Nghiên cứu ứng dụng công nghệ chuyên mạch mềm (softswitch) trên mạng ngn việt nam

  • Số trang: 95 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 20 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI ANH TUẤN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM (SOFTSWITCH) TRÊN MẠNG NGN VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2006 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI ANH TUẤN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM (SOFTSWITCH) TRÊN MẠNG NGN VIỆT NAM Ngành: Công nghệ Điện tử Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc. Mã số: 2.07.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN CẢNH TUẤN Hà Nội - 2006 MỤC LỤC Danh mục các từ viết tắt......................................................................................... i Danh mục các hình vẽ ..........................................................................................iii Mở đầu .................................................................................................................. iv Chương 1. Mạng viễn thông thế hệ mới (NGN) ................................................... 1 1.1. Tổng quan về mạng viễn thông ..................................................................... 1 1.1.1. Mạng viễn thông hiện tại - Mạng PSTN ................................................ 1 1.1.2. Các nhược điểm của mạng viễn thông hiện nay ..................................... 3 1.2. Khái niệm về mạng viễn thông thế hệ mới (NGN) ........................................ 5 1.3. Đặc điểm của NGN ...................................................................................... 6 1.4. Cấu trúc của NGN ........................................................................................ 6 1.4.1. Cấu trúc chức năng ................................................................................ 6 1.4.2. Các thành phần NGN .......................................................................... 10 1.5. Nút mạng NGN .......................................................................................... 15 1.6. Kết luận ...................................................................................................... 16 Chương 2. Chuyển mạch mềm (softswitch) trong mạng thế hệ mới ................. 18 2.1. Tổng quan về chuyển mạch mềm................................................................ 18 2.2. Khái niệm về chuyển mạch mềm ................................................................ 19 2.3. Thành phần chính ....................................................................................... 20 2.3.1. MGC-F................................................................................................ 22 2.3.2. SG-F ................................................................................................... 23 2.3.3. MG-F .................................................................................................. 23 2.3.4. MS-F ................................................................................................... 24 2.3.5. AS-F ................................................................................................... 25 2.4. Hoạt động của chuyển mạch mềm .............................................................. 26 2.5. Các tiêu chí kỹ thuật đối với chuyển mạch mềm ......................................... 27 2.6. Các giao thức cơ bản của chuyển mạch mềm .............................................. 28 2.6.1. SIP (Session Initiation Protocol) .......................................................... 30 2.6.2. MGCP (Media Gateway Controller Protocol) ...................................... 34 2.6.3. SIGTRAN (Signaling Transport Protocol) ........................................... 38 2.6.4. SCTP (Stream Control Transport Protocol) ......................................... 41 2.7. Ưu điểm của chuyển mạch mềm ................................................................. 53 2.8. So sánh chuyển mạch mềm với chuyển mạch kênh ..................................... 56 2.8.1. Về kiến trúc hệ thống chuyển mạch ..................................................... 56 2.8.2. Về phương thức xử lý cuộc gọi............................................................ 58 2.8.3. Về thuộc tính ....................................................................................... 59 2.9. Kết luận ...................................................................................................... 61 Chương 3. Chuyển mạch mềm trong mạng NGN Việt Nam ............................. 62 3.1. Tình hình chuyển mạch mềm trên thế giới .................................................. 62 3.2. Tình hình chuyển mạch mềm tại Việt Nam ................................................. 70 3.2.1. ứng dụng chuyển mạch mềm tại Việt Nam .......................................... 71 3.2.2. Một số tổng đài chuyển mạch mềm đang được sử dụng tại Việt Nam .. 77 Kết luận ................................................................................................................ 84 Tài liệu tham khảo ............................................................................................... 86 i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ gốc Nghĩa tiếng Việt AG Access Gateway Cổng truy nhập AS Application Server Máy chủ ứng dụng AS-F AS-Function Chức năng máy chủ ứng dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển giao không đồng bộ CA Call Agent Tác nhân cuộc gọi FS Feature Server Máy chủ chức năng IN Intelligent Network Mạng thông minh INAP IN Application Protocol Giao thức ứng dụng mạng IN IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụ ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU, ITU-T International Telecommunication Union, ITU -Telecom Sector Liên minh Viễn thông Quốc tế, bộ phận tiêu chuẩn hóa viễn thông của ITU IW-F Interworking- Function Chức năng liên kết mạng LAN Local Area Network Mạng cục bộ M2UA MTP level 2 User Adaptaion Tương thích với người dùng mức 2 MEGACO MEdia GAteway COntroller Giao thức điều khiển cổng phương tiện MG Media Gateway Cổng phương tiện MGC Media Gateway Controler Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC-F MGC- Function Chức năng MGC MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng lưu lượng MG-F MG-Function Chức năng cổng MG MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau ii Từ viết tắt Từ gốc Nghĩa tiếng Việt PBX Private Branch eXchange Tổng đài nhánh PRI Primary Rate Interface Giao diện tốc độ sơ cấp PSDN Public Switched Data Network Mạng dữ liệu chuyển mạch công cộng PSTN Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch công Network cộng R-F Routing- Function Chức năng định tuyến 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 SPC Stored Programme Control Điều khiển theo chương trình lưu trữ SG Signalling Gateway Cổng báo hiệu SIP Session Intiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên SIP-T Session Intiation Protocol for Telephony Phần mở rộng giao thức SIP dành cho thoại SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản lý mạng đơn giản SS7 Signaling System No7 Hệ thống báo hiệu số 7 SUA SCCP User Adatation Thích ứng người dùng SCCP TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TDM Time Division Mutiplexing Ghép kênh theo thời gian TGW Trunk GateWay Cổng trung kế UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin người dùng VoIP Voice over IP Thoại qua mạng IP WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WDM Wavelenght Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Các thành phần chính của mạng viễn thông .............................................. 1 Hình 2: Cấu hình mạng cơ bản .............................................................................. 2 Hình 3: Cấu trúc mạng phân cấp ........................................................................... 2 Hình 4: Cấu trúc chức năng của NGN ................................................................... 7 Hình 5: Nút mạng NGN ...................................................................................... 16 Hình 6: Nút mạng NGN trong mạng NGN tổng thể ............................................ 16 Hình 7: Mối quan hệ của Softswitch với các phần tử khác của NGN................... 20 Hình 8: Kết nối MGC với các thành phần khác của mạng thế hệ sau NGN ......... 21 Hình 9: Giao thức sử dụng giữa các thành phần .................................................. 21 Hình 10: Chức năng của Media Gateway Controller ............................................. 22 Hình 11: Phân loại giao thức báo hiệu trong chuyển mạch mềm ........................... 29 Hình 12: Các giao thức báo hiệu trong mạng chuyển mạch mềm .......................... 30 Hình 13: Giao thức SIP trong mô hình phân lớp hệ thống ..................................... 31 Hình 14: Hình 15: Hình 16: Hình 17: Thiết lập và hủy cuộc gọi SIP ................................................................. 34 Kiến trúc giao thức SIGTRAN ............................................................... 39 Bộ giao thức SIGTRAN ......................................................................... 40 Các chức năng của SCTP ....................................................................... 42 Hình 18: Cấu trúc của một gói tin SCTP ............................................................... 44 Hình 19: Hình 20: Hình 21: Hình 22: M2UA .................................................................................................... 47 M2PA .................................................................................................... 48 M3UA .................................................................................................... 50 SUA ....................................................................................................... 52 Hình 23: Hình 24: Hình 25: Hình 26: Mô hình các hệ thống chuyển mạch........................................................ 57 Hoạt động chuyển mạch kênh truyền thống ............................................ 58 Hoạt động của chuyển mạch mềm .......................................................... 59 Chuyển mạch mềm trong hệ thống MetaSwitch's IP Multimedia Subsystem 64 Hình 27: Hình 28: Hình 29: Hình 30: Hình 31: Các thành phần của tổng đài Cisco BTS 10200 ...................................... 66 ứng dụng Softswitch thay thế tổng đài cấp 5 .......................................... 72 ứng dụng Softswitch thay thế tổng đài cấp 4 .......................................... 73 ứng dụng làm SS7 PRI Gateway của chuyển mạch mềm ........................ 74 Kiến trúc mạng VoIP.............................................................................. 76 Hình 32: Cấu trúc của tổng đài HiQ 9200 Softswitch Siemens .............................. 78 Hình 33: Mô hình thử nghiệm tổng đài Softswitch của CDIT trên mạng NGN ...... 81 Hình 34: Thử nghiệm tổng đài SoftSwitch làm tổng đài cấp 4............................... 82 iv Hình 35: Thử nghiệm tổng đài Softswitch làm tổng đài cấp 5 ............................... 83 MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, cùng với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, các công nghệ mới trong ngành bưu chính, viễn thông xuất hiện ngày càng nhiều hơn nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng. Ngày nay nhu cầu khách hàng viễn thông không chỉ dừng lại ở dịch vụ thoại thông thường, mà còn có nhiều nhu cầu khác như số liệu, video, truyền hình chất lượng cao, dịch vụ về chuyển khoản, quản lý kinh tế, quản lý nhân sự… Bên cạnh đó, sự tiến bộ vượt bậc về công nghệ trong lĩnh vực phần mềm, giao vận, liên kết đã tạo tiền đề cho các nhà cung cấp dịch vụ liên kết với nhau và tạo ra các dịch vụ có thể gọi là các dịch vụ hội tụ. Các dịch vụ khác nhau như thoại nội hạt, di động, đường dài với các dịch vụ nhắn tin, truy nhập Intenet ngày nay có thể thống nhất lại trong các dịch vụ khách hàng, nhà cung cấp phải chuyển sang thế hệ mạng mới có thể tích hợp dịch vụ và cung cấp dịch vụ chất lượng cao. Trong khi đó, mạng chuyển mạch kênh truyền thống chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại, không có khả năng để đáp ứng các nhu cầu trên của khách hàng. Vì vậy, mạng thế hệ sau (Next General Network - NGN) ra đời nhằm thỏa mãn những nhu cầu trên. Khi mạng thế hệ sau được xây dựng, ngoài những tính năng vượt trội về dịch vụ, công nghệ chuyển mạch cũng có bước thay đổi lớn. Công nghệ chuyển mạch kênh truyền thống chỉ cho phép thực hiện các dịch vụ riêng biệt, khó phát triển các dịch vụ mới và phụ thuộc nhiều vào phần cứng đi kèm. Còn công nghệ chuyển mạch mới được sử dụng trong mạng thế hệ sau đã tách riêng được sự phụ thuộc của phần mềm vào phần cứng, tạo sự linh hoạt trong quá trình điều khiển, từ đó mở ra một cơ hội trong việc thỏa mãn mong muốn tạo ra các dịch vụ hội tụ. Trong mạng NGN thì chuyển mạch mềm là linh hồn của lớp điều khiển. Mạng NGN cũng như công nghệ chuyển mạch mềm đã xuất hiện và hiện nay đang được áp dụng và sẽ phát triển mạnh tại Việt Nam, vì vậy cần phải nghiên cứu để tiến tới làm chủ các công nghệ mới này, và đây chính là mục tiêu của luận văn. Luận văn được chia thành các phần chính sau: v Chương 1 : Mạng viễn thông thế hệ mới (NGN). Chương 2 : Chuyển mạch mềm trong mạng NGN. Chương 3 : Chuyển mạch mềm trong mạng NGN Việt Nam. Luận văn đã được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của PGS. TS. Nguyễn Cảnh Tuấn - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. Tôi xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Cảnh Tuấn và các thầy cô khoa Điện tử viễn thông, trường Đại học công nghệ đã dìu dắt, dạy dỗ tôi trong quá trình học tập. Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự phê bình góp ý của các thầy cô giáo và những người có quan tâm để luận văn được hoàn thiện hơn. 1 Ch-¬ng 1. MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI (NGN) 1.1. Tổng quan về mạng viễn thông 1.1.1. Mạng viễn thông hiện tại - Mạng PSTN Mạng viễn thông là phương tiện đưa 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: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối. ThiÕt bÞ chuyÓn m¹ch ThiÕt bÞ truyÒn dÉn ThiÕt bÞ chuyÓn m¹ch M«i tr-êng truyÒn H×nh 1: Các thành phầndÉn chính của mạng viễn thông ThiÕt bÞ truyÒn dÉn  Thiết bị chuyển mạch gồm có tổng đài nội hạt (local exchange) và tổng đài trung kế (trunk exchange). Các thuê bao được nối vào tổng đài nội hạt và tổng đài nội hạt được nối vào tổng đài trung kế. 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 với nhau để thực hiện việc truyền đưa các tín hiệu điện.  Môi trường truyền bao gồm môi trường hữu tuyến và môi trường vô tuyến. Môi trường truyền hữu tuyến bao gồm cáp kim loại, cáp quang. Môi trường 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 hiện nay được chia thành nhiều loại: mạng mắc lưới (mesh network), mạng sao (star networks) và mạng hỗn hợp (composite network) bao gồm cả loại sao và mắt lưới. Các loại mạng này có các ưu điểm và nhược điểm khác 2 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…). GW Sub Sub Sub RLE HLE HLE TE Sub Sub RLE TE Sub Sub GW : Tæng ®µi quèc tÕ (Gateway) TE : Tæng ®µi chuyÓn tiÕp quèc gia (Transit Exchange) HLE : Tæng ®µi néi h¹t (Host Local Exchange) RLE : Tæng ®µi xa (VÖ tinh - Remote Local Exchange) 2: bao Cấu hình mạng cơ bản Sub H×nh : Thuª (Subcriber) Mạng viễn thông hiện nay được phân cấp như sau: ` Tæng ®µi quèc tÕ Tæng ®µi chuyÓn tiÕp Tæng ®µi néi h¹t H×nh 3: Cấu trúc mạng phân cấp Sub 3 1.1.2. Các nhược 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, như [5]: - 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. Mỗi mạng trên lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Điều này dẫn đến hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm, trong đó quan trọng nhất là: - Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng. - Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau, vì vậy mạng hiện tại sẽ rất khó thích nghi với những đòi hỏi này. - Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài nguyên. Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng. Mặt khác, mạng viễn thông hiện nay được thiết kế nhằm mục đích khai thác dịch vụ thoại là chủ yếu. Do đó, đứng ở góc độ này, mạng đã phát triển tới một mức gần như giới hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết điểm cần khắc phục. 4 - 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 tiền bạc khi muốn nâng cấp và 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. Các tổng đài chuyển mạch cấp 5 đang tồn tại làm hạn chế khả năng sáng tạo và triển khai các dịch vụ mới, từ đó dẫn đến việc làm giảm lợi nhuận của các nhà khai thác. - Kiến trúc hạ tầng mạng PSTN dựa trên cơ sở công nghệ TDM và chuyển mạch kênh không mềm dẻo và không hiệu quả cho việc truyền số liệu và các dịch vụ đa phương tiện. Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai thác nhận thấy rằng “sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN” là chắc chắn xảy ra. Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự - số, băng hẹp - băng rộng, cơ bản - đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện nay. Để thỏa mãn nhu cầu của khách hàng, đồng nghĩa với việc gia tăng lợi nhuận, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông yêu cầu những giải pháp công nghệ mới thay thế (hay bổ sung) cho mạng PSTN. Cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng, công nghệ chuyển mạch gói cũng góp phần đưa ngành công nghiệp viễn thông chuyển sang thời kỳ mới. Công nghệ chuyển mạch gói đưa ra giải pháp chuyển giao thông tin dưới dạng các gói tin theo phương thức hướng kết nối (connection oriented) hay không kết nối (connectionless) trên các kênh ảo (chỉ thực sự chiếm dụng tài nguyên khi có lưu lượng trên nó). Mạng chuyển mạch gói có thể được xây dựng trên các giao thức khác nhau: X25, IP... trong đó giao thức IP đang là giao thức được quan tâm nhiều nhất. Mạng chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP được coi là giải pháp công nghệ đáp ứng sự gia tăng nhu cầu của khách hàng. Với khả năng của mình, các dạng lưu lượng khác nhau được xử lý hoàn toàn trong suốt trong mạng IP, điều này cho phép mạng IP có khả năng cung cấp các loại dịch vụ đa dạng, phong phú bao gồm cả dịch vụ đa phương tiện chứ không riêng gì dịch vụ 5 thoại. Điều này rất có ý nghĩa khi trong tương lai, thông tin thoại chỉ còn tồn tại như dịch vụ giá trị gia tăng. Như vậy, để đáp ứng nhu cầu khách hàng các nhà quản trị mạng có hai sự lựa chọn: hoặc xây dựng một cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới cho mạng IP hoặc xây dựng một mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ IP bằng cách nâng cấp trên cơ sở mạng PSTN hiện có. Trên quan điểm kinh tế, rõ ràng phương án hai là sự lựa chọn đúng đắn, nghĩa là cần phải giải quyết nhiệm vụ chuyển đổi một cách hợp lý quá trình chuyển đổi từ mạng PSTN truyền thống trên cơ sở công nghệ TDM và chuyển mạch kênh sang một mạng thế hệ mới trên cơ sở chuyển mạch gói và công nghệ IP. Và điều này đã thúc đẩy mạng NGN ra đời. 1.2. Khái niệm về mạng viễn thông thế hệ mới (NGN) Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn [5]: - Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau); - Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ); - Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng); - Mạng nhiều lớp (mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM). Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và cung các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN ở đây không bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN. Trong giai đoạn quá độ, mạng thông tin thế hệ mới có sự tích hợp mạng thoại PSTN, chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói, dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng 6 có thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ gánh nặng của 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 công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. Vấn đề chủ đạo ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này. Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện, phần lớn trong đó là không được trù liệu khi xây dựng các hệ thống mạng hiện nay. 1.3. Đặc điểm của NGN Mạng NGN có các đặc điểm chính sau: 1. Là hệ thống mạng mở: Các khối chức năng của mạng truyền thống được chia thành các phần tử mạng độc lập - các phần tử được phân theo chức năng tương ứng và phát triển một cách độc lập. Từ đó, giao diện và giao thức giữa các bộ phận dựa trên các tiêu chuẩn độc lập và tuân theo các tiêu chuẩn sẵn có. 2. Là mạng chuyển mạch gói: Mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, là công nghệ có nhiều ưu điểm so với công nghệ chuyển mạch kênh trong mạng truyền thống, cho phép mạng hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau. 3. Lớp điều khiển được tách độc lập với lớp chuyển tải: Mục tiêu chính của việc tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng, thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối. Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính mềm dẻo, linh hoạt cao, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng của việc ứng dụng công nghệ mới. 1.4. Cấu trúc của NGN 1.4.1. Cấu trúc chức năng Mạng NGN bao gồm các lớp chức năng sau [5]: 7 - Lớp truy nhập (Access); - Lớp chuyển tải (Transport); - Lớp điều khiển (Control); - Lớp ứng dụng (Application); - Lớp quản lý (Management). Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay đang rất phức tạp với nhiều loại giao thức, và các nhà khai thác đang rất quan tâm tới khả năng tương thích giữa các thiết bị của các hãng khác nhau. Líp øng dông Líp chuyÓn t¶i Líp qu¶n lý Líp ®iÒu khiÓn Líp truy nhËp H×nh 4: Cấu trúc chức năng của NGN 1.4.1.1. Lớp truy nhập:  Chức năng: - Cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục (thuộc lớp chuyển tải) qua cổng giao tiếp MGW thích hợp. - Hỗ trợ các mức chất lượng dịch vụ khác nhau cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Nó có khả năng lưu trữ lại các sự kiện xảy ra trên mạng (kích thước gói, tốc độ gói, độ trì hoãn, tỷ lệ mất gói và Jitter cho phép… đối với mạng chuyển mạch gói; băng thông, độ trì hoãn đối với mạng chuyển mạch kênh TDM).  Thành phần: 8 - Các thiết bị truy nhập đóng vai trò giao diện để kết nối các thiết bị đầu cuối vào mạng qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vô tuyến; các thiết bị truy nhập tích hợp IAD. Qua các thiết bị này, thuê bao có thể sử dụng mọi kỹ thuật truy nhập (tương tự, số, TDM, ATM, IP…) để truy nhập vào mạng dịch vụ NGN. - Các nút chuyển mạch/Router (IP/ATM hay IP/MPLS), các chuyển mạch kênh của mạng PSTN, các khối chuyển mạch PLM nhưng ở mạng đường trục. Kỹ thuật chuyển tải chính là IP hay IP/ATM. Ngoài ra còn có các hệ thống chuyển mạch, hệ thống định tuyến cuộc gọi. 1.4.1.2. Lớp chuyển tải:  Chức năng: Chuyển đổi các loại môi trường (chẳng hạn như PSTN, FrameRelay, LAN, vô tuyến...) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại. Lớp chuyển tải có khả năng tương thích các kỹ thuật truy nhập khác với kỹ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đường trục. Nhờ đó, các nút chuyển mạch (ATM + IP) và các hệ thống truyền dẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển.  Thành phần: Là các cổng truyền thông (MG - Media Gateway) bao gồm: - Các cổng truy nhập: AG (Access Gateway) kết nối giữa mạng lõi với mạng truy nhập, RG (Residental gateway) kết nối mạng lõi với mạng thuê bao tại nhà. - Các cổng giao tiếp : TG (Trunking Gateway) kết nối giữa mạng lõi với mạng PSTN/ISDN, WG (Wireless Gateway) kết nối mạng lõi với mạng di động,... 1.4.1.3. Lớp điều khiển:  Chức năng: Có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào. Bao gồm: - Định tuyến lưu lượng giữa các khối chuyển mạch. 9 - Thiết lập yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, điều khiển sắp xếp nhãn (label mapping) giữa các giao diện cổng. - Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối (hay mỗi luồng) và thực hiện giám sát điều khiển để đảm bảo QoS. - Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối với lớp media. Thống kê và ghi lại các thông số về chi tiết cuộc gọi, đồng thời thực hiện các cảnh báo. - Thu nhận thông tin báo hiệu từ các cổng và chuyển thông tin này đến các thành phần thích hợp trong lớp điều khiển. - Quản lý và bảo dưỡng hoạt động của các tuyến kết nối thuộc phạm vi điều khiển. Thiết lập và quản lý hoạt động của các luồng yêu cầu đối với chức năng dịch vụ trong mạng. Báo hiệu với các thành phần ngang cấp. - Các chức năng quản lý, chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp điều khiển. Nhờ các giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, điều này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng.  Thành phần: Gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là Softswitch được kết nối với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP như: SGW (Signaling Gateway), MS (Media Sever), FS (Feature Server), AS (Application Server). 1.4.1.4. Lớp ứng dụng:  Chức năng: Cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau ở nhiều mức độ (như dịch vụ thoại, VPN, VoD, multimedia, e-commerce, realtime games...). Một số loại dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc thực hiện điều khiển logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ được điều khiển từ lớp điều khiển (như dịch vụ thoại truyền thống…). Lớp ứng dụng liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các dịch vụ mạng. 10  Thành phần: Lớp ứng dụng gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service Excution Node), thực chất là các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải. 1.4.1.5. Lớp quản lý: Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ lớp kết nối cho đến lớp ứng dụng. Tại lớp này, người ta có thể triển khai kế hoạch xây dựng mạng giám sát viễn thông TMN, như một mạng riêng theo dõi và điều phối các thành phần mạng viễn thông đang hoạt động. Tuy nhiên cần phân biệt các chức năng quản lý với các chức năng điều khiển. Vì căn bản NGN sẽ dựa trên các giao diện mở và cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ trong một mạng đơn, cho nên mạng quản lý phải làm việc trong một môi trường đa nhà đầu tư, đa nhà khai thác, đa dịch vụ. 1.4.2. Các thành phần NGN Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần quan tâm, nhưng ở đây ta chỉ nghiên cứu những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống. Cụ thể là [5]: - Media Gateway (MG); - Softswitch (còn gọi là Media Gateway Controller hoặc Call Agent); - Signaling Gateway (SG); - Media Server (MS); - Application Server (Feature Server). a) Media Gateway (MG): Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DS0. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói. Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processors) thực hiện các chức năng: chuyển đổi AD (analog to digital), nén mã thoại/ audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tín hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF… [5] 11 Media Gateway có các chức năng: - Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol). - Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP - Digital Signal Processing) dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này. - Hỗ trợ các giao thức đã có như loop-start, ground-start, E&M, CAS, QSIG và ISDN qua T1. - Quản lý tài nguyên và kết nối T1. - Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP. - Có phần mềm Media Gateway dự phòng. - Cho phép khả năng mở rộng Media Gateway về: cổng(ports), cards, các nút mà không làm thay đổi các thành phần khác. Đặc tính của Media Gateway: - Là một thiết bị vào/ra đặc hiệu (I/O) - Dung lượng bộ nhớ 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 (với mạng IP), mở rộng một vài giao diện T1/E1 với mạng TDM. - Mật độ khoảng 120 port (DSO’s). - Sử dụng bus H.110 để đảm bảo tính linh động cho hệ thống nội bộ. b) Softswitch: Softswitch đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó. Softswitch điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi [5]. Softswitch chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, như PSTN, SS7, IP. Softswitch chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua
- Xem thêm -