Tổng đài mềm và một số ứng dụng tại khoa công nghệ điện tử thông tin

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên sinh viên: Nguyễn Minh Thắn

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài: “Tổng đài mềm và một số ứng dụng tại Khoa CN ĐTTT”

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN HOÀI GIANG Sinh viên thực hiện : NGUYỄN MINH THẮNG

Lớp : K16 Khoá : 2013 – 2017

Hệ : ĐHCQ

Hà Nội, tháng 3/2017

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài: “Tổng đài mềm và một số ứng dụng tại Khoa CN ĐTTT”

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN HOÀI GIANG

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN MINH THẮNG

Lớp : K16 Khoá : 2013 - 2017

Hệ : ĐHCQ

Hà Nội, tháng 3/2017

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Minh Thắng

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông Hệ đào tạo: ĐHCQ

1/ Tên đề tài ĐATN: Tổng đài mềm và một số ứng dụng tại Khoa CN ĐTTT

2/ Nội dung chính:

1/Các khái niệm cơ bản về tổng đài

2/Các tính năng của tổng đài IP-PBX

3/So sánh tổng đài IP-PBX với tổng đài PBX

4/Triển khai hệ thống tổng đài IP-PBX tại Khoa CN Điện tử - Thông tin

3/ Cơ sở dữ liệu ban đầu

Giáo trình kỹ thuật chuyển mạch và tổng đài số - TS Nguyễn Thanh Hà – NXB Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội 2009

Giáo trình mạng thế hệ mới (NGN) – www.itbooks.vn

Tài liệu lập trình ứng dụng - GV Nguyễn Thanh Bình

……… ……….………

……… ……….………

4/ Ngày giao:06/02/2016

5/ Ngày nộp:30/05/2017

TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ h ọ tên) (Ký, ghi rõ h ọ tên)

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

PHẦN MỞ ĐẦU

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

LỜI CẢM ƠN

NỘI DUNG BÁO CÁO

CHƯƠNG 1: CHUYỂN MẠCH MỀM 1

1.1.Tổng quan về mạng viễn thông 1

1.1.1 Khái niệm về mạng viễn thông 1

1.1.2 Đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay 4

1.1.3 Những hạn chế của mạng viễn thông hiện tại 6

1.2 Mạng thế hệ mới NGN 7

1.2.1 Sự phát triển từ PSTN lên mạng NGN 7

1.2.2 Hoạt động của PSTN 13

1.2.3 Nhược điểm của chuyển mạch kênh 15

1.3 Sự ra đời của chuyển mạch mềm 16

1.3.1 Khái niệm chuyển mạch mềm 16

1.3.2 Khái quát hoạt động của chuyển mạch mềm 17

1.3.3 Ưu điểm của chuyển mạch mềm 19

1.3.4 Ứng dụng của chuyển mạch mềm 21

1.4 So sánh hoạt động của chuyển mạch kênh và chuyển mạch mềm 22

1.4.1 Các đặc tính của chuyển mạch 22

1.4.2 Cấu trúc chuyển mạch 23

1.4.3 Quá trình thực hiện chuyển mạch 24

1.5 Thành phần của chuyển mạch mềm 28

1.5.1 Media Gateway Controller (MGC) 29

1.5.2 Media Gateway (MG) 30

1.5.3 Signalling Gateway (SG) 31

1.5.4 Media Server (MS) 31

Kết luận chương 1: 32

CHƯƠNG 2: TỔNG ĐÀI IP-PBX 33

2.1 Các khái niệm cơ bản về tổng đài 33

2.2 Tổng đài IP-PBX 35

2.2.1 Mô tả 35

2.2.2 Các tính năng của tổng đài IP-PBX 36

2.3 Các giao thức hoạt động 38

2.3.1 SIP (Session Intiation Protocol) 38

2.3.2 MGCP (Media Gateway Controller Protocol) 41

2.3.3 SIGTRAN (Signaling Transport Protocol) 42

2.3.4 RTP (Real Time Transport Protocol) 44

2.4 Lợi ích của tổng đài IP-PBX so với tổng đài truyền thống PBX 46

Kết luận chương 2: 48

CHƯƠNG 3:TRIỂN KHAI HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI ELASTIX TẠI KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN 49

3.1 Khảo sát và thu thập các yêu cầu 49

3.1.1 Thực trạng tại khoa CN ĐTTT 49

3.1.2 Một số vấn đề của hệ thống hiện tại 50

3.1.3 Giải pháp 50

3.2 Xác định phạm vi của đề tài 51

3.2.1 Mục tiêu của đề tài 51

3.2.2 Giới thiệu tổng đài Elastix 52

3.2.3.Những người sử dụng chính của hệ thống 53

3.2.4 Kịch bản sử dụng 54

3.3 Phân tích hệ thống 56

3.3.1 Biểu đồ phân cấp chức năng 56

3.3.2.Mô hình hóa 56

3.4 Thiết kế cơ sở dữ liệu 58

3.4.1 Từ điển dữ liệu 58

3.4.2 Bản thiết kế logic 59

3.4.3 Bản thiết kế vật lý 62

Kết luân chương 3: 65

PHẦN KẾT LUẬN 66

KẾT LUẬN 66

KIẾN NGHỊ 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

Hình 1.1: Các thành ph ần chính của mạng viễn thông 1

Hình 1.2: C ấu hình mạng cơ bản 2

Hình 1.3: C ấu trúc mạng phân cấp 3

Hình 1.4: Nhu c ầu phát triển mạng 8

Hình 1.5: Chi ến lược phát triển 10

Hình 1.6: S ự hội tụ giữa các mạng 11

Hình 1.7: C ấu trúc mạng thế hệ mới NGN 13

Hình 1.8 : Ho ạt động của mạng PSTN 14

Hình 1.9: V ị trí của chuyển mạch mềm trong mô hình phân lớp chức năng của NGN 22

Hình 1.10: C ấu trúc chuyển mạch mềm 23

Hình 1.11: C ấu trúc chuyển mạch kênh 24

Hình 1.12: Quá trình th ực hiện cuộc gọi sử dụng chuyển mạch kênh 26

Hình 1.13: Quá trình th ực hiện cuộc gọi sử dụng chuyển mạch mềm 27

Hình 1.14: K ết nối MGC với các thành phần khác của mạng thế hệ mới NGN 28

Hình 1.15: Ch ức năng của khối điều khiển cổng phương tiện 29

Hình 2.1: T ổng đài IP-PBX 36

Hình 2.2: Ví d ụ 1 về cuộc gọi sử dụng giao thức SIP 40

Hình 2.3: Ví d ụ 2 về cuộc gọi sử dụng giao thức SIP 41

Hình 2.4: Định dạng header chung của gói SCTP 44

Hình 2.5: C ấu trúc gói RTP 44

Hình 2.6: Định dạng header chung của RTP 45

Hình 3.1: Giao di ện tổng đài Elastix 53

Hình 3.2: Bi ểu đồ phân cấp chức năng 56

Hình 3.3: Bi ểu đồ luồng dữ liệu mức ngữ cảnh 56

Hình 3.4: Bi ểu đồ luồng dữ liệu mức 1 57

Hình 3.5: Liên k ết giữa lớp học và sinh viên 59

Hình 3.6: Liên k ết giữa sinh viên và môn học 60

Hình 3.7: Liên k ết giữa môn học và học kỳ 60

Hình 3.9: Liên k ết giữa thời khóa biểu và giáo viên 61

Hình 3.10: Bi ểu đồ thực thể liên kết 61

Hình 3.11: Bi ểu đồ luồng dữ liệu dịch vụ trả lời tự động 64

B ảng 1.1: So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai 12

B ảng 1.2: So sánh đặc tính của chuyển mạch kênh và chuyển mạch mềm 23

B ảng 2.1: So sánh tổng đài IP-PBX với tổng đài truyền thống PBX 47

B ảng 3.1: Cập nhật thông báo 54

B ảng 3.2: Kết nối cuộc gọi 55

B ảng 3.3: Quản trị hệ thống 55

B ảng 3.4: Từ điển dữ liệu 58

B ảng 3.5: Xác định thực thể 59

B ảng 3.6: Chuyển mô hình thực thể sang mô hình liên kết 62

B ảng 3.7: Bản thiết kế vật lý 63

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AG Access Gateway Cổng truy nhập

AS Application Server Máy chủ ứng dụng

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

AT Acces Tandem Tổng đài truy nhập

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộ CATV Community Antenna Television Hệ thống mạng truyền hình cáp CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CDR Call Detail Record Ghi âm chi tiết cuộc gọi CSF Call Feature Server Xử lý điều khiển cuộc gọi DBS Direct Broadcast System Truyền hình trực tiếp

DSP Digital Signal Processor Xử lý tín hiệu số

FS Feature Server Máy chủ đặc tính

GSM Global System for Mobile

Telecom

Mạng cung cấp dịch vụ thoại qua

truy nhập vô tuyến

GW Gateway Tổng đài quốc tế

HLE Host Local Exchange Tổng đài nội hạt

IAD Intergrated Access Device Thiết bị đa truy nhập

ICN Internal Commucation Network Mạng thông tin nội bộ

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm kỹ thuật Internet

IN Intelligent Network Mạng thông minh

IP Internet Protocol Giao thức Internet

ISDN Integrated Service Digital

Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ITU Internation Telecommunications

Union Hiệp hội viễn thông quốc tế IVR Interactive Voice Response Trả lời thoại tương tác

LAN Local Area Network Mạng cục bộ

LEO Low Earth Orbit Vệ tinh quỹ đạo thấp

M2UA Message Transfer Part 2 User

Adaptation Tương thích người dùng mức 2 MEO Medium Earth Orbit Vệ tinh quỹ đạo trung bình

MG Media Gateway Cổng phương tiện

MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển cổng phương tiện

MGC – F Media Gateway Controller

MS Media Server Máy chủ phương tiện

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

PM Packet Manager Đơn vị quản lý gói

PoP Point of Presence Điểm hiện diện

PSTN Public Switched Telephone

Network Mạng thoại chuyển mạch công cộng

PSDN Public Switching Data Network Mạng chuyển mạch số liệu công

cộng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

R – F Routing Function Chức năng định tuyến

RLC Release Complete Hoàn thành giải phóng cuộc gọi RLE Remote Local Exchange Tổng đài vệ tinh

RTCP Real Time Transport Control

Protocol

Giao thức điều khiển truyền tải thời

gian thực RTP Real Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực

SCF Service Control Function Chức năng điều khiển dịch vụ

SCTP Stream Control Transport

Protocol Giao thức truyền tải điều khiển dòng SDH Synchronous Digital Herachea Phân cấp số đồng bộ

SDP Session Discription Protocol Giao thức mô tả phiên

SG Signaling Gateway Cổng tín hiệu

SGCP Simple Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng đơn giản SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu

SIP Session Intiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SIP – T Session Intiation Protocol for

Telephone

Phần mở rộng giao thức SIP dành

cho thoại SS7 Signalling System number 7 Hệ thống báo hiệu số 7

SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch vụ STP Signalling Transfer Point Điểm chuyển tiếp báo hiệu

TCP Transfer Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian

TE Transmit Exchange Tổng đài chuyển tiếp quốc gia VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

VoIP Voice Over IP Thoại qua giao thức Internet WAN Wide Area Network Mạng diện rộng

WDM Wave Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo bước sóng

PHẦN MỞ ĐẦU

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

Hiện nay, mạng điện thoại công cộng (PSTN) vẫn đang phục vụ tốt nhu cầu liên lạc thông tin của con người Do có lịch sử phát triển lâu đời và chất lượng đàm thoại tốt, độ

an toàn cao nên mạng PSTN vẫn được sử dụng cho đến ngày nay Hầu hết các cơ sở hạ tầng hiện nay trên 80% là sử dụng mạng PSTN Tuy nhiên yêu cầu của người dùng về những dịch vụ mới ngày càng đa dạng hơn, khắt khe hơn, đòi hỏi phải có sự phát triển theo hướng nâng cấp hệ thống PSTN

Trong bối cảnh đó, ý tưởng chuyển mạch mềm ra đời Tuy vẫn còn dựa trên nền tảng

là kiểu chuyền mạch truyền thống nhưng chuyển mạch mềm đã cho thấy những ưu điểm

rõ rệt

LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI

Từ thực tế, khoa CN ĐTTT đang sử dụng hệ thống tổng đài truyền thống với các đầu

số máy lẻ được cung cấp từ nhà mạng nên còn hạn chế về các dịch vụ thoại

Tiếp cận kế thừa: nghiên cứu, khảo sát, tìm hiểu nguyên lý hoạt động, cấu tạo của

hệ thống tổng đài hiện nay Trên cơ sở tiếp thu các kết quả thu thập được, xây dựng mô hình, cấu trúc hệ thống tổng đài phù hợp nhất với điều kiện tại cơ sở 2 của khoa

Tiếp cận theo hướng nghiên cứu cơ sở công nghệ: để đảm bảo tính khoa học, tạo

cơ sở cho việc thiết kế hệ thống, đồng thời giảm bớt sự phụ thuộc vào các công đoạn thủ công

Tiếp cận theo hướng thị trường: nhằm làm cho kết quả của đề tài có thể đi vào thực

tế, tiết kiệm được chi phí đầu tư khi triển khai

Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng bao gồm:

Phương pháp tổng hợp phân tích: tổng hợp tài liệu liên quan đến các hệ thống tổng đài Đánh giá, nhận xét ưu nhược điểm của từng hệ thống Từ những nhận xét đánh giá đó đưa ra các phương án thiêt kế và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu

Phương pháp mô phỏng: mô phỏng hoạt động của hệ thống nhằm đảm bảo hệ thống có thể hoạt động ổn định trước khi triển khai ngoài thực tế

Thử nghiệm thực tế: thử nghiệm hệ thống, đánh giá hiệu năng của hệ thống

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống tổng đài mềm (Softswitch) Ở đây em tập trung vào việc triển khai các dịch vụ trả lời tự động trong hệ thống tổng đài

Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu cách cài đặt, cấu hình hệ thống tổng đài mềm với các dịch vụ trả lời tự động cho người dùng tại cơ sở 2 khoa CN ĐTTT

Thử nghiệm, đánh giá thực tế

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, góp ý của thầy chủ nhiệm khoa TS Nguyễn Hoài Giang đã giúp đỡ em hoàn thành báo cáo Trong quá trình tìm hiểu và trình bày em vẫn còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được thêm sự góp ý của thầy cô và các bạn để báo cáo được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn

NỘI DUNG BÁO CÁO CHƯƠNG 1: CHUYỂN MẠCH MỀM

1.1.Tổng quan về mạng viễn thông

1.1.1 Khái niệm về mạng viễn thông

Mạng viễn thông là phương tiện truyền dẫn thông tin từ đầu phát tới đầu thu Mạng

có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng

Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính là: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền dẫn và thiết bị đầu cuối

- Thiết bị chuyển mạch gồm có tổng đài nội hạt và tổng đài quá giang Các thuê bao được nối vào tổng đài nội hạt và tổng đài nội hạt được nối vào tổng đài quá giang Nhờ các thiết bị chuyển mạch mà đường truyền dẫn được dùng chung và mạng có thể được sử dụng một cách kinh tế

- Thiết bị truyền dẫn dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài, hay giữa các tổng đài để thực hiện việc truyền đưa các tín hiệu điện Thiết bị truyền dẫn chia làm hai loại: thiết bị truyền dẫn phía thuê bao và thiết bị truyền dẫn cáp quang Thiết bị truyền dẫn phía thuê bao dùng môi trường thường là cáp kim loại, tuy nhiên có một số trường hợp môi trường truyền là cáp quang hoặc vô tuyến

Thiết bị

chuyển mạch

Thiết bị truyền dẫn

Thiết bị truyền dẫn

Thiết bị chuyển mạch Môi trường

truyền dẫn

- Môi trường truyền bao gồm truyền hữu tuyến và vô tuyến Truyền hữu tuyến bao gồm cáp kim loại, cáp quang Truyền vô tuyến bao gồm vi ba, vệ tinh

- Thiết bị đầu cuối cho mạng thoại truyền thống gồm máy điện thoại, máy fax, máy tính, tổng đài PABX

Mạng viễn thông cũng có thể được định nghĩa là: Một hệ thống gồm các nút chuyển mạch được nối với nhau bằng các đường truyền dẫn Nút được phân thành nhiều cấp và kết hợp với các đường truyền dẫn tạo thành các cấp mạng khác nhau

GW: Gateway - Tổng đài quốc tế

TE: Transit Exchange - Tổng đài chuyển tiếp quốc gia

HLE: Host Local Exchange - Tổng đài nội hạt

RLE: Remote Local Exchange - Tổng đài xa (Tổng đài vệ tinh)

Sub: Subcriber - Thuê bao

Mạng viễn thông hiện nay được chia thành nhiều loại Đó là mạng mắc lưới, mạng sao, mạng tổng hợp, mạng vòng kín và mạng thang Các loại mạng này có ưu điểm và nhược điểm khác nhau để phù hợp với các đặc điểm của từng vùng địa lý (trung tâm, hải đảo, biên giới,…) hay vùng lưu lượng (lưu thoại cao, thấp,…)

Mạng viễn thông hiện nay được phân cấp như sau:

quốc tế

chuyển tiếp quốc gia

giang nội hạt hoặc nội tỉnh

Trong mạng hiện nay gồm 5 nút:

- Nút cấp 1: trung tâm chuyển mạch quá giang quốc tế

- Nút cấp 2: trung tâm chuyển mạch quá giang đường dài

- Nút cấp 3: trung tâm chuyển mạch quá giang nội hạt

- Nút cấp 4: trung tâm chuyển mạch nội hạt

- Nút cấp 5: trung tâm chuyển mạch từ xa

1.1.2 Đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay

Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn 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

- 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)

- Mạng điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POTS (Plain Old Telephone Service):

ở đây thông tin tiếng nói được số hóa và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN

- 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

- Các tín hiệu truyền hình có thể được truyền theo ba cách: truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp CATV (Community Antenna Television) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh, hay còn gọi là truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast System)

- 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 truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X.25 vì trễ qua mạng này quá lớn

Xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di động và mạng truyền số liệu.Xét về góc độ kỹ thuật bao gồm các mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng truy nhập, mạng báo hiệu và mạng đồng bộ

- PSTN (Public Switching Telephone Network)là mạng chuyển mạchthoại 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 Các tổng đài cấp 4 và cấp 5là các tổng đài loại lớn Các tổng đài này có kiến trúc tập trung, cấu trúc phần mềm và phần cứng độc quyền

- ISDN (Integrated Service Digital Network) là mạng số tích hợp dịchvụ 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 này có thể 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

vụ 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

- PSDN (Public Switching Data Network)là mạng chuyển mạch số liệucông 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)

- Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom)là mạng cungcấp 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 và 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) và MS ( Mobile Subscriber)

Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ thu được lợi nhuận phần lớn từ các dịch vụ như leased line, Frame Relay, ATM, và các dịch vụ kết nối cơ bản Tuy nhiên xu hướng giảm lợi nhuận từ các dịch vụ này bắt buộc các nhà khai thác phải tìm dịch vụ mới dựa trên IP

để đảm bảo lợi nhuận lâu dài VPN là một hướng đi của các nhà khai thác Các dịch vụ dựa trên nền IP cung cấp kết nối giữa một nhóm các user xuyên qua mạng hạ tầng côngcộng VPN có thể đáp ứng các nhu cầu của khách hàng bằng các kết nối dạng any-to-any, các lớp đa dịch vụ, các dịch vụ giá thành quản lý thấp, riêng tư, tích hợp xuyên suốt cùng với các mạng Intranet/Extranet Một nhóm các user trong Intranet và Extranet có thể hoạt động thông qua mạng có định tuyến IP Các mạng riêng ảo có chi phí vận hành thấp hơn hẳn so với mạng riêng trên phương tiện quản lý, băng thông và dung lượng Hiểu một cách đơn giản, VPN là một mạng mở rộng tự quản như một sự lựa chọn cơ sở hạ tầng của mạng WAN VPN có thể liên kết các user thuộc một nhóm kín hay giữa các nhóm khác nhau VPN được định nghĩa bằng một chế độ quản lý Các thuê bao VPN có thể di chuyển đến một kết nối mềm dẻo trải dài từ mạng cục bộ đến mạng hoàn chỉnh Các thuê bao này

có thể dùng trong cùng (Intranet) hoặc khác (Extranet) tổ chức

Tuy nhiên cần lưu ý rằng hiện nay mạng PSTN/ISDN vẫn đang là mạng cung cấp các dịch vụ dữ liệu

1.1.3 Những hạn chế của mạng viễn thông hiện tại

Hiện nay nhiều mạng viễn thông khác nhau cùng tồn tại song song Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành và bảo dưỡng khác nhau Như vậy, mạng viễn thông hiện tại có một vài nhược điểm mà quan trọng là:

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

- Thiếu sự mềm dẻo: Sự ra đời các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu Ngoài ra, trong tương lai sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền dẫn khác nhau.Thực tế cho thấy các mạng viễn thông hiện tại sẽ rất khó thích nghi với những đòi hỏi này

- Chưa 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 mạng khác cùng sử dụng

- Kiến trúc tổng đài độc quyền 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 công sức khi muốn nâng cấp cũng như ứng dụng các phần mềm mới

- Các tổng đài chuyển mạch kênh đã khai thác hết năng lực và trở nên lạc hậu đối với nhu cầu của khách hàng 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 dữ liệu tăng đột biến lưu lượng thoại, đặc biệt đối với dịch vụ truy nhập 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 sự phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai thác nhận thầy rằng sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN là điều tất yếu 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

1.2 Mạng thế hệ mới NGN

1.2.1 Sự phát triển từ PSTN lên mạng NGN

Mạng thế hệ mới trong tương lai 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 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 của PSTN và ưu điểm của chuyển mạch gói, cấu hình mạng NGN bao gốm chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói

Mạng thế hệ mới 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 phí khai thác

và bảo dưỡng

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

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

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

Quá trình phát triển vềcấu trúc từ mạng hiện có lên cấu trúc mạng NGN

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 đề cập theo một loạt các giao thức truyền 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 :

1 NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dịch vụ của mạng Internet và của mạng hiện hành

2 Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dịch vụ qua nhiều nhà 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

3 Mạng tương lai phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối (hay còn gọi là cuộc gọi), thiết lập đường truyền trong suốt thời gian chuyển giao, cả cho hữu tuyến cũng như vô tuyến

Vì vậy, mạng 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)

Hình 1.5: Chi ến lược 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)

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 vậtlý

- IP/MPLS làm nền cho lớp 3

- Công nghệ ở lớp 2 phải thỏa mãn:

• Càng đơn giản càng tốt

• Tối ưu trong truyền tải gói dữ liệu

• Khả năng giám sát chất lượng, giám sát lỗi và bảo vệ, khôi phục mạng khi có

đã bắt đầu

Thứ hai là chuyển dịch mạng đường dài (mạng truyền 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 đề tắt nghẽn trong chuyển mạch kênh

Hình 1.6: S ự hội tụ giữa các mạng

So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai :

Thành phần mạng Công nghệ hiện tại Công nghệ tương lai

Mạng truy nhập - Cáp xoắn băng hẹp

- Truyền hình cáp số và tương tự chuyên dụng

- GSM không dây

- Cáp quang

- Cáp xoắn băng hẹp

- Truyền hình cáp số và tương tự chuyên dụng

B ảng 1.1: So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai

Cùng với sự tiến hóa ở lớp truy nhập và truyền dẫn, chức năng chuyển mạch của tổng đài ở lớp điều khiển được thay thế bằng một phần mềm chuyển mạch thông minh gọi

là Softswitch (hay Call Agent)

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 đảm cho dịch vụ thoại nội hạt và dịch vụ IP

Hình 1.7: C ấu trúc mạng thế hệ mới NGN

NGN là mạng hội tụ cả thoại, video và dữ liệu trên cùng một cơ sử hạ tầng dựa trên nền tảng IP NGN là sự tích hợp cấu trúc mạng hiện tại với cấu trúc mạng đa dịch vụ dựa trên cơ sở hạ tầng có sẵn, với sự hợp nhất các hệ thống quản lý và điều khiển Các ứng dụng cơ bản bao gồm thoại, hội nghị truyền hình và nhắn tin hợp nhất như voice mail, email và fax mail, cùng nhiều dịch vụ tiềm năng khác

Sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm (SW-SoftSwitch) thay thế các thiết bị tổng

đài chuyển mạch phần cứng (hardware) cồng kềnh Các mạng của từng dịch vụ riêng rẽ được kết nối với nhau thông qua sự điều khiển của một thiết bị tổng đài duy nhất, thiết bị tổng đài này dựa trên công nghệ SW được ví như là 'trái tim' của NGN

Mạng hội tụ thoại và dữ liệu, cố định và di động Các loại tín hiệu được truyền tải theo kỹ thuật chuyển mạch gói, xu hướng sắp tới đang tiến dần lên sử dụng mạng IP với

kỹ thuật QoS như MPLS

Mạng băng thông rộng cung cấp đa dịch vụ: Mạng truyền dẫn quang với công nghệ WDM (Wavelength Division Multiplexing) hay DWDM (dense WDM)

1.2.2 Hoạt động của PSTN

Trong mạng PSTN (Public Switched Telephone Network), công 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) Quá trình chuyển mạch thoại 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, hầu 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 sẵn 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

Hình sau minh họa hoạt động của PSTN cùng với báo hiệu số 7:

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 1 cuộc gọi thông thường Các bước thực hiện một cuộc gọi sẽ được xét chi tiết hơn trong những phần sau

1.2.3 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 chi 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 truyền 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

- 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

- Hạn 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 tồn 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 nhiều vấn đề phức tạp khác

1.3 Sự ra đời của chuyển mạch mềm

1.3.1 Khái niệm chuyển mạch mềm

Hiện nay có nhiều khái niệm về chuyển mạch mềm, tùy thuộc vào từng hãng viễn thông khác nhau

Theo hãng Mobile IN, Softswitch là ý tưởng về việc 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 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 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 chuyển mạch mềm là phần mềm thực hiện 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) trong hệ thống chuyển mạch có khả năng chuyển tải nhiều loại thông tin với các giao thức khác nhau

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 điều khiển cổng phương tiện Media Gateway Controller (MGC)

Giải pháp tách 2 chức năng trên là một giải pháp tốt:

- Cho phép có một phần mềm chung đối với việc xử lý cuộc gọi Và phần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả chuyển mạch kênh và mạng gói

- 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 xử lý cuộc gọi

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

xa thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng

1.3.2 Khái quát hoạt động của chuyển mạch mềm

Ở đây chỉ xét trường hợp thuê bao gọi đi là một thuê bao thuộc mạng cung cấp dịch

vụ thoại truyền thống PSTN Các trường hợp khác thì hoạt động của chuyển mạch mềm Softswitch cũng sẽ tương tự Hoạt động của phần mềm này bao gồm các bước sau:

(1) Khi có một thuê bao nhấc máy (thuộc PSTN) và chuẩn bị thực hiện cuộc gọi thì tổng đài nội hạt quản lý thuê bao đó sẽ nhận biết trạng thái off-hook của thuê bao Và Signaling Gateway (SG) nối với tổng đài này thông qua mạng SS7 cũng nhận biết được trạng thái mới của thuê bao

(2) SG sẽ báo cho Media Gateway Controller (MGC) trực tiếp quản lý mình thông qua CA-F đồng thời cung cấp tín hiệu dial-tone cho thuê bao Ta gọi MGC này là caller-MGC

(3) Caller-MGC gởi yêu cầu tạo kết nối đến Media Gateway (MG) nối với tổng đài nội hạt ban đầu nhờ MGC-F

(4) Các số do thuê bao nhấn sẽ được SG thu thập và chuyển tới caller-MGC (5) Caller-MGC sử dụng những số này để quyết định công việc tiếp theo sẽ thực hiện Các số này sẽ được chuyển tới chức năng R-F và R-F sử dụng thông tin lưu trữ của các server để có thể định tuyến cuộc gọi Trường hợp đầu cuối đích cùng loại với đầu cuối gọi đi (nghĩa là cũng là một thuê bao của mạng PSTN): nếu thuê bao bị gọi cũng thuộc sự quản lý của caller-MGC thì thực hiện bước (7) Nếu thuê bao này thuộc sự quản lý của một

MGC khác thì thực hiện bước (6) Còn nếu thuê bao này là một đầu cuối khác loại thì MGC sẽ đồng thời kích hoạt chức năng IW-F để khởi động bộ điều khiển tương ứng và chuyển cuộc gọi đi Lúc này thông tin báo hiệu sẽ được một loại Gateway khác xử lý Và quá trình truyền thông tin sẽ diễn ra tương tự như kết nối giữa 2 thuê bao thoại thông thường

(6) Caller-MGC sẽ gửi yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến một MGC khác Nếu chưa đến đúng MGC của thuê bao bị gọi (ta gọi là callee-MGC) thì MGC này sẽ tiếp tục chuyển yêu cầu thiết lập cuộc gọiđến MGC khác cho đến khi đến đúng callee-MGC Trong quá trình này, các MGC trung gian luôn phản hồi lại MGC đã gởi yêu cầu đến nó Các công việc này được thực hiện bởi CA-F

(7) Callee-MGC gởi yêu cầu tạo kết nối với MG nối với tổng đài nội hạt của thuê bao bị gọi (callee-MG)

(8) Đồng thời callee-MGC gởi thông tin đến callee-SG, thông qua mạng SS7

sẽ làm rung chuông thuê bao bị gọi

(9) Khi callee-SG nhận được bản tin báo trạng thái của thuê bao bị gọi (giả sử

là rỗi) thì nó sẽ gởi ngược thông tin này trở về callee-MGC

(10) Và callee-MGC sẽ phản hồi về caller-MGC để báo mình đang liên lạc với người được gọi

(12) Callee-MGC gởi thông tin để cung cấp tín hiệu ring back tone cho MGC, qua caller-SG đến người gọi

caller-(13) Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì quá trình thông báo tương tự các bước trên xảy ra: qua nút báo hiệu số 7, thông tin nhấc máy qua callee-SG đến callee-MGC, rồi đến caller-MGC, qua caller-SG rồi đến thuê bao thực hiện cuộc gọi

(14) Kết nối giữa thuê bao gọi đi và thuê bao bị gọi được hình thành thông qua caller-MG và callee-MG

(15) Khi chấm dứt cuộc gọi thì quá trình sẽ diễn ra tương tự như lúc thiết lập

1.3.3 Ưu điểm của chuyển mạch mềm

- Cho cơ hội về doanh thu:

Với công nghệ mạng cho phép hội tụ các ứng dụng thoại, số liệu, video cùng công nghệ chuyển mạch mới, nhiều dịch vụ mới được ra đời hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu cao hơn

so với các dịch vụ thoại truyền thống

Do sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm có tính chất phân tán, các nhà cung cấp dịch vụ

có thể cung cấp dịch vụ cho một nhóm nhỏ khách hàng ở bất kỳ nơi nào và khi nào mà họ cần

- Thời gian tiếp cận thị trường ngắn:

Do công nghệ chuyển mạch mới dựa trên phần mềm nên các dịch vụ mới ra đời cũng dựa trên phần mềm Điều này làm cho việc triển khai các dịch vụ mới cũng như dịch vụ đang nâng cấp trở nên nhanh chóng hơn

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 trong những điểm khác biệt của mạng 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 các dịch vụ thông tin do mình sử dụng

- Giảm chi phí xây dựng mạng:

Chi phí xây dựng cho các hệ thống sử dụng chuyển mạch mềm là chi phí cho phần mềm, không theo kiểu chi phí cho các cơ cấu chuyển mạch kênh trước đó Do đó không đòi hỏi phải có vốn đâu tư ban đầu lớn mà chi phí xây dựng sẽ tăng theo nhu cầu và số lượng khách hàng

Các nhà khai thác có thể khởi đầu phục vụ cho một lượng nhỏ khách hàng nhưng vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ thông qua các nhà khai thác lớn hơn Đây là điểm khác biệt

vì chuyển mạch truyền thống luôn được thiết kế với 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 mới Softswitch cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát quá trình sử dụng dịch vụ của mình nên đã giúp cho công việc của các nhà điều hành mạng giảm bớt được một phần

Hơn thế nữa, khi sử dụng chuyển mạch mềm sẽ không còn các tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành Các chuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán trong mạng và được điều khiển bởi các giao diện thân thiện với người dùng

- Sử dụng băng thông một cách hiệu quả:

Với mô hình truyền thống, hệ thống chuyển mạch sẽ thiết lập một kênh dành riêng cho người gọi và người được gọi trong cuộc gọi thông thường Và kênh này sẽ không được sử dụng cho mục đích nào khác trong suốt quá trình kết nối Tuy TDM cho phép truyền nhiều kênh trên một trung kế nhưng kênh dành riêng vẫn sử dụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức yêu cầu thực tế vì tốn tại những khoảng lặng trong 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 lý mạng hiệu quả:

Đó là do Softswitch cho phép giám sát và điều chỉnh hoạt động mạng theo thời gian có thể nâng cấp hay thay đổi cấu hình mạng từ xa Điều này giúp cho việc quản lý mạng đạt hiệu quả cao hơn

- Cải thiện dịch vụ:

Bằng cách lắp đặt thêm một máy chủ ứng dụng riêng mới hay triển khai thêm một module của nhà cung cấp thứ ba, các nhà khai thác có thể cung cấp các dịch vụ mới nhanh chóng hơn và giá thành thấp hơn so với chuyển mạch truyền thống Ngoài ra chuyển mạch mềm còn hỗ trợ nhiều tính 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 dụng được thi hành tại bất cứ khu vực nào trên mạng Mạng

có thể được sắp xếp sao cho các máy chủ được bố trí gần những nơi có tài nguyên quan trọng Các ứng dụng và tài nguyên có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ và tính năng mới không nhất thiết phải đặt tại cùng một nơi trên mạng

Hơn nữa các thành phần của mạng NGN, đặc biệt là các MGC sử dụng chuyển mạch mềm 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 ra nhờ 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 thời triển khai những dịch vụ mới Điều này giúp các nhà khai thác vừa thu hồi vốn đầu tư và mạng cũ vừa thu lợi nhuận từ dịch vụ do mạng mới cung cấp

1.3.4 Ứng dụng của chuyển mạch mềm

Hiện nay khi mạng PSTN vẫn được tận dụng, chuyển mạch mềm Softswitch được sử dụng trong mạng công cộng để thay thế cho tổng đài cấp 4 (tadem switch) và trong mạng riêng Phần mềm điều khiển chuyển mạch lúc này chỉ có nhiệm vụ là thiết lập và kết thúc cuộc gọi

Trong tương lai khi tiến lên mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụng Softswitch

sẽ thay thế các tổng đài nội hạt Khi đó chuyển mạch mềm Softswitch không chỉ thiết lập

và xóa cuộc gọi mà sẽ thực hiện cả các chức năng phức tạp của một tổng đài lớp 5

Trong mô hình phân lớp chức năng của NGN, do có chức năng là xử lý cuộc gọi (Call control) nên vị trí tương ứng của Softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN là lớp điều khiển cuộc gọi và báo hiệu (Call Control and Signaling Layer)

Hình 1.9: V ị trí của chuyển mạch mềm trong mô hình phân lớp chức năng của NGN

1.4 So sánh hoạt động của chuyển mạch kênh và chuyển mạch mềm

Khả năng thay đổi Có Khó khăn

Giá thành Không quá cao, rẻ hơn 40%

so với chuyển mạch truyền

Cao

thống về mặt cấu hình Khả năng mở rộng Dễ dàng với số lượng lớn Đòi hỏi phải thêm thiết bị Tương thích với đầu vào Có thể xây dựng một

chuyển mạch nhỏ phục vụ một số ít khách hàng

Lắp đặt 1 tổng đài để phục

vụ một số lượng lớn khách hàng

Khả năng sử dụng đa

phương tiện

Dễ dàng, nhiều loại Rất hạn chế

Hội nghị truyền hình Cho chất lượng tốt hơn Có hỗ trợ

Các loại dữ liệu hỗ trợ Thoại, dữ liệu, video, fax Chủ yếu là thoại

Độ dài cuộc gọi Không giới hạn Thường ngắn

Còn cấu trúc của chuyển mạch kênh thì được mô tả trong hình sau:

Nhận xét: cả 2 dạng chuyển mạch đều sử dụng phương pháp ghép kênh trước khi thực sự chuyển mạch

Trong chuyển mạch mềm các thành phần cơ bản của hệ thống chuyển mạch là các module riêng biệt nhau, phần mềm xử lý điều khiển cuộc gọi không phụ thuộc vào phần cứng chuyển mạch vật lý cũng như môi trường lõi truyền thông tin Còn đối với mạng truyền thống thì tất cả các thành phần đều tích hợp trong 1 phần cứng

1.4.3 Quá trình thực hiện chuyển mạch

Trước hết, quá trình thực hiện một cuộc gọi sẽ được tìm hiểu Quá trình này gồm những giai đoạn sau:

(1) Thuê bao gọi (caller-CR): nhấc máy

(2) Tổng đài gọi (calling switch, gọi là CRX): gởi dial tone cho CR để mời quay số

(3) CR: nhấn số

(4) CRX: nhận số và xác định tuyến để chuyển cuộc gọi đến đích Bản tin SS7 được chuyển đến tổng đài đích để rung chuông thuê bao bị gọi (5) Tổng đài bị gọi (callee switch, gọi là CEX): nhận biết bản tin rung chuông, quan sát tình trạng của thuê bao (bận hay rỗi) và cấp tín hiệu chuông nếu CE rỗi Đồng thời cũng thông báo cho CRX trạng thái của CE

(6) Thuê bao bị gọi (callee-CE): nhấc máy

(7) CRX và CEX: bắt đầu tính cước và truyền thông tin thoại qua kênh 64kbps

(8) CR và CE: đàm thoại

(9) CR hoặc CE đáp máy: cuộc gọi kết thúc

(10) CRX và CEX: ngừng tính cước, bản tin cuộc gọi kết thúc được trao đổi

Cuộc gọi trong mạng chuyển mạch kênh sử dụng báo hiệu số 7 Đối với chuyển mạch mềm, cuộc gọi được thực hiện giữa 2 thuê bao điện thoại (vẫn sử dụng báo hiệu số 7) trong mạng PSTN với nhau thông qua mạng lõi của mạng thế hệ sau NGN

Cả 2 cách thực hiện cuộc gọi, bằng chuyển mạch mềm hay chuyển mạch kênh, đều phải thiết lập kết nối trước khi thực hiện đàm thoại

Trong chuyển mạch kênh, kênh báo hiệu và kênh thoại là 2 kênh khác nhau nhưng cùng truyền đến 1 điểm xử lý trên cùng đường dây, hay nói cách khác là trên cùng kết nối vật lý (Kênh báo hiệu được thiết lập trước, sau đó kênh thoại mới được thiết lập ) Trong khi đó đối với chuyển mạch mềm thì 2 kênh này không chỉ là 2 kênh riêng biệt mà chúng còn được truyền trên 2 kết nối khác nhau Và thông tin báo hiệu được truyền qua SG, thông tin thoại được truyền qua MG

Quá trình thực hiện một cuộc gọi:

Hình 1.13: Quá trình th ực hiện cuộc gọi sử dụng chuyển mạch mềm