỹ thuật mới, trong đó có MPLS.

Bất kể kỹ thuật ATM từng được coi là nền tảng của mạng số đa dịch vụ băngrộng (B-ISDN), hay là IP đạt thành công lớn trên thị trường hiện nay, đều tồn tạinhược điểm khó khắc phục được Sự xuất hiện của MPLS – kỹ thuật chuyển mạchnhãn đa giao thức đã giúp chúng ta có được sự chọn lựa tốt đẹp cho cấu trúc mạngthông tin tương lai Phương pháp này đã dung hợp một cách hữu hiệu năng lực điềukhiển lưu lượng của thiết bị chuyển mạch với tính linh hoạt của bộ định tuyến Hiệnnay càng có nhiều người tin tưởng một cách chắc chắn rằng MPLS sẽ là phương án

lý tưởng cho mạng đường trục trong tương lai

MPLS tách chức năng của IP router làm hai phần riêng biệt : Chức năngchuyển gói tin và chức năng điều khiển Phần chức năng chuyển gói tin, với nhiệm

vụ gửi gói tin giữa các router, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như ATM.Trong MPLS, nhãn là một số có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng

Kỹ thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của một gói tin trong một bảngcác nhãn để xác định tuyến của gói tin và nhãn mới của nó Việc này đơn giản hơnnhiều so với việc xử lý gói tin theo kiểu thông thường, do vậy cải thiện được khảnăng của thiết bị Các router sử dụng kỹ thuật này được gọi là LSR (Label SwitchRouter)

Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớpmạng với nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR và thủ tục gán nhãn để chuyểnthông tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc chuyển mạch MPLS có thểhoạt động được với các giao thức định tuyến Internet khác như OSPF (OpenShortest Path First) và BGP (Border Bateway Protocol) Do MPLS hỗ trợ việc điềukhiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố định, việc đảm bảo chất lượng dịch

vụ của các tuyến là hoàn toàn khả thi Đây là một điểm vượt trội của MPLS so vớicác định tuyến cổ điển

Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế chuyển tuyến (fast rerouting) Do MPLS làcông nghệ chuyển mạch hướng kết nối, khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyềnthường cao hơn các công nghệ khác Trong khi đó, các dịch vụ tích hợp mà MPLSphải hỗ trợ lại yêu cầu dung lượng cao Do vậy, khả năng phục hồi của MPLS đảmbảo khả năng cung cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ cấu khôi phục lỗicủa lớp vật lý bên dưới.

Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng khiến cho việc quản lý mạng được

dễ dàng hơn Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các gói tinthuộc một FEC có thể được xác định bởi một giá trị của nhăn Do vậy, trong miềnMPLS, các thiết bị đo lưu lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại các gói tin.Lưu lượng đi qua các tuyến chuyển mạch nhãn (LSP) được giám sát một cách dễdàng dùng RTFM ( Real-Time Flow Measurement) Bằng cách giám sát lưu lượngtại các LSR, nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng cóthể được xác định nhanh chóng Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương phápnày không đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ (ví dụ như trễ từđiểm đầu đến điểm cuối của miền MPLS)

Tóm lại, MPLS là một công nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng Với tính chất cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng nâng cao chất lượng dịch

vụ của mạng IP truyền thống Bên cạnh đó, thông lượng của mạng sẽ được cải thiện một cách rõ rệt Tuy nhiên, độ tin cậy là một vấn đề thực tiễn có thể khiến việc triển khai MPLS trên mạng Internet bị chậm lại

CHƯƠNG 2 SOFTSWITCH TRONG MẠNG NGN 2.1 Sự ra đời của Softswitch

Trong tương lai, mạng thế hệ mới sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng là mạnggói Vì vậy việc chuyển từ mạng viễn thông hiện tại lên mạng thế hệ mới phải đượctrải qua nhiều giai đoạn Do PSTN hiện nay vẫn hoạt động tốt và cũng cấp dịch vụkhá tin cậy (99.999%) nên việc chuyển cả mạng truy nhập và mạng lõi của PSTNthành mạng gói là rất tốn kém Để tận dụng cơ sở hạ tầng của PSTN và ưu điểm củachuyển mạch gói, cấu hình mạng NGN bao gồm chuyển mạch kênh và chuyển mạchgói được thể hiện như hình sau:

Hình 2.1 Mô hình tổng quát

Theo hình trên, tổng đài cấp 5 (tổng đài nội hạt) dùng chuyển mạch kênh(Circuit – Switched Local – Exchange) thể hiện qua phần mạng PSTN vẫn được sửdụng Như đã biết, phần phức tạp nhất trong những tổng đài này chính là phần mềm

xử lí cuộc gọi Phần mềm này chạy trên một bộ xử lí chuyên dụng được tích hợp sẵn

với phần cứng vật lí chuyển mạch kênh Hay nói cách khác, phần mềm sử dụngtrong các tổng đài nội hạt phụ thuộc vào phần cứng của tổng đài Điều đó gây khókhăn cho việc tích hợp mạng PSTN và mạng chuyển mạch gói khi xây dựng NGN.Giải pháp có thể thực thi là tạo ra một thiết bị lai (Hybrid Device) có thể chuyểnmạch thoại ở cả dạng kênh và dạng gói với sự tích hợp của phần mềm xử lí gọi.Điều này được thực hiện bằng cách tách riêng chức năng xử lý cuộc gọi khỏi chứcnăng chuyển mạch vật lí Thiết bị đó chính là bộ điều khiển cổng phương tiện MGC

sử dụng chuyển mạch mềm - Softswitch Hay Softswitch là thiết bị thực hiện việc

xử lí cuộc gọi trong mạng NGN

Việc phân tích chức năng điều khiển cuộc gọi và dịch vụ từ mạng truyền tảinằm dưới là giải pháp cho mạng dựa trên chuyển mạch mềm Hỗ trợ các giao diệnbáo hiệu chuẩn sẽ cung cấp kết nối liền mạch giữa PSTN truyền thống và các mạngcông cộng thế hệ mới, đảm bảo việc phát triển mềm dẻo cho các hệ thống Thoại quachuyển mạch gói, mạng chuyển tiếp khung và mạng tế bào thể hiện một thị trường

to lớn, tạo ra cơ hội cho các nhà kinh doanh và khai thác

Hình 2.2 Ví dụ về Softswitch trong mạng

Softswitch cho phép kết nối giữa Internet, các mạng vô tuyến, các mạng cáp vàcác mạng điện thoại truyền thống Hình 2.2 giới thiệu về sự hội tụ mạng có thể đạtđược nhờ sử dụng chuyển mạch mềm Chuyển mạch mềm cho phép mạng điện thoạithông tin với thế giới Internet Phương thức kết nối, hệ thống đánh số danh bạ vàphương thức tính cước của thế giới thoại sẵn có đối với mạng khác (gồm cả Internet)

sử dụng Softswitch

Mạng điện thoại truyền thống sử dụng các chuyển tiếp cấp 5 và cấp 4 theo kĩthuật ghép kênh theo thời gian (TDM) để truyền dữ liệu thoại Đồng thời cũng sửdụng mạng báo hiệu SS7 để thực hiện việc thiết lập, giải phóng cuộc gọi và cùng cácchức năng khác Mạng điện thoại truyền thống được tích hợp với mạng IP nhờ sửdụng các thành phần nào đó của chuyển mạch mềm, gồm có các cổng phương tiện(MG) (chuyển mạch dữ liệu thoại giữa các mạng khác nhau) và các cổng báo hiệu(SG) (chuyển dữ liệu báo hiệu cuộc gọi giữa các mạng khác nhau) Điển hình làmạng IP được sử dụng để xử lí dữ liệu thoại Mạng IP cũng giống như mạng Internetcông cộng, ngoại trừ việc cung cấp chất lượng dịch vụ cho dữ liệu thoại, thườngđược thực hiện với công nghệ IP qua ATM (IP over ATM)

Hầu hết Softswitch được triển khai hỗ trợ ở các tổng đài cấp 4 (Toll), cấp 5(tổng đài nội hạt) và các dịch vụ giá trị gia tăng có liên quan Với sự phát triển củakinh tế, Internet và thương mại điện tử, các yêu cầu dịch vụ từ các nhà điều hànhmạng, các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP), các nhà cung cấp dịch vụ mạng(NSP) và các nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng (ASP) đang hợp nhất Khả năng tíchhợp thông tin và các dịch vụ qua các mạng khác nhau làm cho chuyển mạch mềmthu hút các thương doanh và các ứng dụng

2.2 Khái niệm

Softswitch (chuyển mạch mềm) là khái niệm tương đối mới, xuất hiện lần đầutiên vào khoảng năm 1995 Hiện nay, khái niệm về chuyển mạch mềm có nhiều kháiniệm khác nhau, tùy thuộc vào từng hãng viễn thông

ISC là tổ chức đại diện cho các nhà đứng đầu công nghệ, các nhà sản xuất thiết

bị viễn thông ITU và IETF ISC định nghĩa chuyển mạch mềm là tập hợp các côngnghệ cho phép các dịch vụ viễn thông thế hệ mới dựa trên các tiêu chuẩn mở Đây làđiểm khác biệt so với mô hình truyền thông các dịch vụ, điều khiển cuộc gọi vàphần cứng truyền tải là độc quyền

Theo hãng Mobile IN, chuyển mạch mềm là ý tưởng về việc tách phần cứngmạng ra khỏi phần mềm mạng

Theo hãng Nortel, chuyển mạch mềm chính là thành phần quan trọng nhất củamạng thế hệ mới Chuyển mạch mềm là một phần mềm theo mô hình mới, có thểthực hiện những chức năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống.Chuyển mạch mềm có thể tích hợp thông tin thoại, số liệu và video Nó có thể phiêndịch giao thức giữa các mạng khác nhau

Theo CopperCom, chuyển mạch mềm là tên gọi dùng cho phương pháp tiếpcận mới trong chuyển mạch thoại, có thể giúp giải quyết được các thiếu sốt của cácchuyển mạch trong các tổng đài nội hạt truyền thống

Thực chất của khái niệm chuyển mạch mềm chính là phần mềm thực hiện chứcnăng xử lí cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch, có khả năng truyền tải nhiều loạithông tin với các giao thức khác nhau Chức năng xử lí cuộc gọi bao gồm: Địnhtuyến cuộc gọi và quản lí, xác định và thực thi các đặc tính cuộc gọi

Theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng chuyển mạch vật lí được thựchiện bởi cổng phương tiện (MG), còn xử lí cuộc gọi là chức năng của bộ điều khiểncổng phương tiện (MGC) Hai chức năng này là một giải pháp tốt nhất vì:

- Cho phép có một giải pháp phần mềm chung đối với việc xử lí cuộc gọi Vàphần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạngchuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói (áp dụng được với các dạng gói

và các môi trường truyền dẫn khác nhau)

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

- Cho phép các phần mềm thông minh của các nhà cung cấp dịch vụ điều khiển

từ xa thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng, một yếu tố quan trọngtrong việc khai thác tiềm năng của mạng tương lai

Nói chung lại, Softswitch là:

- Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói (như VoIP) vàkhông chuyển mạch trực tiếp các cuộc gọi PSTN (mặc dù có thể hỗ trợ đầucuối tương tự như điện thoại thông thường)

- Phần mềm hệ thống chạy trên máy chủ có kiến trúc mở (Sun, Intel…)

- Có giao diện lập trình mở

- Hỗ trợ đa dịch vụ từ thoại, fax, cuộc gọi video đến tin nhắn…

Thuật ngữ Softswitch được sử dụng như một tên sản phẩm của thành phầnchính thực hiện kết nối cuộc gọi như Call Agent hay bộ điều khiển cổng phương tiệnMGC

2.3 Lợi ích của Softswitch

Softswitch trong mạng NGN giúp cho việc thực hiện, khai thác, vận hành bảodưỡng mạng một cách dễ dàng, hiệu quả Sau đây là các lợi ích đối với các nhà khaithác dịch vụ và người sử dụng

• Doanh thu

Công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch thế hệ mới cho ra đời những dịch

vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới với nhiều ứng dụng thoại, số liệu và video Cácdịch vụ mới này hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với các dịch vụthoại truyền thống Hội thảo IP cũng như IP- Centrex là các dịch vụ cao cấp mới môphỏng các tính năng của điện thoại truyền thống bằng công nghệ IP Các nhà cung

cấp dịch vụ Internet (ISP) có thể sử dụng Softswitch để xây dựng nhiều dịch vụ cótính năng thoại Cấu trúc phân tán vốn thuộc về bản chất của chuyển mạch mềm và

sẽ vẫn cho phép mạng thoại phát triển vì các nhà cung cấp vẫn có thể thêm các dịch

vụ khi nào và tại đâu họ muốn

• Thời gian triển khai ngắn

Không chỉ có việc triển khai dịch vụ mới được nhanh chóng hơn, mà cả việccung cấp các dịch vụ sau đó hay nâng cao dịch vụ cũng trở nên nhanh chóng khôngkém, do các dịch vụ được cung cấp thông qua các phần mềm

Ngoài ra nhà khai thác mạng có thể mua một dịch vụ mới từ nhà cung cấp thứ

ba để triển khai nhanh chóng dịch vụ khách hàng yêu cầu Đây chính là một trongnhững đặc điểm khác biệt của mạng thế hệ mới NGN mà các mạng hiện tại khôngcó

• Khả năng thu hút khách hàng

Công việc kinh doanh cũng như cuộc sống của khách hàng sẽ được trợ giúp rấtnhiều bởi mạng thế hệ mới, chính vì vậy khách hàng sẽ lệ thuộc nhiều hơn vào cácnhà cung cấp dịch vụ, điều đó làm giảm bớt nguy cơ biến động trong kinh doanh củacác nhà cung cấp dịch vụ Các nhà cũng cấp dịch vụ có thể sử dụng công nghệSoftswitch để cho phép các khách hàng lựa chọn và kiểm soát các dich vụ thông tin

do mình sử dụng Bên cạnh đó, việc đưa vào sử dụng chuyển mạch mềm còn giớithiệu với khách hàng nhiều dịch vụ mới hấp dẫn

• Giảm chi phí xây dựng mạng

Chi phí xây dựng cho các hệ thống sử dụng chuyển mạch mềm là chi phí chophần mềm, không theo kiểu chi phí cho các 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 tuyếntính theo nhu cầu và số lượng khách hàng Các nhà khai thác có thể khởi đầu phục

vụ cho một số lượng nhỏ khách hàng nhưng vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ thôngqua các nhà khai thác lớn hơn Đây là điểm khác biệt vì chuyển mạch truyền thốngluôn được thiết kế với tập tính năng và quy mô lớn hơn nhiều so với số lượng kháchhàng và nhu cầu dịch vụ thực tế.

• Giảm chi phí điều hành

Mạng thế hệ mới Softswitch cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soạtquá trình sử dụng dịch vụ của mình nên đã giúp cho công việc của các nhà điều hànhmạng được giảm đi một phần Hơn nữa, khi sử dụng chuyển mạch mềm sẽ khôngcòn các 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 điều khiểnbởi các giao diện thân thiện với người dùng

• Sử dụng băng thông một cách hiệu quả

Với mô hình truyền thông, hệ thống chuyển mạch sẽ thiết lập một kênh dànhriêng cho người gọi và người được gọi trong cuộc gọi thông thường Và kênh này sẽkhông được sử dụng cho mục đích nào khác trong suốt quá trình kết nối Tuy nhiênTDM cho phép truyền nhiều kênh trên một trung kế nhưng kênh dành riêng vẫn sửdụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức yêu cầu thực tế vì tồn tại nhưng khoảng lặngtrong quá trình đàm thoại Khi đưa mạng thế hệ mới vào sử dụng, do mạng IP được

sử dụng nên đã tận dụng được ưu điểm sử dụng băng thông hiệu quả

• Quản lí mạng hiệu quả

Đó là do Softswitch cho phép giám sát và điều chỉnh hoạt động mạng theo thờigian thực đồng thời có thể nâng cấp hay thay đổi cấu hình mạng từ xa Điều nàygiúp cho các nhà điều hành quản lý mạng hiệu quả hơn

• Cải thiện dịch vụ

Với khả năng cung cấp dịch vụ một các dễ dàng đã giúp cho Softswitch nhanhchóng được chấp nhận Bằng cách lắp đặt thêm một máy chủ ứng dụng riêng mới(còn gọi là nâng cấp phần mềm chuyển mạch Softswitch) hay triển khai thêm mộtmodule của nhà cung cấp thứ 3, các nhà khai thác có thể cung cấp các dịch vụ mớinhanh chóng hơn và giá thấp hơn so với chuyển mạch truyền thống Ngoài rachuyển mạch mềm còn hỗ trợ nhiều tính năng giúp nhà khai thác phân biệt dịch vụcho từng khách hàng riêng lẻ.

• Tiết kiệm không gian đặt thiết bị

Softswitch cho phép ứng dụng được thực thi bất cứ khu vực nào trên mạng.Mạng có thể được sắp xếp sao cho các mày chủ được bố trí gần những nơi mà nóthật sự là tài nguyên quan trọng Các ứng dụng và tài nguyên có nhiệm vụ cung cấpcác dịch vụ và tính năng mới không nhất thiết phải đặt tại cùng một nơi trên mạng.Hơn thế nữa các thành phần của mạng NGN, đặc biệt là các MGC sử dụngchuyển mạch mềm Softswitch có kích thước nhỏ và có tính phân tán nên không gianđặt thiết bị cũng gọn hơn

• Cung cấp môi trường tạo lập dịch vụ mềm dẻo

Do dịch vụ được tạo ra nhờ phầm mềm nên môi trường tạo lập dịch vụ mớiđược linh hoạt

• An toàn đầu tư vốn

Do mạng NGN hoạt động trên nền hạ tầng cơ sở có sẵn nên các nhà khai thácvẫn tiếp tục sử dụng mạng truyền thống đồng thời triển khai nhưng 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

Ngoài những ưu điểm kể trên thì chuyển mạch mềm còn cho phép khách hàng

có được chất lượng dịch vụ của thông tin thoại, số liệu, video qua đường dây điện

thoại hiện vốn có của mình (cùng với đầu cuối thông minh) mà không cần quan tâmtới kiến trúc hạ tầng mạng Các hệ thống chuyển mạch tích hợp được với các thànhphần mạng khác nhằm cung cấp các dịch vụ phức tạp, cao cấp cho phép điều khiểncuộc gọi đa giao thức và hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện.

Bên cạnh việc ứng dụng các chức năng của điện thoại truyền thống trên mộtmạng IP chi phí thấp hơn nhiều, chuyển mạch mềm cho phép cho phép các nhà cungcấp xác lập, triển khai và điều hành các dịch vụ mới, tính toán mức độ sử dụng cácdịch vụ đó để tính cước khách hàng của hai hệ thống trả sau hay trả trước Bằngcách sử dụng các giao diện lập trình mở (API) trong chuyển mạch mềm, các nhàphát triển có thể được tích hợp dịch vụ mới hay thêm các máy chủ mới dễ dàng Cácnhà khai thác cũng có thể truy nhập tới các danh mục có sẵn để hỗ trợ cho các dịch

vụ nhận dạng cuộc gọi ( Caller – ID) hay chuông có chọn lọc (Selective Ringing)

2.4 Vị trí của Softswitch trong NGN

Do có chức năng xử lí cuộc gọi (Call Control) nên vị trí tương ứng củaSoftswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN là ở lớp điều khiển

trong mạng Có 4 mặt bằng chức năng riêng biệt được thực hiện bởi Softswitch để

mô tả chức năng của mạng đầu cuối đến đầu cuối:

cuộc gọi Các thiết bị và chức năng của mặt phẳng này được điều khiển bởi các chứcnăng trong mặt phẳng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu.

Mặt phẳng truyền tải có thể chia thành 3 miền:

- Miền truyền tải IP

- Miền tương tác (Interworking)

- Miền truy nhập không IP

• Miền truyền tải IP

Miền này bao gồm:

- Mạng đường trục truyền tải và định tuyến/ trường chuyển mạch

- Các thiết bị như: Các bộ định tuyến và các chuyển mạch

- Các thiết bị cung cấp các cơ chế chất lượng dịch vụ (QoS) và các chính sáchtruyền tải thuộc về miền này

• Miền tương tác

Gồm có các thiết bị thực hiện biến đổi báo hiệu hoặc phương tiện nhận được từcác mạng ngoài và có thể gửi đến cho các thực thể trong mạng Chẳng hạn như,cổng báo hiệu SG (biến đổi báo hiệu giữa các mạng truyền tải và phương tiện khácnhau) và cổng tương tác IWG (tương tác báo hiệu trên cùng một lớp truyền tảinhưng giao thức khác nhau)

• Miền truy nhập không IP

Ứng dụng cơ bản đối với các thiết bị đầu cuối không IP và các mạng vô tuyếntruy nhập tới mạng VoIP Gồm có: Các cổng truy nhập AG hoặc các cổng thường trú

RG cho các thiết bị hoặc máy điện thoại không IP, các thiết bị ISDN, các thiết bịtruy nhập tích hợp (IAD) cho mạng DSL, module cáp/bộ tương thích thiết bị đa

phương tiện (MTA) cho các mạng HFC và các cổng phương tiện cho mạng truynhập vô tuyến di động GSM/3G.

b Mặt phẳng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu

Thực hiện điều khiển các thành phần cơ bản của mạng, đặc biệt là các thànhphần trong mặt phẳng truyền tải Mặt phẳng này là trái tim của hệ thống, thực hiện

xử lí cuộc gọi và báo hiệu, cụ thể như: Xử lí các yêu cầu của thuê bao để thiết lập vàgiải phóng kênh thoại, thực hiện điều khiển cuộc gọi dựa trên cơ sở các bản tin báohiệu nhận được, điều khiển các thành phần trong mặt phẳng truyền tải, đảm bảo việcbiên dịch số và định tuyến theo các con số danh bạ…

Mặt phẳng này gồm có các thiết bị như: Bộ điều khiển cổng phương tiện MGChay Call Agent hoặc bộ điều khiển cuộc gọi, Gatekeeper và các máy chủ LDAP

c Mặt phẳng dịch vụ và ứng dụng

Cung cấp việc điều khiển chức năng và thực thi của máy chủ đặc tính và cácứng dụng khác như các mạng thông minh, tức là cung cấp các dịch vụ khác nhau tớithuê bao Các thiết bị trong mặt phẳng này điều khiển luồng cuộc gọi dựa trên chứcnăng thực thi dịch vụ và đạt được điều này nhờ việc trao đổi thông tin với các thiết

bị khác trong mặt phẳng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu Ngoài ra, mặt phẳng nàycũng thực hiện việc điều khiển các thành phần mạng đặc biệt như các máy chủphương tiện, thực hiện các chức năng hội nghị, IVR, xử lí âm báo

Mặt bằng này bao gồm các thiết bị như: Các máy chủ ứng dụng và các máychủ đặc tính

d Mặt phẳng quản lí

Cung cấp các chức năng hỗ trợ vận hành, tính hóa đơn cước và các công việcquản lí mạng khác Mặt phẳng này có thể tương tác với bất kì mặt phẳng nào trong

ba mặt phẳng trên thông qua các tiêu chuẩn hoặc các giao thức thích hợp và các API.Điều đó có nghĩa là mặt phẳng trên tạo ra một vùng vận hành và bảo dưỡng

2.5.2 Các thành phần chức năng

Thành phần chính của Softswitch là bộ điều khiển thiết bị Media GatewayController (MGC) Bên cạnh đó còn có các thành phần hỗ trợ hoạt động như:Signalling Gateway (SG), Media Gateway (MG), Media Server (MS), ApplicationServer (AS)/Feature Server (FS) Cách kết nối các thành phần trên được thể hiện ởhình sau:

Hình 2.5 Các thành phần trong chuyển mạch mềm

a Bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC)

MGC là đơn vị chức năng cơ bản của chuyển mạch mềm và cũng thường đượcgọi là Call Agent hay bộ điều khiển cổng (Gateway Controller) hay chuyển mạchmềm Hình 2.5 trình bày kết nối của MGC với các thành phần khác của mạng NGN.MGC điều khiển xử lí cuộc gọi còn MG và SG sẽ thực hiện truyền thông.MGC điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi Ngoài ra còn giao tiếp với hệthống OSS và BSS.

MGC chính là các cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau như PSTN,SS7, mạng IP Nó chịu trách nhiệm quản lí lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạngkhác nhau Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu choSoftswitch

 Các chức năng của MGC

Hình 2 6 Chức năng của MGC

- Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên một MG

- Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của MG, SG.

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

- Xử lí bản tin báo hiệu SS7 (khi sử dụng SIGTRAN)

- Xử lí các bản tin liên quan QoS như RTCP

- Phát hoặc nhận bản tin báo hiệu

- Thực hiện định tuyến cuộc gọi (bao gồm bảng định tuyến và biên dịch)

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

- Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR- Call DetailRecord)

- Quản lí các tài nguyên mạng (Port, băng tần…)

 Các giao thức MGC có thể sử dụng

Hình 2.7 Các giao thức sử dụng giữa các thành phần

- Để thiết lập cuộc gọi: H.323, SIP.

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

- Điều khiển Signalling Gateway: SIGTRAN (SS7)

- Để truyền thông tin: RTP, RTCP

 Đặc tính hệ thống

- Là một CPU đặc hiệu, yêu cầu hệ thống đa xử lí

- Cần bộ nhớ lớn để lưu trữ cơ sở dữ liệu Điều này cũng rất cần thiết cho quátrình đa xử lí

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

- Hỗ trợ nhiều loại giao thức

- Độ sẵn sàng cao

b Cổng báo hiệu (SG)

SG thực hiện chức năng cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 và các nút được quản

lí bởi chuyển mạch mềm trong mạng IP SG làm cho Softswitch giống như một nútSS7 trong mạng báo hiệu SS7 Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu

 Các chức năng của SG

- Cung cấp một kết nối vật lí đến mạng báo hiệu

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

- Cung cấp đường thoại, dữ liệu và các dạng thông tin khác

- Là thiết bị vào/ra

- Giao tiếp với mạng SS7 bằng cách sử dụng một luồng E1/T1 với 2 đến 16kênh D

c Cổng phương tiện (MG)

MG cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và videogiữa mạng gói IP và mạng PSTN Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trênkênh DS0 Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đónggói Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử lí tín hiệu số DSP (Digital SignalProcessors) thực hiện các chức năng: Chuyển đổi AD (Analog to Digital), nén mãthoại/audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tín hiệu thoại, truyền cáctín hiệu DTMF.

- Hỗ trợ các giao thức đã có như loop – start, ground – start, CAS, QSIG vàISDN qua T1

- Quản lí tài nguyên và kết nối T1

- Cho phép khả năng mở rộng MG về: Cổng (Ports), Cards, các nút mà vẫnkhông làm thay đổi các thành phần khác

 Đặc tính của hệ thống

Một MG có các đặc tính sau:

- Là thiết bị vào/ra đặc hiệu (I/O)

- Dung lượng bộ nhờ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng 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, mở rộng một vài giao diện T1/E1với mạng TDM.

- Mật độ khoảng 120 cổng

d Máy chủ phương tiện (MS)

MS là thành phần tùy chọn của Softswitch, được sử dụng để xử lí các thông tinđặc biệt Một MS phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất

 Các chức năng của MS

- Chức năng thư thoại

- Hộp thư fax tích hợp, hay các thông báo có thể sử dụng như thư điện tửhay các bản ghi âm trước (Pre- Recorded Message)

- Khả năng nhận dạng tiếng nói (nếu có)

- Khả năng hội nghị truyền hình

- Khả năng chuyển thoại sang văn bản

 Đặc tính hệ thống

- Là một CPU có khả năng quản lí lưu lượng bản tin MGCP

- Lưu trữ các phương pháp thực hiện liên kết với DSP nội bộ hay lân cận

- Cần dung lượng bộ nhớ lớn để lưu trữ các cơ sở dữ liệu, bộ nhớ đệm, thư viện

- Độ sẵn sàng cao

e Máy chủ ứng dụng/ máy chủ đặc tính (AS/FS)

Máy chủ đặc tính là một máy chủ có chứa một loạt các dịch vụ của doanhnghiệp Chính vì vậy nó còn được gọi là máy chủ ứng dụng thương mại Do hầu hếtcác máy chủ tự quản lí các dịch vụ và truyền thông qua mạng nên chúng không ràng