ứng dung của megaco trong chuyển mạch mềm

Đồ án tốt nghiệp đại học
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- a -

Mục lục

Thuật ngữ viết tắt i
Lời nói đầu 1
Chơng I: tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm 4
1.1 Giới thiệu 4
1.1.1 Mạng viễn thông hiện tại và giải pháp 4
1.1.2 Mạng thế hệ mới NGN 5
1.2 Khái niệm chuyển mạch mềm và kiến trúc tổng quan 8
1.2.1 Khái niệm 8
1.2.2 Lợi ích của chuyển mạch mềm đối với các nhà khai thác và khách hàng 9
1.2.3 Kiến trúc tổng quan 13
1.3 Mặt bằng chức năng 13
1.3.1 Mặt bằng truyền tải 14
1.3.2 Mặt bằng báo hiệu và điều khiển cuộc gọi 15
1.3.3 Mặt bằng ứng dụngvà dịch vụ 15
1.3.4 Mặt bằng quản lý và bảo dỡng 15
1.4 Các thực thể chức năng 16
1.4.1 Chức năng điều khiển cổng phơng tiện MGC-F 16
1.4.2 Chức năng định tuyến cuộc gọi và tính cớc R-F, A-F 17
1.4.3 Chức năng cổng báo hiệu và chức năng báo hiệu cổng truy nhập 17
1.4.4 Chức năng Server ứng dụng 18
1.4.5 Chức năng cổng phơng tiện MG-F 18
1.4.6 Chức năng Server Media 19
1.5 Báo hiệu trong mạng chuyển mạch mềm 19
1.5.1 Giao thức H.323 20
1.5.2 Giao thức SIP 23

1.5.3 Giao thức Sigtran 24
1.5.4 Giao thức MGCP-H.248\Megaco 26
Chơng II: Giới thiệu giao thức H.248\Megaco 28
2.1 Sự ra đời của H.248\Megaco 28
2.2 Tổng quan về H.248 29
2.2.1 Tổng quan 29
2.2.2 Chức năng của giao thức H.248 30
2.2.3 Vị trí của giao thức H.248 trong mô hình OSI 30
2.3 Chuẩn giao thức H.248 31
Đồ án tốt nghiệp đại học
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- b -

2.3.1 Các định nghĩa 31
2.3.2 Mô hình kết nối 31
2.3.3 Các câu lệnh 38
2.3.4 Phiên (Transaction) 42
2.3.5 Thứ tự các câu lệnh 43
2.3.6 Truyền tải 44
2.3.7 Mã hoá lệnh của giao thức H.248 45
2.3.8 Cú pháp lệnh của giao thức H.248 46
2.3.9 Cấu trúc bản tin H.248 47
2.4 Hoạt động của giao thức H.248 48
2.5 Các u điểm của giao thức H.248 so với các giao thức điều khiển cổng phơng
tiện khác 49
Chơng III: các kịch bản 50
3.1 Giới thiệu 50
3.2 Khởi tạo MG 51
3.2.1 Khởi tạo MG trờng hợp thông thờng 51
3.2.2 Khởi tạo MG, không có đáp ứng từ MGC sơ cấp 52

3.2.3 Khi không có đáp ứng của cả MGC sơ cấp và MGC thứ cấp 52
3.3 Thiết lập cuộc gọi 53
3.4 Giải phóng cuộc gọi 54
3.4.1 Giải phóng cuộc gọi, kịch bản 1 54
3.4.2 Giải phóng cuộc gọi, kịch bản 2 55
3.4.3 Giải phóng cuộc gọi, kịch bản 3 55
3.5 AuditValue 55
Chơng IV: Tiến trình xử lý cuộc gọi theo giao thức H.248 57
4.1 Kết nối giữa hai RGW 57
4.2 Kết nối từ RGW tới TGW 61
4.3 Kết nối từ SS7-TGW tới RGW 63
4.4 H.248 hỗ trợ các dịch vụ bổ xung 65
4.4.1 Dịch vụ chuyển cuộc gọi 65
4.4.2 Dich vụ chờ cuộc gọi 70
4.5 Conferencing 77
Kết luận 87
Tài liệu tham khảo 88
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 1 -

Lời nói đầu

Xu hớng hội tụ của viễn thông và công nghệ thông tin có nhiều ảnh hởng đến
mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp
nhiều loại dịch vụ khác nhau cho ngời sử dụng, hiệu quả khai thác cao, dễ phát
triển Để đáp ứng các yêu cầu này, một số nhà sản xuất thiết bị viễn thông và một số
tổ chức nghiên cứu về viễn thông đã đa ra các ý tởng và mô hình về cấu trúc mạng
thế hệ sau NGN.
ở Việt nam, với sự ổn định về chính trị và sự tăng trởng của nền kinh tế xã hội,

Việt nam đợc đánh giá là một thị trờng có tiềm năng đáng kể trong khu vực trong
đó có thị trờng điện tử - tin học - viễn thông. Mạng viễn thông của Tổng Công ty
Bu chính Viễn thông đã đợc số hoá với các thiết bị hiện đại và các loại hình dịch
vụ ngày càng gia tăng cả về số lợng và chất lợng. Bên cạnh VNPT, một số công ty
khác cũng đã và đang từng bớc tham gia vào việc khai thác thị trờng cung cấp các
dịch vụ viễn thông.
Đứng trớc xu hớng tự do hoá thị trờng, cạnh tranh và hội nhập, việc phát
triển theo cấu trúc mạng thế hệ sau (NGN) với các công nghệ phù hợp là bớc đi tất
yếu của viễn thông thế giới và mạng viễn thông Việt nam.
Với xu hớng chuyển dần sang mạng thế hệ sau nh vậy, một loạt các vấn đề
đợc đặt ra nh kiến trúc mạng, phối hợp điều khiển giữa các phần tử trong mạng,
chất lợng dịch vụ, cho mạng thế hệ sau. Việc phối hợp điều khiển giữa các phần tử
trong mạng là một vấn đề then chốt quyết định đến sự hoạt động của toàn bộ mạng.
Vì vậy việc xây dựng, lựa chọn giao các giao thức để phối hợp điều khiển giữa các
phần tử mạng là một trong những khâu quan trọng nhất trong quá trình triển khai
mạng NGN.
Kiến trúc NGN cho phép mọi loại hình dịch vụ đều có thể truyền tải qua một
mạng lõi chung sử dụng công nghệ gói mà không quan tâm dịch vụ đó là một cuộc
gọi thoại, truyền số liệu, hình ảnh, Để có đợc điều này mạng NGN đợc xây dựng
theo kiến trúc phân bố, có sự tách biệt giữa chức năng điều khiển gọi và chức năng xử
lý phơng tiện. Chính vì thế hai trong số những phần tử quan trọng nhất của kiến trúc
mạng NGN là MGC hay Call Agent hay Softswitch (thiết bị điều khiển gọi) và MG
(cổng phơng tiện). Do đó giao thức phối hợp điều khiển giữa hai phần tử này là một
trong những giao thức rất quan trọng trong mạng NGN. Hiện có rất nhiều chuẩn giao
thức có thể dùng để phối hợp điều khiển giữa hai phần tử này nh MDCP, MGCP,
MEGACO/H.248, mỗi giao thức đều có u nhợc điểm riêng. Có thể gọi chung các
giao thức này là các giao thức điều khiển cổng phơng tiện. Vấn đề đặt ra là làm sao
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 2 -

để lựa chọn đợc một giao thức điều khiển cổng phơng tiện phù hợp nhất, tối u
nhất đáp ứng đợc mọi yêu cầu của một mạng thế hệ sau? Qua tìm hiểu em đợc biết
là giao thức MEGACO/H.248 là một trong những giao thức điều khiển cổng phơng
tiện có nhiều u điểm tốt, rất phù hợp cho các yêu cầu của mạng thế hệ sau, hơn thế
nữa giao thức này hiện đang đợc các nhà sản xuất thiết bị đa vào sử dụng chính
thức trên mạng lới viễn thông để thay thế các giao thức hiện có. Do vậy, em quyết
định chọn đề tài tốt nghiệp của mình là:
ứng dụng của megaco/H.248 trong chuyển mạch mềm
Thông qua đồ án này bản thân em sẽ hiểu đợc giao thức H.248 là gì và ứng
dụng của nó trong chuyển mạch mềm ra sao. Điều này rất bổ ích cho em và những
ngời quan tâm trong quá trình lĩnh hội công nghệ chuyển mạch đầy mới mẻ là công
nghệ chuyển mạch mềm.
Đồ án gồm 4 chơng:
Chơng 1: Giới thiệu tổng quan về mạng thế hệ sau NGN và công nghệ
chuyển mạch mềm, khái niệm, kiến trúc, các giao thức báo hiệu quan trọng
và lợi ích của chuyển mạch mềm đối với các nhà khai thác và khách hàng.
Chơng 2: Trình bày chi tiết về quá trình phát triển, các khái niệm, các đặc
điểm, cấu trúc lệnh của chuẩn giao thức MEGACO/H.248.
Chơng 3: Trình bày các kịch bản khởi tạo MG, thiết lập cuộc gọi và giải
phóng cuộc gọi trong mạng thế hệ mới sử dụng chuẩn giao thức
MEGACO/H.248.
Chơng 4: Đa ra một số tiến trình xử lý cuộc gọi theo giao thức
MEGACO/H.248.
Kết nối giữa hai RGW
Kết nối từ RGW tới TG
Kết nối từ SS7-TGW tới RGW
Việc nghiên cứu về các chuẩn giao thức mới nh MEGACO/H.248 đòi hỏi một
kiến thức sâu rộng và sự đầu t thoả đáng về thời gian. Do vậy, chắc chắn đồ án
không tránh khỏi những sai sót cũng nh còn nhiều vấn đề cha thoả đáng, cần đợc

xem xét thấu đáo hơn. Rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của các thầy cô giáo cùng sự
góp ý và phê bình của các bạn.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo Th.S Nguyễn Thị Thanh Kỳ đã tạo
mọi điều kiện và tận tình hớng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 3 -

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Viễn Thông I, Trung tâm
đào tạo Bu chính viễn thông I đã giúp đỡ em trong thời gian qua.
Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và ngời thân - những ngời đã luôn
giúp đỡ, cổ vũ và kịp thời động viên tôi trong suốt thời gian qua.
Xin chân thành cảm ơn !
Hà Tây, ngày tháng năm 2005
Sinh viên

Nguyễn Văn Quân (B)

Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết vắt
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- i -

thuật ngữ viết tắt

Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

AAA

Authentication Authorization
Accounting

Nhận thực, trao quyền, thanh toán
AAL ATM Adaptive Layer Lớp thích ứng ATM
ABNF Augumented Backus Naur Form Chuẩn mã hoá văn bản
ACF Admission Confirmation
Acknowledegment
Xác nhận chấp nhận đăng nhập
ACM Address Complete Message Bản tin hoàn thành địa chỉ
ACPT Accept Bản tin chấp nhận
A-F Acouting- Function Chức năng tính cớc
AG Access Gateway Cổng truy nhập
AGS-F Access Gateway Signaling-
Function
Chức năng cổng truy nhập
ANM Answer Message Bản tin trả lời
API Application Programming
Interface
Giao diện chơng trình ứng dụng
APM Application Transport
Mechanism
Cơ chế truyền dẫn ứng dụng
ARQ Admission Request Yêu cầu đăng nhập
AS Application Server Máy chủ ứng dụng
AS-F AS-Function Chức năng máy chủ ứng dụng
AT Access Tandem Tổng đài truy nhập
ATM Asynchronous Transfer Mode Phơng thức truyền không đồng bộ
BAN Broadband Access Network Mạng truy nhập băng rộng
BICC Bearer Independent Call Control Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập
kênh mang
CS-4 Capability Set 4 Tập năng lực 4

DPE Distributed Processing
Environment
Môi trờng xử lý phân tán
DTMF Dual Tone Multiple Frequency Xung đa tần
ETSI European Telecommunications
Standard Institute
Viện chuẩn hoá viễn thông châu Âu
FS Feature Server Máy chủ tính năng
GK Gatekeeper
GUI Graphical User Interface Giao diện ngời dùng đồ hoạ
GW Gateway
HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản
HTTP HyperText Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản
HTTP Hyper Text Transport Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản
IAD Integrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp
IAM Initial Address Message Bản tin thiết lập địa chỉ
ID Identifier Nhận dạng
IETF Internet Engineering Task Force Nhóm kỹ thuật Internet
IMTC International Multimedia Liên hiệp hội nghị đa phơng tiện từ
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết vắt
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- ii -

Teleconference Consortium xa quốc tế
IN Intelligent Network Mạng thông minh
INAP Intelligent Network Application
Part
Phần ứng dụng của mạng thông minh
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IPDC IP Device Control Điều khiển thiết bị IP

ISDN Integrated Services Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ tích hợp
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ internet
ISUP ISDN User Part Phần ngời dùng ISDN
ITU International
Telecommunications Union
Hiệp hội viễn thông quốc tế
IVR Interactive Voice Response Đáp ứng thoại tơng tác
IW InterWorking Liên mạng
JAIN Java Application Interface
Network
Mạng giao diện ứng dụng với
ngôn ngữ Java
LDAP Lightweight Directory Access
Protocol
`
LEX Local Exchange Tổng đài nội hạt
M2UA MTP level 2 User Adaptaion Tơng thích với ngời dùng mức
2
MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động
MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm
MDCP Media Device Control Protocol Giao thức điều khiển thiết bị lu
lợng
MG Media Gateway Cổng phơng tiện
MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển cổng phơng tiện
MGC-F MGC- Function Chức năng MGC
MGCP Media Gateway Controller
Protocol
Giao thức điều khiển cổng phơng

tiện
MG-F MG-Function Chức năng MG
MPLS Multi Protocol Lable Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MS Media Server Máy chủ phơng tiện
MWD
MTA
Maximun Waiting Delay
Multimedia Terminal Adapter
Thời gian chờ lớn nhất
Bộ thích ứng đầu cuối đa phơng tiện
NCS
NGN
Network Call Signalling
Next Generation Network
Báo hiệu cuộc gọi mạng
Mạng thế hệ sau
OAM Operation Administration and
Maintenance
Vận hành khai thác và bảo dỡng
PBX Private Branch Exchange Tổng đài nhánh nội hạt
PBX Private Branch Exchange Tổng đài nhánh
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng mặt đất
POTS Plain Old Telephone System Hệ thống điện thoại truyền thống
PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm tới điểm
PSTN Public Switched Telephone
Network
Mạng thoại chuyển mạch công cộng
QoS Quality of Service Chất lợng dịch vụ
RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết vắt

Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- iii -

RANAP Radio Access Network
Application Part
Phần ứng dụng mạng truy
nhập vô tuyến
RAS Registration, Admission and
Status
Đăng ký, chấp nhận và trạng thái
REL Release Bản tin giải phóng cuộc gọi
R-F Routing- Function Chức năng định tuyến
RFC Request For Common Các chuẩn của IETF
RFC Request For Comment Khuyến nghị
RGW Resident Gateway Gateway nội hạt
RLC Release Complete Hoàn thành giải phóng cuộc gọi
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
SCN Switched Circuit Network Mạng chuyển mạch
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

SGCP Simple Gateway Control Protocol

Giao thức điều khiển cổng đơn giản
SGW Signalling Gateway Gateway báo hiệu
SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo 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
SRF Specialised Resource Function Chức năng tài nguyên đặc biệt
SRP Special Resource Point Điểm tài nguyên đặc biệt
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
TCAP Transaction Capabilities
Application Part
Phần ứng dụng khả năng phiên
TCP Transfer Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải
TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian
TGW Trunk Gateway Gateway trung kế
UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin gnời dùng
VoIP Voice over Internet Protocol Truyền thoại qua giao thức Internet
WDM Wave Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo bớc sóng
WG Working Group Nhóm làm việc

Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT

- 4 -


Chơng I
Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
1.1 Giới thiệu
1.1.1 Mạng viễn thông hiện tại và giải pháp
Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng
với mỗi loại hình dịch vụ thông tin có ít nhất một loại mạng riêng biệt phục vụ dịch vụ
đó nh mạng Telex, mạng điện thoại công cộng PSTN, mạng truyền số liệu, mạng di
động GSM
Mạng PSTN nói chung đáp ứng đợc rất tốt nhu cầu dịch vụ thoại của khách hàng.
Tuy nhiên trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ thoại còn có nhiều vấn đề cha đợc giải
quyết một cách thực sự thoả đáng, cha nói đến những dịch vụ mới nh truyền số
liệu
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 nớc đang đứng trớc
những bớc 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 phơng tiện. Nếu
nh lu lợng thoại đợc đáp ứng rất tốt bởi mạng PSTN thì với những loại lu lợng
còn lại mạng PSTN lại tỏ ra có rất nhiều nhợc 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
Ngoài ra, trong qua trình hoạt động, chuyển mạch kênh đã bộc lộ những yếu điểm
của mình. Những yếu điểm chính của chuyển mạch kênh là:

Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt
: Việc đầu t một tổng đài nội hạt

với chi phí cao cho vùng có vài ngàn thuê bao là không kinh tế do đó các tổng
đài thờng lắp đặt cho vùng có số lợng thuê bao lớn hơn. Ngoài ra nhà cung
cấp dịch vụ còn phải xem xét đến chi phí truyền dẫn và chi phí trên một đờng
dây thuê bao và việc lắp đặt tổng đài 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
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 5 -

việc phát triển và triển khai một dịch vụ mới phụ thuộc nhiều vào nhà sản xuất,
rất tốn kém và mất thời gian.

Hạn chế về kiến trúc mạng, do đó khó khăn trong việc triển khai mạng
: Đó là
do trong cơ cấu chuyển mạch, thông tin thoại đều tồn tại dới dạng các dòng
64 kbps, nên không thể đáp ứng cho các dịch vụ mới có dung lợng lớn hơn.
Và do trong chuyển mạch kênh đầu vào và đầu ra đợc nối cố định với nhau
nên việc định tuyến cuộc gọi và xử lý các đặc tính của cuộc gọi có mối liên hệ
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 đợc sản xuất thì dung lợng của nó là không thay đổi. Do đó khi mở
rộng dung lợng nhiều khi đòi hỏi đến việc phải tăng số cấp chuyển mạch,
điều này sẽ ảnh hởng đến việc đồng bộ, báo hiệu cùng nhiều vấn đề phức tạp
khác.
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 nghệ
chuyển mạch gói cũng góp phần đa ngành công nghiệp viễn thông chuyển sang thời
kỳ mới. Công nghệ chuyển mạch gói đa ra giải pháp chuyển giao thông tin dới dạng
các gói tin theo phơng thức hớng kết nối hay không kết nối trên các kênh ảo (chỉ
thực sự chiếm dụng tài nguyên khi có lu lợng trên nó). Mạng chuyển mạch gói có
thể đợc xây dựng trên các giao thức khác nhau: X25, IP. Trong đó giao thức IP đang
là giao thức đợc quan tâm nhiều nhất. Mạng chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP
đợc coi là giải pháp công nghệ đáp ứng sự gia tăng nhu cầu của khách hàng. Với khả
năng của mình, các dạng lu lợng khác nhau đợc 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 phơng tiện chứ không riêng gì dịch vụ thoại. Điều
này rất có ý nghĩa khi trong tơng lai, thông tin thoại chỉ còn tồn tại nh dịch vụ gia
tăng giá trị.
Nh 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 phơng án hai là sự lựa chọn đúng đắn, đó là mạng
thế hệ sau NGN.
1.1.2 Mạng thế hệ mới NGN
a. Định nghĩa
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 6 -

Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn nh:
Mạng đa dịch vụ: cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau.
Mạng hội tụ: hỗ trợ dịch vụ 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: tổ chức nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhng hỗ trợ

nhau.
Cho tới hiện nay, mạc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp thiết
bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu chiến lợc phát triển NGN.
Song vẫn cha có một định nghĩa cụ thể nào chính xác cho mạng NGN. Do đó, định
nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể nào bao hàm hết ỹ nghĩa của mạng thế hệ
mới nhng là khái niệm chung nhất khi đề cập dến NGN.
Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và
công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin
duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ một cách đa dạng,
đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động.
Nh vậy, có thể xem NGN là sự tích hợp mạng PSTN dựa trên kỹ thuật TDM và
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 có thể cung cấp cho mạng IP một lợng lu lợng dữ
liệu lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN.
Tuy nhiên, NGN không phải 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 mạng
di động. Vấn đề cốt lõi ở đây là làm sao có thể tận dụng hết các lợi thế đem đến từ quá
trình hội tụ này. Một vấn đề quang trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của ngời sử
dụng cho một khối lợng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp gồm cả đa phơng tiện,
phần lớn trong đó không đợc dự tính khi xây dựng các hệ thống hiện nay.
b. Cấu trúc chức năng của mạng NGN
Hiện nay cha có một khuyến nghị chính thức nào của ITU-T về cấu trúc NGN.
Nhiều hãng viễn thông lớn đã đa ra mô hình cấu trúc NGN nh Alcatel, Siemens,
NEC, Lucent, Ericssion và kèm theo là các giải pháp mạng cùng các sản phẩm thiết
bị mới. Từ các mô hình này, cấu trúc NGN có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức
năng sau:
Lớp kết nối (truy nhập, truyền tải/lõi).
Lớp trung gian (truyền thông).
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT

- 7 -

Lớp điều khiển.
Lớp quản lý.
Trong các lớp trên, lớp điều khiển là phức tạp nhất với nhiều giao thức, khả năng
tơng thích giữa các thiết bị của các hãng là vấn đề đang đợc các nhà khai thác quan
tâm.


Hình 1.1: Cấu trúc chức năng của NGN
Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho thoại và dữ liệu. Các khối
trong tổng đài hiện nay đợc phân chia thành các lớp mạng riêng lẻ, các lớp này liên
kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn.
Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch PSTN thực chất đã
đợc tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch . Sự thông minh đó nằm trong một
thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (Softswitch) hay bộ điều khiển cổng phơng
tiện (MGC) hay tác nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai trò phần tử điều khiển trong
kiến trúc mạng mới. Các giao diện mở hớng tới các ứng dụng mạng thông minh
(Intelligent Network) và các máy chủ ứng dụng (Application Server) mới, tạo điều
kiện dẽ dàng cho việc cung cấp dịch vụ và đảm bảo đa ra thị trờng trong thời gian
ngắn nhất.
Tại lớp trung gian (truyền thông), các cổng phơng tiện (MG) đợc đa vào sử
dụng để thích ứng thoại và các phơng tiện khác với mạng chuyển mạch gói. Các MG
này đợc sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng (RGW:
Residental Gateway), hoặc với các mạng truy nhập (AGW: Access Gateway), hoặc với
mạng PSTN (TGW: Trunk Gateway). Các máy chủ phơng tiện đặc biệt thực hiện
nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn nh cung cấp các âm mời quay số hoặc bản tin
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 8 -

thông báo. Ngoài ra, chúng còn có chức năng tiên tiến hơn nh: trả lời bằng tiếng nói
tơng tác và biến đổi văn bản sang tiếng nói hoặc tiếng nói sang văn bản.
Các giao diện mở của kiến trúc cho phép các dịch vụ mới đợc triển khai nhanh
chóng. Đồng thời, tạo thuận lợi cho việc triển khai các phơng thức kinh doanh mới
bằng cách chia tách chuỗi giá trị truyền thông hiện tại thành nhiều dịch vụ có thể so
các hãng cung cấp.

Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống chuyển mạch đa dịch vụ
1.2 Khái niệm chuyển mạch mềm và kiến trúc tổng quan
1.2.1 Khái niệm
Các ý kiến khác nhau về chuyển mạch mềm cũng xuất phát từ góc độ nhìn nhận
khác nhau về kiến trúc, chức năng. Trớc khi đi tới một khái niệm chung, có thể tham
khảo một số quan điểm về chuyển mạch mềm của một số hãng khác nhau.
CommWorks: www.commworks.com Softswitch bao gồm các mô đun phần mềm
tiêu chuẩn, có chức năng điều khiển cuộc gọi, báo hiệu, có giao thức liên kết và khả
năng thích ứng với các dịch vụ mới trong mạng hội tụ. Thêm vào đó, Softswitch thực
hiện chuyển mạch cuộc gọi mà không phụ thuộc vào phơng thức truyền dẫn cũng nh
cách truy nhập mạng, các dạng lu lợng khác nhau đợc xử lý trong suốt. Thông qua


Lớp ứng dụng



Lớp media




Lớp điều
khiển
Bộ điều khiển
IP/MPLS
Bộ điều khiển
ATM/SVC
Bộ điều khiển
Voice/SS7

Các server đặc tính, server ứng dụng
Các giao thức, giao diện mở, API báo hiệu/IN tiêu chuẩn
Các giao diện logic và vật lý tiêu chuẩn
TCP/IP
FR
TDM
Voice
Video
ATM


Softswitch
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 9 -

mạng IP, chuyển mạch mềm cung cấp các dịch vụ IP với các yêu cầu ngày càng cao
của khách hàng.
MobileIN: www.mobileIN.com. Softswitch là khái niệm trong đó bao hàm việc
tách phần cứng mạng ra khỏi phần mềm mạng.Trong mạng chuyển mạch kênh truyền
thống, phần cứng và phần mềm không độc lập với nhau. Mạng chuyển mạch kênh dựa
trên những thiết bị chuyên dụng cho việc kết nối và đợc thiết kế với mục đích phục vụ
thông tin thoại. Những mạng chuyển mạch gói với hiệu năng cao hơn sẽ sử dụng giao
thức IP để định tuyến thông tin thoại và số liệu qua các tuyến khả dụng và các thiết bị
dùng chung.
Alcatel: www.alcatel.com với sản phẩm 5424Softswitch sử dụng để giảm tải
internet và chạy các ứng dụng VoIP H.323, 1000 Softswitch ứng dụng làm packet
tandem. Softswitch là trung tâm điều khiển trong cấu trúc mạng viễn thông. Nó cung
cấp khả năng chuyển 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 gatekeeper, thể hiện ở việc hội tụ các công nghệ IP, ATM, TDM trên
nền cơ sở hạ tầng sẵn có. Hơn nữa, softswitch còn có khả năng tơng thích giữa chức
năng điều khiển cuộc gọi và các chức năng mới sẽ phát triển sau.
Nh vậy, tuỳ vào thị trờng của mình, các nhà cung cấp khác nhau có quan điểm
khác nhau về chuyển mạch mềm, tuy nhiên các quan điểm đó bổ sung cho nhau để
hình thành một định nghĩa chung về Softswitch. Softswitch là hệ thống chuyển mạch
thực hiện đầy đủ chức năng của chuyển mạch truyền thống, có khả năng kết hợp nhiều
loại dịch vụ, có thể đáp ứng nhiều loại lu lợng, khả năng kết nối với nhiều loại mạng,
nhiều loại thiết bị, dễ dàng nâng cấp cũng nh tơng thích với các dịch vụ mới và các
dịch vụ trong tơng lai.
Nh vậy chuyển mạch mềm là gì?
Nói một cách ngắn gọn công nghệ chuyển mạch mềm là:
Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói (nh VoIP )
Phần mềm hệ thống chạy trên các máy chủ có kiến trúc mở (ví dụ Intel,
Sun )
Có giao diện lập trình mở
Hỗ trợ đa dịch vụ từ thoại/ fax đến thông điệp
Tổng đài chuyển mạch mềm thực ra là máy chủ, hay hệ thống máy chủ, trong
mạng IP. Trong mạng thế hệ sau toàn IP tất cả các thành phần mạng nh gateway,
softswitch hay kể cả các đầu cuối nh máy điện thoại IP, PDA đều là các nút trong
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 10 -

mạng IP. Dĩ nhiên những đầu cuối tơng tự nh máy điện thoại thông thờng vẫn có
thể sử dụng đợc thông qua các gateway.
1.2.2 Lợi ích của chuyển mạch mềm đối với các nhà khai thác và khách hàng.
Công nghệ chuyển mạch mềm trong mạng NGN giúp cho việc thực hiện, khai thác
vận hành bảo dỡng mạng một cách dễ dàng, hiệu quả. Sau đây ta xét một số lợi ích
của chuyển mạch mềm đối với các nhà khai thác và ngời sử dụng.

Những cơ hội mới về doanh thu:
Công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch
thế hệ mới cho ra đời những dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới với nhiều
ứng dụng thoại, số liệu và video. Các dịch vụ này hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu
cao hơn nhiều so với các dịch vụ thoại truyền thống. Hội thảo IP cũng nh IP-
Centrex là các dịch vụ cao cấp mới mô phỏng các tính năng của điện thoại
truyền thống bằng công nghệ IP. Các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) có
thể sử dụng chuyển mạch mềm để xây dựng nhiều dịch vụ có tính năng thoại.

Thời gian triển khai ngắn:
Không chỉ có việc triển khai nhanh chóng hơn, mà
cả việc cung cấp các dịch vụ hay nâng cấp dịch vụ trở nên nhanh chóng không
kém, do các dịch vụ đợc cung cấp thông qua phần mềm.

Khả năng thu hút khách hàng
: Công việc kinh doanh cũng nh cuộc sống của
các khách hàng sẽ đợc trợ giúp rất nhiều bởi mạng thế hệ sau, chính vì vậy
khách hàng sẽ lệ thuộc nhiều hơn vào các nhà cung cấp dịch vụ, điều đó làm
giảm bớt biến động trong kinh doanh của các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà
cung cấp có thể sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm để cho phép khách
hàng tự lựa chọn và kiểm soát các dịch vụ thông tin do mình sử dụng.

Giảm chi phí xây dựng mạng
: Các hệ thống chuyển mạch mềm sẽ thay thế cho
các tổng đài trong mạng chuyển mạch kênh truyền thống, vì giải pháp mới này
về căn bản ít tốn kém hơn nhiều nên trở ngại đối với các nhà khai thác mới
muốn tham gia không còn lớn nh trớc nữa. Chi phí cho các hệ thống chuyển
mạch mềm chủ yếu là chi phí cho phần mềm mà không phải chi phí nhiều cho
các cơ cấu chuyển mạch kênh nh trớc nữa, do đó đầu t vào chuyển mạch

mềm sẽ tăng gần nh tuyến tính theo số lợng khách hàng mà không phải bỏ
một khoản đầu t ban đầu rất lớn nh trớc đây.

Sử dụng băng thông một cách hiệu quả
: Trong mô hình hiện nay, hệ thống
điện thoại thiết lập một kênh dành riêng giữa ngời gọi và ngời đợc gọi
trong một cuộc gọi bình thờng. Đờng truyền này sẽ không đợc sử dụng cho
bất kỳ một mục đích nào khác trong suốt quá trình đàm thoại. Kỹ thuật TDM
cho phép hệ thống truyền nhiều cuộc gọi trên một đờng trung kế, tuy nhiên
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 11 -

kênh dành riêng vẫn sử dụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức thực tế yêu cầu,
đặc biệt tại những khoảng lặng trong quá trình đàm thoại của bất kỳ một cuộc
hội thoại nào trên mạng.

Quản lý mạng hiệu quả hơn
: Chuyển mạch mềm cho phép các công ty quản lý
mạng của mình một cách hiệu quả hơn. Bên cạnh việc có thể giám sát và điều
chỉnh hoạt động của mạng theo thời gian thực, khả năng truy nhập từ xa giúp
cho việc nâng cấp cũng nh thay đổi cấu hình mạng đợc thc hiện từ một
trạm trung tâm, không nhất thiết phải đến tận nơi đặt thiết bị chuyển mạch.

Cải thiện dịch vụ
: Khả năng nâng cấp dịch vụ một cách dễ dàng là một trong
những nguyên nhân làm cho chuyển mạch mềm sẽ đợc nhanh chóng chấp
nhận trong lĩnh vực viễn thông. Bằng cách thêm những dịch vụ mới thông qua
một máy chủ ứng dụng mới riêng biệt hay bằng cách triển khai thêm một
module của nhà cung cấp thứ 3. Các nhà khai thác có thể cung cấp những dịch

vụ mới một cách nhanh chóng hơn và giá thấp hơn nhiều so với trong mạng
chuyển mạch truyền thống. Chuyển mạch mềm hỗ trợ nhiều tính năng giúp
cho các công ty viễn thông có một cấu hình nền tảng mạnh cho phép họ phân
biệt dịch vụ cho từng khách hàng đơn lẻ. Chuyển mạch mềm tạo ra môi trờng
tạo lập dịch vụ linh hoạt hơn cho phép các nhà khai thác triển khai các dịch vụ
mới mà không vấp phải những trở ngại của việc nâng cấp phần cứng và các chi
phí theo khác nh về nhân công, chuyên chở

Tiết kiệm không gian lắp đặt thiết bị:
Chuyển mạch mềm cho phép các ứng
dụng đợc chạy tại bất cứ khu vực nào trong mạng. Mạng có thể có cấu trúc
sao cho các máy chủ đợc bố trí gần những nơi mà nó thật sự là 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 trong mạng. Các nhà
khai thác có thể sử dụng diện tích của mình một cách hiệu quả hơn vì NGN
vốn bản chất là mạng phân tán, hơn nữa các thành phần cấu thành nên mạng
thế hệ sau cũng có kích thớc nhỏ hơn so với các chuyển mạch truyền thống.
Đặt các máy chủ ở nhiều nơi trong mạng, đồng nghĩa với việc sẽ không còn
những điểm nút lu lợng mạng, do đó cũng sẽ làm mạng trở nên tin cậy
hơn.


An toàn vốn đầu t:
Mạng NGN hoạt động song song với hạ tầng mạng sẵn có,
vì vậy các nhà khai thác vẫn thu hồi đợc vốn đã đầu t vào thiết bị mạng
truyền thống, cùng lúc đó vẫn triển khai đợc những dịch vụ mới hoạt động tốt
trên môi trờng mạng có kiến trúc phức tạp, không đồng nhất.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 12 -

Ngoài những lợi ích kể trên, thì chuyển mạch mềm còn cho phép khách hàng có
đợc chất lợng dịch vụ của thông tin thoại, số liệu, video qua đờng dây điện thoại
vốn có của mình (cùng với một đầu cuối thông minh, một chiếc PC chẳng hạn) mà
không cần quan tâm tới kiến trúc hạ tầng mạng. Các hệ thống chuyển mạch mềm tích
hợp đợc với các thành phần mạng khác nhằm cung cấp các dịch vụ phức tạp, cao cấp
cho phép điều khiển cuộc gọi đa giao thức và hỗ trợ các ứng dụng đa phơng tiện.
Bên cạnh việc ứng dụng các chức năng của điện thoại truyền thống trên một mạng
IP chi phí thấp hơn nhiều, chuyển mạch mềm cho phép các nhà cung cấp xác lập, triển
khai và điều hành các dịch vụ mới, tính toán mức độ sử dụng các dịch vụ đó để tính
cớc khách hàng trong của hai hệ thống trả sau hay trả trớc. Bằng cách sử dụng các
giao diện lập trình mở (API) trong chuyển mạch mềm , các nhà phát triển có thể tích
hợp dịch vụ mới hay thêm các máy chủ mới dễ dàng. Các nhà khai thác cũng có thể
truy nhập tới các danh mục có sẵn để hỗ trợ cho các dịch vụ nhận dạng cuộc gọi
(Caller-ID) hay chuông có chọn lọc (Selective Ringing).
Chuyển mạch mềm nói chung có thể cung cấp một số dịch vụ cơ bản sau:
Trung tâm cuộc gọi ảo.
Nhắn tin hợp nhất.
IP Centrex
Hỗ trợ đa phơng tiện.
Tơng tác với PSTN.
Bao trùm hết tập tính năng của các chuyển mạch lớp 4 và lớp 5.
Thẻ gọi trả trớc.
Tính cớc.
Cuộc gọi khẩn cấp
Khi vẫn tận dụng mạng PSTN, chuyển mạch mềm đợc sử dụng trong mạng công
cộng để thay thế cho tổng đài cấp 4 (tandem switch) và trong mạng riêng. Khi đó, phần
mềm điều khiển chuyển mạch chỉ có nhiệm vụ đơn giản là thiết lập và giải phóng cuộc
gọi.
Trong tơng lai, khi tiến tới mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụng chuyển

mạch mềm sẽ thay thế cả các tổng đài nội hạt (cấp 5). Khi đó chuyển mạch mềm
không chỉ thiết lập và giải phóng cuộc gọi mà còn thực hiện cả các chức năng phức tạp
khác của một tổng đài cấp 5.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 13 -

1.2.3 Kiến trúc tổng quan

Hình 1.3 : Kiến trúc vật lý mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm
Mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm sẽ có cấu hình mạng lõi là các
tổng đài chuyển mạch mềm đợc liên kết bằng mạng chuyển gói IP, ATM. Phần tiếp
cận thuê bao là các node truy nhập băng rộng và thiết bị truy nhập tích hợp. Mạng lõi
giao tiếp với các mạng ngoài thông qua các MG hoạt động dới sự điều khiển của
MGC.
Nh vậy, mạng chuyển mạch mềm là mạng xử lý tập trung về mặt logic nhng tài
nguyên phân tán. Chuyển mạch cuộc gọi trên nền mạng chuyển mạch gói tạo ra nhiều
u thế vợt trội hơn hẳn những mạng trớc đây.
Để hiểu rõ hơn về chuyển mạch mềm, phần tiếp theo ta sẽ xem xét mặt bằng chức
năng và các thực thể chức năng của chuyển mạch mềm.
1.3 Mặt bằng chức năng
Các mặt bằng chức năng đợc đa ra theo nghĩa chung nhất nhằm phân biệt các
thực thể chức năng trong kiến trúc chuyển mạch mềm. ISC (International Softswitch
Consortium) đa ra 4 mặt bằng chức năng: mặt bằng truyền tải (Transport plane); mặt
bằng điều khiển và báo hiệu (Call control & Signaling plane); mặt bằng ứng dụng và
dịch vụ (Service & Application plane); mặt bằng quản lý (Management plane).

Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 14 -

Hình 1.4 : Mô hình tham chiếu chuyển mạch mềm
1.3.1 Mặt bằng truyền tải
Mặt bằng truyền tải thực hiện chức năng vận chuyển các bản tin giữa các thực thể
trong toàn mạng. Các bản tin có thể là bản tin báo hiệu cuộc gọi, bản tin thiết lập cuộc
gọi hay lu lợng cần truyền. Cơ chế truyền tải các bản tin này có thể dựa trên bất kỳ
một công nghệ truyền dẫn nào, miễn là nó đáp ứng các yêu cầu của việc truyền dẫn
loại lu lợng đó.
Mặt bằng truyền tải cũng đa ra các điểm truy nhập dành cho việc liên kết với các
mạng khác nhằm mục đích báo hiệu hay truyền tải lu lợng giữa chúng. Các thực thể
và chức năng của mặt bằng này đợc điều khiển bởi các chức năng trong mặt bằng báo
hiệu và điều khiển cuộc gọi.

Mặt bằng truyền tải cũng có thể đợc chia nhỏ thành 3 miền:
Miền truyền tải IP: Miền này cung cấp hệ thống lõi và chuyển mạch, định
tuyến cho việc truyền tải các bản tin qua mạng IP. Miền truyền tải IP bao
gồm các thiết bị: định tuyến, chuyển mạch, thiết bị cung cấp cơ chế giám sát
chất lợng dịch vụ hay các chính sách truyền tải.
SIP/SIP-T:
H.323
I
SS7:
TDM/AT
Các API mở (Parlay, Jain, CAMEL, SIP, AIN/INAP)
Báo hiệu (ISUP, MAP, RANAP, MGCP, Megaco, SIP)

Mặt bằng
quản lý
Cung cấp
thuê bao
và dịch
vụ;
hỗ trợ vận
hành và
bảo
dỡng
mạng;
hỗ trợ
tính cớc
Điện thoại IP (H.323,
SIP, MGCP), Đầu cuối
IP, IP PBX

IN/AIN
Chuyển mạch
liên mạng
PSTN/SS
7/ATM

Mạng
VoIP
Đầu cuối phi IP
Mạng di động
Mặt bằng ứng dụng và dịch vụ


Application/Feature Server
Mặt bằng điều khiển và báo hiệu


Call Agent, MGC, chuyển mạch mềm,GK
Mặt bằng truyền tải

Miền truyền tải IP:
Mạng lõi IP, định tuyến, chuyển
mạch, BG, QoS (RSVP, MPLS)

Miền liên kết
mạng:
TG (MG), SG,
tơng tác GW
Miền truy nhập phi IP:
Truy nhập không dây (AG)

Truy nhập di động (RAN AG)
Truy nhập băng rộng (IAD, MTA)



Application
Signaling








Media
Server
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 15 -

Miền liên kết mạng: Miền này đảm nhận chức năng chuyển đổi các dạng
lu lợng và báo hiệu giữa các mạng khác nhau nhằm đảm bảo sự tơng
thích giữa chúng, bao gồm các thiết bị: cổng báo hiệu (Signaling Gateway),
cổng phơng tiện (Media Gateway), cổng liên kết mạng (Interworking
Gateway).

Miền truy nhập không IP: Miền này nhằm hỗ trợ việc truyền dẫn giữa mạng
IP và các đầu cuối không IP hay mạng vô tuyến. Vùng này bao gồm các
thiết bị: cổng truy nhập (Access Gateway) hay các cổng nội hạt (Residential

Gateway), đầu cuối ISDN, thiết bị truy nhập tích hợp, các cổng phơng tiện
cho các mạng di động hay mạng truy nhập vô tuyến

1.3.2 Mặt bằng báo hiệu và điều khiển cuộc gọi
Mặt bằng này điều khiển hầu hết các thực thể của mạng, đặc biệt là các thực thể
thuộc mặt bằng truyền tải. Các thiết bị và chức năng trong mặt bằng này tiến hành điều
khiển cuộc gọi dựa trên các bản tin báo hiệu nhận đợc từ mặt bằng truyền tải, nó cũng
thực hiện việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi trên cơ sở điều khiển các thiết bị thuộc
mặt bằng truyền tải. Mặt bằng này bao gồm các thiết bị nh : bộ điều khiển cổng
phơng tiện (Media gateway Controller), Gatekeeper, LDAP servers.

1.3.3 Mặt bằng ứng dụng và dịch vụ
Mặt bằng này cung cấp các logic dịch vụ hay kịch bản của các dịch vụ và ứng
dụng trên mạng. Các thiết bị trong mặt bằng sẽ điều khiển từng bớc cuộc gọi dựa trên
các logic có sẵn thông qua việc giao tiếp với các thiết bị trong mặt bằng báo hiệu và
điều khiển cuộc gọi. Mặt bằng này bao gồm các thiết bị nh Application Servers,
Feature Servers.

1.3.4 Mặt bằng quản lý và bảo dỡng mạng
Mặt bằng này thực hiện các chức năng quản lý nh tính cớc, hỗ trợ vận hành, các
xử lý liên quan tới thuê bao hay cung cấp dịch vụ tới khách hàng. Mặt bằng quản lý có
thể tơng tác với 3 mặt bằng trên thông qua các giao diện chuẩn hay giao diện lập trình
mở.

Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 16 -

1.4 Các thực thể chức năng

Hình 1.5 : Các thực thể chức năng
Kiến trúc của mạng khi triển khai chuyển mạch mềm có thể đợc tham khảo qua
hình 1.3. Mỗi khối chức năng trên có thể thực hiện một chức năng nhng cũng có thể
kết hợp cùng thực hiện một chức năng. Theo đó các thực thể chức năng thuộc các mặt
bằng chức năng khác nhau:

1.4.1 Chức năng điều khiển cổng phơng tiện MGC-F
C
hức năng này thờng đợc thực hiện bởi thực thể vật lý MGC (Media Gateway
Controller). Đây là một trong những thiết bị quan trọng nhất và đợc biết tới với nhiều
tên nh Call Agent, Call controler hay chuyển mạch mềm. Chức năng MGC-F cung
cấp logic dịch vụ và báo hiệu điều khiển cuộc gọi cho MG. MGC-F có các đặc điểm:
Duy trì trạng thái cuộc gọi đối với mọi cuộc gọi MG
Điều khiển giao tiếp giữa các MG cũng nh giữa MG với các thiết bị đầu
cuối
Đóng vai trò là trung gian thoả thuận các tham số kết nối giữa các đầu cuối
thuộc các MG
Tiếp nhận và khởi tạo các bản tin báo hiệu đi và tới các điểm kết cuối và các
mạng bên ngoài
Tơng tác với Appication Server nhằm cung cấp các dịch vụ tới khách hàng
Quản lý một số tài nguyên mạng nh: các cổng MG, băng thông
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 17 -

Giao tiếp với các chức năng đinh tuyến và tính cớc để hỗ trợ cho việc tính
cớc, nhận thực và định tuyến
Có thể tham gia vào nhiệm vụ quản lý trong môi trờng mạng di động
Chức năng này gồm các giao thức ứng dụng H248 và MGCP

Chức năng Call Agent (CA-F) và Internetworking (IW-F) là các chức năng thành
phần của MGC-F. CA-F thể hiện khi MGC xử lý điều khiển cuộc gọi hay duy trì trạng
thái cuộc gọi. IW-F thể hiện khi MGC thực hiện chức năng báo hiệu giữa các mạng
báo hiệu khác nhau (ví dụ nh SS7 và SIP).

1.4.2 Chức năng định tuyến cuộc gọi và tính cớc R-F, A-F
R-F cung cấp các thông tin định tuyến cuộc gọi cho MGC-F, A-F thu thập các
thông tin phục vụ cho việc tính cớc. R-F và A-F có đặc điểm:
Cung cấp chức năng định tuyến cho việc định tuyến cuộc gọi liên mạng
Cung cấp khả năng quản lý phiên và di động
Cập nhật các thông tin định tuyến từ các nguồn bên ngoài
Tơng tác với AS-F nhằm cung cấp các dịch vụ hay ứng dụng tới khách
hàng

R-F và A-F thờng đợc tích hợp trong chức năng MGC

1.4.3 Chức năng cổng báo hiệu và chức năng báo hiệu cổng truy nhập
SG-F cung cấp cổng phơng tiện cho việc báo hiệu giữa mạng IP và PLMN, PSTN
(thờng là báo hiệu số 7). Vai trò chính của SG-F là đóng gói và truyền các bản tin báo
hiệu số 7 của PSTN (ISUP hoặc INAP) hay PLMN (MAP hoặc CAP) qua mạng IP.
AGS-F cung cấp cổng phơng tiện cho việc báo hiệu giữa mạng IP và mạng truy
cập dựa trên chuyển mạch kênh.Vai trò chính của AGS-F là đóng gói và truyền các bản
tin báo hiệu V5 hay ISDN, BSSAP, RANAP qua mạng IP.
Các đặc điểm của SG-F:
Đóng gói và truyền các bản tin báo hiệu của mạng PSTN (SS7) (sử dụng
giao thức SIGTRAN ) tới các MGC-F hay một SG-F khác
Một SG-F có thể phục vụ nhiều MGC-F
Khi SG-F và MGC-F không đợc cài đặt chung, SG-F sẽ thực hiện chức
năng giao diện giao thức (ví dụ nh SIGTRAN )
Các giao thức ứng dụng của chức năng này bao gồm: SIGTRAN, TUA, SUA

hay M3UA trên SCTP
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 18 -

Các đặc điểm của AGS-F:
Đóng gói và truyền các bản tin báo hiệu V5 hoặc ISDN (ví dụ nh SS7) tới
MGC-F
Một MGC-F có thể phục vụ nhiều AGS-F
Khi AGS-F và MGC-F không đợc cài đặt chung, AGS-F sẽ thực hiện chức
năng giao thức giao diện (ví dụ nh SIGTRAN )

Các giao thức ứng dụng của chức năng này bao gồm: SIGTRAN, IUA,
V5UA hay M3UA trên SCTP

1.4.4 Chức năng Server ứng dụng
Chức năng chính của AS là cung cấp các logic dịch vụ ứng dụng. Các đặc điểm
của AS-F bao gồm:
Có thể thay đổi các mô tả lu lợng thông qua giao thức SDP
Có thể điều khiển MS-F nhằm chức năng xử lý lu lợng
Có thể kết nối tới các ứng dụng Web và có các giao diện Web
Có giao diện lập trình ứng dụng cho việc tạo các dịch vụ mới
Giao tiếp với MGC-F hay MS-F
Có thể sử dụng các dịch vụ của MGC-F để điều khiển các nguồn tài nguyên
bên ngoài
Các giao thức ứng dụng bao gồm: SIP, MGCP, H.248, LDAP, HTTP, CLP,
XML

Các giao diện lập trình ứng dụng mở bao gồm: JAIN và Parlay

Thông thờng, sự kết hợp giữa AS-F và MGC-F sẽ tạo ra các năng lực điều khiển
các dịch vụ tăng cờng nh: điện thoại hội nghị, chờ cuộc gọi.Các nhà khai thác sẽ
không sử dụng một giao diện giữa AS và MGC, thay vào đó là một giao diện lập trình
ứng dụng API giữa MGC và AS. Khi này AS còn có tên gọi khác là Feature Server.
Chức năng điều khiển dịch vụ (Service Control Function) SC-F xuất hiện khi AS-F
điều khiển logic dịch vụ.

1.4.5 Chức năng cổng phơng tiện MG-F
MG giao tiếp với mạng IP bằng các đờng điểm truy nhập hay trung kế mạng. Nói
khác đi, MG-F hoạt động nh một cổng giao tiếp giữa mạng IP và các mạng bên ngoài,
đó có thể là mạng PSTN hay PLMN MG-F có thể cung cấp các cổng giao tiếp giữa
mạng IP và mạng chuyển mạch kênh hay giữa các mạng chuyển mạch gói với nhau (IP
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 19 -

và 3G hay ATM).Vai trò cơ bản của MG-F là: chuyển lu lợng từ một khung dạng
truyền dẫn này sang một khung dạng truyền dẫn khác, thờng là giữa chuyển mạch
kênh và chuyển mạch gói, giữa gói ATM và gói IP, mạch ISDN tơng tự và gói giống
nh trong cổng phơng tiện nội hạt.
Các đặc điểm của MG-F:

Luôn luôn có mối quan hệ chủ tớ với MGC-F thông qua giao thức MGCP
hay MEGACO
Có thể thực hiện các chức năng xử lý lu lợng nh chuyển mã, đóng gói,
loại bỏ tiếng dội, giám sát hiện tợng Jitter, đa ra các xử lý khi bị mất gói
tin
Có thể thực hiện các chức năng chèn lu lợng nh tạo âm báo tiến trình
cuộc gọi, tạo DTMF
Thực hiện giám sát và phát hiện sự thay đổi trạng thái của các đầu cuối

Tự phân bổ tài nguyên cho các chức năng trên
Phân tích các con số nhận đợc từ đầu cuối dựa trên kế hoạch đánh số và
quay số do MGC gửi tới
Cung cấp cơ chế thay đổi trạng thái và năng lực của các điểm kết cuối

Các giao thức ứng dụng bao gồm RTP/RTCP, TDM, H248, MGCP

1.4.6 Chức năng Server Media
Chức năng này đáp ứng các yêu cầu của AS-F và MGC-F về việc xử lý lu lợng
trên các dòng lu lợng đóng gói.
1.5 Báo hiệu trong mạng chuyển mạch mềm
Hệ thống chuyển mạch mềm có kiến trúc phân tán, các chức năng báo hiệu và xử
lý báo hiệu, chuyển mạch, điều khiển cuộc gọi đợc thực hiện bởi các thiết bị nằm
phân tán trong cấu hình mạng. Để có thể tạo ra các kết nối giữa các đầu cuối nhằm
cung cấp dịch vụ, các thiết bị này phải trao đổi các thông tin báo hiệu. Cách thức trao
đổi các thông tin báo hiệu đợc quy định bởi các giao thức báo hiệu. Các giao thức báo
hiệu cơ bản bao gồm :
H323
SIP
SIGTRAN
MGCP, H.248\MEGACO
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng I: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch mềm
Nguyễn Văn Quân (B), D2001VT
- 20 -

Các giao thức này có thể phân thành hai loại: giao thức ngang cấp (H323, SIP) và
giao thức chủ tớ (MGCP, H.248\MEGACO) (minh hoạ trong hình vẽ 1.6). Mỗi loại
giao thức có u điểm và nhợc điểm riêng của mình với các chức năng khác nhau, tồn
tại trong mạng ở các cấp khác nhau.

Hình 1.6: Phân loại giao thức báo hiệu trong chuyển mạch mềm
Giao thức ngang cấp H323, SIP đợc sử dụng để trao đổi thông tin báo hiệu
giữa các MGC, giữa MGC và các Server.
Giao thức chủ tớ MGCP, H.248\MEGACO là giao thức báo hiệu điều khiển
giữa MGC và các Gateway (trong đó MGC điều khiển Gateway).
Giao thức Sigtran là giao thức báo hiệu giữa MGC và Signaling Gateway.
Các giao thức ngang cấp thực hiện chức năng mạng ở cấp cao hơn, quy định cách
thức giao tiếp giữa các thực thể cùng cấp để cùng phối hợp thực hiện cuộc gọi hay các
ứng dụng khác. Trong khi đó các giao thức chủ tớ là sản phẩm của việc phân bố không
đồng đều trí tuệ mạng, phần lớn trí tuệ mạng đợc tập trung trong các thực thể chức
năng điều khiển (đóng vai trò là master), thực thể này sẽ giao tiếp (điều khiển) với
nhiều thực thể khác qua các giao thức chủ tớ nhằm cung cấp dịch vụ.
1.5.1 Giao thức H323
Giao thức H323 là tiêu chuẩn dành cho truyền thông đa phơng tiện multimedia
trên cơ sở mạng chuyển mạch gói, do ITU ban hành. Phiên bản đầu tiên đợc đa ra

PSTN,
ATM,

Call Agent

Media gateway Controller
Peer Soft Client
Lines
Media
Gateway
Trunking
Media
Gateway
H.248\Megaco
Trunks
SIP or
H.323
Smart Phones
Analog and digital
legacy terminals
Ultra-thin Client
IP phones
GW
GK

Thick(er) Client
IP phone
SIP or
H.323
Peer-peer

Call control layer
Master/slave
Device control layer