Tài liệu TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU VÀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM

Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU 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 mới - mạng thế hệ sau NGN (Next Generation Network). NGN là một mạng có kiến trúc đồng nhất, có khả năng hội tụ, tích hợp 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 mạng NGN là công nghệ chuyển mạch mềm. Chuyển mạch mềm hay còn gọi là MGC (Media Gateway Controller) hoặc CA (Call Agent), là hệ thống phần mềm điều khiển phân tán đảm bảo khả năng điều khiển cuộc gọi và xử lý báo hiệu cho mạng thế hệ sau NGN. Vì thế, việc nghiên cứu chuyển mạch mềm là hết sức quan trọng và có ý nghĩa. Bản đồ án này đã nghiên cứu hệ thống chuyển mạch mềm sử dụng trong mạng thế hệ sau, phân tích các giao thức báo hiệu sử dụng trong chuyển mạch mềm, trong đó, đồ án đặc biệt đi sâu khảo sát, phân tích giao thức điều khiển cổng phương tiện MEGACO (MEdia GAteway COntroler). Đây là một giao thức còn đang trong quá trình hoàn thiện, là sản phẩm của sự hợp tác giữa hai tổ chức tiêu chuẩn hoá có uy tín nhất (trong lĩnh vực viễn thông và internet) IETF và ITU-T. Dựa trên việc nghiên cứu các khuyến nghị và RFC của hai tổ chức này, cuối cùng đồ án đã đưa ra mô hình tham khảo bao gồm các module cho việc xây dựng phần mềm giao thức MEGACO. Nội dung của bản đồ án gồm 5 chương: - Chương I : Tổng quan về mạng thế hệ sau và công nghệ chuyển mạch mềm. - Chương II : Các giao thức báo hiệu cơ bản trong chuyển mạch mềm. - Chương 3 : Giao thức điều khiển cổng phương tiện MEGACO. Do trình độ còn hạn chế, trong một khoảng thời gian ngắn, việc nghiên cứu, tìm hiểu một công nghệ mới chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý của các thầy giáo, cô giáo và các bạn. SV: Tạ Thanh Tùng 1 MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................................ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT..................................................................................... DANH MỤC HÌNH VẼ......................................................................................... CHƯƠNG 1-TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU VÀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM..................................................................................... 1.1 Mạng thế hệ sau NGN..................................................................................... 1.1.1 Sự ra đời của mạng thế hệ sau NGN............................................................ 1.1.2 Các đặc điểm và ưu điểm của mạng thế hệ sau............................................ 1.1.3 Giải pháp xây dựng mạng thế hệ sau............................................................ 1.2 Khái niệm chuyển mạch mềm......................................................................... 1.2.1. Chuyển mạch mềm theo quan điểm của các hãng...................................... 1.2.2 Khái niệm chuyển mạch mềm...................................................................... 1.3 Mô hình tham chiếu hệ thống chuyển mạch mềm.......................................... 1.3.1. Mặt bằng truyền tải...................................................................................... 1.3.2. Mặt bằng điều khiển và báo hiệu................................................................. 1.3.3. Mặt bằng dịch vụ và ứng dụng.................................................................... 1.3.4. Mặt bằng quản lý......................................................................................... 1.4 Vị trí của chuyển mạch mềm trong mô hình NGN......................................... 1. Mô hình phân lớp chức năng của NGN............................................................. 2. Vị trí của Softswitch trong mô hình NGN......................................................... 1.5 Các thành phần của chuyển mạch mềm.......................................................... 1.5.1 Media Gateway Controller (MGC)............................................................. 1.5.2 Media Gateway (MG)................................................................................... 1.5.3 Signalling Gateway (SG).............................................................................. 1.5.4 Media Server (MS)....................................................................................... 1.5.5 Feature Server............................................................................................... 1.6 Hoạt động của hệ thống chuyển mạch mềm.................................................... SV: Tạ Thanh Tùng 2 MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp 1.7 So sánh chuyển mạch mềm với chuyển mạch kênh truyền thống................... 1.7.1. Kiến trúc tổng thể........................................................................................ 1.7.2. Phương thức xử lý cuộc gọi........................................................................ 1.8 Ưu điểm của chuyển mạch mềm..................................................................... 1.8.1 Ưu điểm nhìn từ quan điểm của nhà khai thác............................................. 1.8.2 Ưu điểm theo quan điểm của khách hàng.................................................... CHƯƠNG 2-CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CƠ BẢN TRONG CHUYỂN MẠCH MỀM..................................................................................... 2.1 Giới thiệu chung.............................................................................................. 2.2 Giao thức H.323.............................................................................................. 2.2.1 Kiến trúc mạng và các thành phần của H.323.............................................. 2.2.2 H.225 và H.245............................................................................................. 2.2.3 Thiết lập và giải phóng cuộc gọi H.323....................................................... 2.3 Giao thức SIP.................................................................................................. 2.3.1 Các thành phần của SIP................................................................................ 2.3.2 Các chức năng của SIP................................................................................. 2.3.3 Hoạt động của SIP........................................................................................ 2.4 Giao thức SIGTRAN....................................................................................... 2.4.1 Kiến trúc giao thức SIGTRAN..................................................................... 2.4.2 Bộ giao thức SIGTRAN............................................................................... 2.5 Giao thức điều khiển cổng truyền thông MGCP............................................. 2.5.1 Các thành phần............................................................................................. 2.6 Giao thức MEGACO/H.248............................................................................ 2.6.1 Các chức năng của MEGACO/H.248.......................................................... 2.6.2 Hoạt động của giao thức MEGACO/H248.................................................. KẾT LUẬN........................................................................................................... CHƯƠNG 3-GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN CỔNG PHƯƠNG TIỆN-MEGACO ............................................................................................................................... 3.1 Sự ra đời và phát triển của các giao thức điều khiển cổng phương tiện......... SV: Tạ Thanh Tùng 3 MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp 3.2 Giao thức MEGACO....................................................................................... 3.2.1 Tổng quan về giao thức MEGACO.............................................................. 3.2.2 Chức năng của giao thức MEGACO............................................................ 3.2.3 Vị trí của giao thức MEGACO trong mô hình OSI...................................... 3.2.4 Các khái niệm trong giao thức MEGACO................................................... 3.2.5 Truyền dẫn các bản tin của giao thức MEGACO......................................... 3.2.6 Các lệnh định nghĩa bởi giao thức MEGACO............................................. 3.2.7 Mã hoá lệnh của giao thức MEGACO......................................................... 3.2.8 Cú pháp lệnh của giao thức MEGACO........................................................ 3.2.9 Cấu trúc bản tin MEGACO.......................................................................... 3.3 Hoạt động của giao thức MEGACO............................................................... 3.4 Các ưu điểm của giao thức MEGACO so với các giao thức điều khiển cổng phương tiện khác.......................................................................................... KẾT LUẬN.......................................................................................................... TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... SV: Tạ Thanh Tùng 4 MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ABNF Augumented Backus Naur Form Chuẩn mã hoá văn bản A-F Acouting- Function Chức năng tính cước AG Cổng truy nhập Access Gateway AGS-F Access Gateway Signaling- Chức năng cổng truy nhập Function API Application Programming Giao diện lập trình ứng dụng Interface AS Application Server Máy chủ ứng dụng AS-F AS-F Chức năng máy chủ ứng dụng ASNno1 Chuẩn mã hoá nhị phân Abstraction Syntax Notation 1 ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển giao không đồng bộ BAN Broadband Access Network Mạng truy nhập băng rộng CA Call Agent Tác nhân cuộc gọi DTMF Dual Tone MultiFrequency Âm báo mã đa tần FRS Frame Relay Switch FS Feature Server HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản HTTP Hyper Text Transport Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản SV: Tạ Thanh Tùng 5 MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp IAD Integrated Access Device IETF Thiết bị truy nhập tích hợp Uỷ ban tư vấn kỹ thuật internet Internet Engineering Task Force IN Intelligent Network Mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức internet IPDC IP Device Control Điều khiển thiết bị IP ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ ISP Nhà cung cấp dịch vụ internet Internet Service Provider ISUP ISDN User Part Phần ứng dụng dành cho người dùng ISDN IW-F Interworking- Function Chức năng liên két mạng JAIN Java Application Interface Mạng giao diện ứng dụng với Network LAN ngôn ngữ Java Mạng cục bộ Local Area Network LDAP Lightweight Directory Access Protocol M2UA MTP level 2 User Adaptaion Tương thích với người dùng mức 2 MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm MDCP Media Device Control Protocol Giao thức điều khiển thiết bị lưu SV: Tạ Thanh Tùng 6 MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp lượng Megaco MEdia GAteway COntroller Giao thức điều khiển cổng lưu lượng MG Media Gateway Cổng lưu lượng MGC Media Gateway Controlor Điều khiển cổng lưu lượng 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 lưu lượng NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau PBX Private Branch eXchange Tổng đài nhánh PCM Pulse Code Mudulation Điều chế xung mã PRI Primary Rate Interface Giao diện tốc độ bit cơ sở PSDN Mạng dữ liệu công cộng Public Switched Data Network PSTN Public Switched Telephone Mạng điện thoại công cộng Network QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RANAP Radio Access Network Phần ứng dụng mạng truy Application Part nhập vô tuyến R-F Routing- Function Chức năng định tuyến RFC Request For Comment RFC SV: Tạ Thanh Tùng 7 MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp RGW Residential Gateway Cổng nội hạt RTCP Real Time Transport Control Giao thức điều khiển truyền tải Protocol thời gian thực RTP Giao thức truyền tải thời gian Real Time thực Transport Protocol SCTP Stream Control Transport Protocol Giao thức truyền tải điều khiển dòng SDP Session Discription Protocol Giao thức mô tả phiên SG Signalling Gateway Cổng báo hiệu SIP Giao thức khởi đầu phiên Session Intiation Protocol SIP-T Session Intiation Protocol for Telephony SNMP Phần mở rộng giao thức SIP dành cho thoại Simple Network Management Protocol SS7 Signaling System No7 Hệ thống báo hiệu số 7 STP Signal Transfer Point Điểm truyền tải báo hiệu TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TDM Time Division Mutiplexing TG Trunk Gateway Cổng trung kế UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin gnười dùng URL Uniform Resoure Locator URL SV: Tạ Thanh Tùng 8 MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp VoIP Voice over IP Thoại qua mạng IP WAN Wide Area Network Mạng diện rộng DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Cấu trúc vật lý của NGN....................................................................12 Hình 1.2 Mô hình tham chiếu hệ thống chuyển mạch mềm................................16 Hình 1.3 Cấu trúc logic mạng NGN....................................................................19 Hình 1.5 Chức năng của Softwitch.....................................................................22 Hình 1.6 Sơ đồ xử lý cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch mềm.....................28 Hình 1.7. Mô hình hệ thống chuyển mạch kênh và chuyển mạch mềm.............29 Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống chuyển mạch kênh.......................................................30 Hình 1.9 Cấu trúc chuyển mạch mềm.................................................................31 Hình 2.1: Một số giao thức điều khiển và báo hiệu trong chuyển mạch mềm....36 Hình 2.2 Cấu hình mạng H.323...........................................................................39 Hình 2.3 Báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa mạng chuyển mạch gói và PSTN.....41 Hình 2.4 Thiết lập cuộc gọi H.323......................................................................42 Hình 2.5 Các thành phần của SIP........................................................................44 Hình 2.6. Thiết lập và chấm dứt cuộc gọi trong SIP...........................................46 Hình 2.7. Kiến trúc giao thức SIGTRAN............................................................48 Hình 2.8 Bộ giao thức SIGTRAN.......................................................................49 Hình 2.9 Các thành phần của MGC....................................................................51 Hình 2.10 Thiết lập cuộc gọi thông qua MGCP..................................................51 Hình 2.11 Sơ đồ điều khiển MG của MEGACO/H.248......................................52 Hình 2.12 Mô tả cuộc gọi MEGACO/H.248.......................................................55 Hình 3.1: Kiến trúc điều khiển của MEGACO...................................................57 Hình 3.2 : Vị trí và chức năng của giao thức MEGACO/H248..........................58 SV: Tạ Thanh Tùng 9 MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp Hình 3.3: Giao thức MEGACO trong mô hình OSI............................................59 Hình 3.5 Mô tả cuộc gọi MEGACO....................................................................69 SV: Tạ Thanh Tùng 10 MSSV: 506103008 Kết luận CHƯƠNG 1-TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU VÀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM 1.1 Mạng thế hệ sau NGN 1.1.1 Sự ra đời của mạng thế hệ sau NGN Nhu cầu trao đổi thông tin phản ánh trình độ phát triển của xã hội. Khi thông tin được thừa nhận như một nguồn tài nguyên quý giá, nhu cầu về trao đổi thông tin của con người ngày càng đòi hỏi cao về chất lượng, đa dạng về loại hình thông tin và chủng loại dịch vụ. Điều này tạo ra những cơ hội về doanh thu cho những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, nhưng cũng đặt ra cho họ không ít những khó khăn về mặt công nghệ. Trước đây, lưu lượng chủ yếu là tín hiệu thoại, một hạ tầng cơ sở viễn thông theo mạng điện thoại công cộng PSTN (Public Switched Telecommunication Network) cũng đủ đáp ứng nhu cầu khách hàng. Mạng PSTN hoạt động trên cơ sở chuyển giao theo chế độ kênh (Circuit Mode) với những tổng đài chuyển mạch kênh cho phép chuyển mạch tín hiệu thoại với độ tin cậy cao, đảm bảo rất tốt tính thời gian thực. Ngày nay do sự tác động của hai yếu tố: sự gia tăng nhu cầu của khách hàng và sự ra đời của những công nghệ mới, hạ tầng viễn thông của mỗi nước đang đứng trước những bước ngoặt. Sự gia tăng nhu cầu của khách hàng về loại hình dịch vụ, không chỉ là tín hiệu thoại mà bao gồm cả hình ảnh, dữ liệu và các dịch vụ đa phương tiện….Nếu như lưu lượng thoại được đáp ứng rất tốt bởi mạng PSTN thì với những loại lưu lượng còn lại mạng PSTN lại tỏ ra có rất nhiều nhược điểm :  Sử dụng băng tần không linh hoạt  Lãng phí tài nguyên hệ thống  Không có cơ chế phát hiện và sửa lỗi  Hiệu năng sử dụng mạng không cao ….. Để thoả 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 SV: Tạ Thanh Tùng 11 MSSV: 506103008 Kết luận 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 thoại. Điều này rất có ý nghĩa khi trong tương lai, thông tin thoại chỉ còn tồn tại như dịch vụ gia tăng giá trị. 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-đó là mạng thế hệ sau NGN-Next Generation Network. 1.1.2 Các đặc điểm và ưu điểm của mạng thế hệ sau Hai đặc điểm quan trọng nhất của mạng thế hệ sau NGN đó là: Mạng tích hợp đa dịch vụ và phát triển trên cơ sở hạ tầng viễn thông sẵn có với kiến trúc mở:  Các lớp chức năng được tích hợp theo chiều ngang trên lớp truyền dẫn chung dựa trên cơ sở chuyển mạch gói và được chia sẻ bởi các dịch vụ khác nhau.  Lớp điều khiển được tách độc lập với lớp truyền dẫn.  Lớp điều khiển có khả năng cung cấp một giao diện lập trình mở nhằm cung cấp môi trường kiến tạo dịch vụ mới. Một kiến trúc như trên sẽ đem lại nhiều lợi ích với các năng lực đầy hứa hẹn:  Nhờ sự độc lập giữa chức năng truyền dẫn và điều khiển kết nối, việc cung cấp dịch vụ mới chỉ đơn giản là việc bổ sung thêm các server vào lớp dịch vụ nằm phía trên lớp truyền dẫn. SV: Tạ Thanh Tùng 12 MSSV: 506103008 Kết luận  Lớp điều khiển dịch vụ độc lập với lớp truyền dẫn cũng làm giảm thiểu ảnh hưởng của việc ứng dụng các công nghệ truyền dẫn mới.  Tất cả các loại hình dịch vụ đều có thể chia sẻ chung một mạng lõi, lưu lượng thoại và dữ liệu không cần phải phân biệt.  Có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện multimedia 1.1.3 Giải pháp xây dựng mạng thế hệ sau Hình 1.1 : Cấu trúc vật lý của NGN Xu hướng chung hiện nay là hình thành và xây dựng các mạng NGN thông qua việc chuyển đổi mạng PSTN trên nền cơ sở hạ tầng chuyển mạch kênh TDM sang cơ sở hạ tầng chuyển mạch gói IP. Tuy nhiên trong quá trình chuyển đổi, cần một giải pháp lai ghép giữa hai phương thức chuyển giao thông tin theo kênh và theo gói. Điều này được đáp ứng bằng cách sử dụng các cổng phương tiện Media Gateway (MG) có cấu trúc phân tán, dưới sự điều khiển của thiết bị điều khiển cổng phương tiện Media Gateway Controller (MGC). Đó chính là công nghệ chuyển mạch mềm-SoftSwitch. SV: Tạ Thanh Tùng 13 MSSV: 506103008 Kết luận 1.2 Khái niệm chuyển mạch mềm 1.2.1. Chuyển mạch mềm theo quan điểm của các hãng Hội tụ mạng dữ liệu và mạng chuyển mạch kênh PSTN là xu hướng phát triển của mạng viễn thông thế giới. Có thể nói các hệ thống chuyển mạch mềm là trái tim của mạng thế hệ sau. Do đó công nghệ chuyển mạch mềm đã đặc biệt thu hút được sự quan tâm của các hãng chuyên sản xuất tổng đài và các nhà nghiên cứu, phát triển công nghệ chuyển mạch trên thế giới. Chuyển mạch mềm hay softswitching là khái niệm tương đối mới, xuất hiện lần đầu tiên vào khoảng năm 1995. Bản thân khái niệm chuyển mạch mềm đã gây nhiều tranh cãi, và những tranh luận nhằm đạt tới một định nghĩa kỹ thuật thống nhất và chính xác vẫn chưa đến hồi kết. Mỗi nhà phát triển nhìn softswitch dưới các góc độ khác nhau và đưa ra khái niệm về chuyển mạch mềm riêng của mình. Theo Alcatel, chuyển mạch mềm là trung tâm điều khiển trong cấu trúc mạng viễn thông. Nó cung cấp khả năng truyền tải thông tin một cách mềm dẻo, an toàn và đáp ứng các đặc tính mong đợi khác của mạng. Đó là các sản phẩm có chức năng quản lý dịch vụ, điều khiển cuộc gọi. hơn nữa chuyển mạch mềm còn có khả năng tương thích giữa chức năng điều khiển cuộc gọi và các chức năng mới sẽ phát triển sau này. Như vậy, chuyển mạch mềm là trung tâm chuyển mạch có đầy đủ chức năng của chuyển mạch kênh truyền thống và tương thích được với các chức năng mới, sử dụng các công nghệ có sẵn và các công nghệ mới. Theo Nortel, chuyển mạch mềm 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 những tính năng của chuyển mạch thoại TDM truyền thống. Chuyển mạch mềm có thể tích hợp thông tin thoại, số liệu và video. Nó có thể phiên dịch giao thức giữa các mạng khác nhau. Chuyển mạch mềm cũng cho phép triển khai các dịch vụ thoại qua mạng IP (VoIP). Theo MobileIN, chuyển mạch mềm là ý tưởng tách phần cứng mạng ra khỏi phần mềm mạng. Trong mạng chuyển mạch kênh truyền thống, phần cứng và phần SV: Tạ Thanh Tùng 14 MSSV: 506103008 Kết luận mềm được tích hợp trong một hệ thống duy nhất. Trong hệ thống chuyển mạch mềm, phần cứng chuyển mạch và phần mềm điều khiển tách rời trên các thiết bị khác nhau. 1.2.2 Khái niệm chuyển mạch mềm Nói chung khi nghiên cứu về chuyển mạch mềm, mỗi nhà phát triển đều có quan điểm riêng của mình, nhưng nói chung thực chất của khái niệm chuyển mạch mềm chính 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. Nói một cách ngắn gọn chuyển mạch mềm phải có các đặc tính sau: - Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói, và không thực hiện chuyển mạch trực tiếp các cuộc gọi PSTN - Phần mềm hệ thống chạy trên các máy chủ có kiến trúc mở - Có giao diện lập trình mở - Hỗ trợ đa dịch vụ thoại, từ thoại, fax, cuộc gọi video, tin nhắn… Như vậy, theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng chuyển mạch lưu lượng được thực hiện bởi cổng truyền thông Media Gateway (MG), còn xử lý và thiết lập cuộc gọi là chức năng của bộ điều khiển cổng truyền thông Media Gateway Controller (MGC). Việc tách riêng hai chức năng này trên hai hệ thống khác nhau có một số ưu điểm: Thứ nhất, việc tách chức năng điều khiển và chuyển mạch tạo cơ hội cho một số công ty nhỏ vốn vẫn chỉ tập trung vào các phần mềm xử lý cuộc gọi hoặc vào phần mềm chuyển mạch gói gây được ảnh hưởng trong ngành công nghiệp viễn thông mà trước đây chỉ dành cho các nhà cung cấp lớn. SV: Tạ Thanh Tùng 15 MSSV: 506103008 Kết luận Thứ hai, cho phép có một giải pháp 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 mạng chuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói. Thứ ba, là động lực cho các hệ điều hành, các môi trường máy tính chuẩn phát triển, do đó tiết kiệm đáng kể chi phí trong việc phát triển và ứng dụng các phần mềm xử lý cuộc gọi. Thứ tư, 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, đây là một yếu tố quan trọng trong việc khai thác tiềm năng của mạng tương lai. Như vậy các hệ thống chuyển mạch mềm đã thực hiện gói hóa cuộc gọi. Đây là một bước phát triển quan trọng của công nghệ chuyển mạch, sau khi việc số hóa thoại đã được thực hiện trong các tổng đài điện tử khoảng 30 năm trước đây.Về mặt vật lý, những hệ thống phần cứng hoàn toàn đóng của các nhà cung cấp tổng đài đã không còn được tái sử dụng. Thay vào đó là các máy chủ kiến trúc mở, với các giao diện chuẩn, chạy các hệ điều hành thông dụng như Solaris, Linux, Windows NT, Windows 2000… được dùng làm nền tảng cho hệ thống. Cấu trúc mở, phân tán trên nhiều máy chủ khác nhau tại nhiều địa điểm khác nhau trên mạng, khả năng mở rộng nâng cấp tốt, chi phí đầu tư ban đầu và chi phí trên một thuê bao thấp, hỗ trợ đa dịch vụ trên nền mạng gói, hỗ trợ giao diện lập trình chuẩn… đó là những ưu điểm của hệ thống chuyển mạch mềm. Việc triển khai mạng chuyển mạch mềm sẽ cho phép tích hợp mạng, sử dụng một cơ sở hạ tầng duy nhất cho mọi dịch vụ, thoại, thông điệp hoặc dữ liệu. 1.3 Mô hình tham chiếu hệ thống chuyển mạch mềm Để phân chia được các chức năng và thể hiện được một cách bao quát nhất, cụ thể nhất nhiệm vụ của các thành phần trong hệ thống chuyển mạch mềm. Hiệp hội chuyển mạch mềm quốc tế ISC đã đưa ra mô hình tham chiếu cho hệ thống này. Theo ISC có bốn mặt bằng chức năng khác nhau để miêu tả chức năng cụ thể của một hệ thống chuyển mạch mềm từ đầu cuối đến đầu cuối là: SV: Tạ Thanh Tùng 16 MSSV: 506103008 Kết luận  Mặt bằng truyền tải (Transport plane)  Mặt bằng điều khiển và báo hiệu (Control & Signalling Plane)  Mặt bằng dịch vụ và ứng dụng (Service & Application plane)  Mặt bằng quản lý (Management Plane) Mô hình tham chiếu hệ thống chuyển mạch mềm : Hình 1.2 Mô hình tham chiếu hệ thống chuyển mạch mềm 1.3.1. Mặt bằng truyền tải Mặt bằng truyền tải có nhiệm vụ xử lý và truyền tải các bản tin báo hiệu, thiết lập cuộc gọi, các bản tin thiết lập truyền thông hoặc các bản tin truyền thông qua hệ thống chuyển mạch mềm. Cơ chế truyền tải có thể được sử dụng dựa trên bất kỳ công nghệ nào mà phù hợp với các tiêu chuẩn của ANSI hoặc ITU - T. SV: Tạ Thanh Tùng 17 MSSV: 506103008 Kết luận Mặt bằng truyền tải cũng hỗ trợ việc truy nhập cho báo hiệu và truyền thông với mạng ngoài hay kết cuối tại hệ thống chuyển mạch mềm. Các thiết bị và chức năng của mặt bằng truyền tải luôn được điều khiển bởi chức năng của mặt bằng điều khiển và báo hiệu. Mặt bằng truyền tải có thể được chia làm 3 miền: miền truyền tải IP, miền liên kết mạng, miền truy nhập không IP. a) Miền truyền tải IP Miền truyền tải IP cung cấp một lõi truyền tải và một kết cấu định tuyến, chuyển mạch phục vụ cho việc truyền tải các gói tin qua hệ thống chuyển mạch mềm. Các thiết bị trong miền gồm có các bộ định tuyến và chuyển mạch, các thiết bị hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS. b) Miền liên kết mạng Các thiết bị trong miền liên kết mạng có chức năng biến đổi tín hiệu hay phương tiện nhận được từ mạng ngoài thành dạng có thể gửi đi giữa nhiều thực thể trong mạng chuyển mạch mềm. Miền liên kết mạng bao gồm các thiết bị như: - Cổng báo hiệu SG: Có chức năng biến đổi báo hiệu truyền tải giữa các lớp truyền tải khác nhau - Cổng truyền thông MG: Thực hiện biến đổi phương tiện giữa các mạng truyền tải và phương tiện khác nhau - Cổng liên kết IWG: Thực hiện liên kết báo hiệu trên cùng một lớp truyền tải nhưng giao thức khác nhau c) Miền truy nhập không IP Miền truy nhập không IP ứng dụng chủ yếu cho các thiết bị đầu cuối không IP và mạng vô tuyến không dây để truy nhập vào hệ thống chuyển mạch mềm. Miền truy nhập không IP bao gồm 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 bị truy nhập tích hợp (IAD) cho các mạng sử dụng công nghệ xDSL, modem SV: Tạ Thanh Tùng 18 MSSV: 506103008 Kết luận cáp/bộ tương thích thiết bị đa phương tiện (MTA) cho các mạng HFC, và các cổng truyền thông cho mạng truy nhập vô tuyến di động GSM/3G. 1.3.2. Mặt bằng điều khiển và báo hiệu Mặt bằng điều khiển và báo hiệu thực hiện chức năng điều khiển các thành phần trong hệ thống chuyển mạch mềm, đặc biệt là các thành phần trong mặt bằng truyền tải. Các thiết bị, chức năng trong mặt bằng điều khiển và báo hiệu dựa vào các bản tin báo hiệu nhận được từ mặt bằng truyền tải để xử lý việc thiết lập hay giải phóng kênh thoại qua hệ thống chuyển mạch mềm. Mặt bằng này gồm có các thiết bị như: Bộ điều khiển cổng phương truyền thông MGC (hay Call Agent hoặc Bộ điều khiển cuộc gọi), Gatekeeper và các máy chủ LDAP. 1.1.1 Mặt bằng dịch vụ và ứng dụng Mặt bằng dịch vụ và ứng dụng cung cấp chức năng điều khiển, logic và thực hiện một hay nhiều dịch vụ hoặc ứng dụng trong hệ thống chuyển mạch mềm. Các thiết bị trong mặt bằng này thực hiện điều khiển, xử lý cuộc gọi dựa trên chức năng thực thi dịch vụ và thực hiện chức năng này nhờ việc trao đổi thông tin với các thiết bị khác trong mặt bằng điều khiển và báo hiệu. Ngoài ra, mặt bằng này cũng thực hiện việc điều khiển các thành phần khác như các máy chủ truyền thông Media Server, thực hiện các chức năng: hội nghị, IVR, xử lý âm báo tone. Mặt bằng này bao gồm: các máy chủ ứng dụng Application Server và các máy chủ đặc tính Feature Server. 1.1.2 Mặt bằng quản lý Mặt bằng quản lý là nơi thực hiện các chức năng như hỗ trợ vận hành, tính hoá đơn cước và các công việc quản lý mạng khác. Mặt bằng quản lý có thể tương tác với bất kỳ mặt bằng nào trong mô hình tham chiếu hoặc liên kết với cả ba mặt bằng thông qua tiêu chuẩn SNMP hoặc thông qua giao diện lập trình ứng dụng mở API. SV: Tạ Thanh Tùng 19 MSSV: 506103008 Kết luận 1.4 Vị trí của chuyển mạch mềm trong mô hình NGN 1. Mô hình phân lớp chức năng của NGN Kiến trúc mạng NGN được chia thành bốn lớp chức năng cơ bản là:  Lớp ứng dụng  Lớp điều khiển  Lớp truyền thông  Lớp truy nhập và truyền dẫn. Ngoài các chức năng cơ bản nêu trên, trong kiến trúc mạng NGN còn có lớp chức năng quan trọng nữa là lớp quản lý mạng. Ngoài ra, các giao diện mở API của kiến trúc này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng, dễ dàng, các nhà khai thác có thể lựa chọn nhà cung cấp thiết bị tốt nhất cho từng lớp trong mô hình mạng NGN . Kiến trúc logic của NGN Hình 1.3 Cấu trúc logic mạng NGN Kiến trúc NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu. Nó phân chia các khối vững chắc của tổng đài hiện nay thành các lớp mạng riêng rẽ được liên kết với nhau bằng các giao diện mở tiêu chuẩn. SV: Tạ Thanh Tùng 20 MSSV: 506103008