Ứng dụng các công nghệ mạng thế hệ mới dựa trên sotfswitch

C
CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUÂT TP.HCM
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
………….o0o…………..

ỨNG DỤNG CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG THẾ HỆ MỚI
DỰA TRÊN SOFTSWITCH

Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN NHẬT TIẾN

1


Mục lục

Viết tắt
ADSL

Tiếng Anh
Tiếng Việt
Asymmetric Digital Subscriber Đường thuê bao số không đối

AG
AS
AS-F
AT

Line
Access Gateway
Application Server
AS-Function

Access Tandem

ATM

Asynchronous Transfer Mode

CDMA
CDR
CSF
DSLA

Code Division Multiple Access
Call Detail Record
Call Feature Server

M
DSP
FS
IAD
ICN
IETF
IN
IP
ISDN
ISP
ITU
IVR
LAN
LEO
M2UA

xứng
Cổng truy nhập
Máy chủ ứng dụng
Chức năng máy chủ ứng dụng
Tổng đài truy nhập
Phương thức truyền không
đồng bộ
Đa truy cập phân chia theo mã
Ghi âm chi tiết cuộc gọi
Xử lý điều khiển cuộc gọi
Truy nhập đường dây thuê bao

DSL Access Multiplexer
Digital Signal Processors
Feature Server
Intergrated Access Device
Internal Communcation Network
Internet Engineering Task Force
Intelligent Network
Internet Protocol
Integrated
Services
Digital

số đa thành phần
Xử lý tín hiệu số
Máy chủ đặc tính
Thiết bị đa truy nhập
Mạng thông tin nội bộ

Nhóm kỹ thuật Internet
Mạng thông minh
Giao thức Internet

Mạng số đa dịch vụ tích hợp
Network
Internet Service Provider
Nhà cung cấp dịch vụ internet
International Telecommunications
Hiệp hội viễn thông quốc tế
Union
Interactive Voice Response
Trả lời thoại tương tác
Local Area Network
Mạng cục bộ
Low Earth Orbit
Vệ tinh quỹ đạo thấp
MTP level 2 User Adaptaion
Tương thích với người dùng
mức
2


MEO
MG

Medium Earth Orbit
Media Gateway

MGC

Media Gateway Controller

MGC-F

MGC- Function
Media
Gateway

MGCP

2
Vệ tinh quỹ đạo trung bình
Cổng phương tiện
Thiết bị điều khiển cổng

phương tiện
Chức năng MGC
Controller Giao thức điều khiển cổng

MG-F

Protocol
MG-Function

MPLS

Multi Protocol Lable Switch

MS

NGN
PM
PSTN

thức
Media Server
Máy chủ phương tiện
Next Generation Network
Mạng thế hệ sau
Packet Manager
Đơn vị quản lý gói
Public
Switched
Telephone Mạng thoại chuyển mạch công

QoS
RAN
R-F

Network
Quality of Service
Radio Access Network
Routing- Function

RLC

Release Complete

RTCP

phương tiện
Chức năng MG
Chuyển mạch nhãn đa giao

Real

Time

Transport

cộng
Chất lượng dịch vụ
Mạng truy nhập vô tuyến
Chức năng định tuyến
Hoàn thành giải phóng cuộc
gọi
Control Giao thức điều khiển truyền tải

Protocol

thời gian thực
Giao thức truyền tải thời gian

RTP

Real Time Transport Protocol

SCF

Service Control Function

SCTP

Stream Control Transport Protocol

SDH
SDP
SG

Synchronous Digital Herachea
Session Discription Protocol
Signaling Gaterway

SGCP

Simple Gateway Control Protocol

SGW

Signalling Gateway
3

thực
Chức năng điều khiển dịch vụ
Giao thức truyền tải điều khiển
dòng
Phân cấp số đồng bộ
Giao thức mô tả phiên
Cổng tín hiệu
Giao thức điều khiển cổng đơn

giản
Gateway báo hiệu


SIP
SIP-T

Session Intiation Protocol
Session Intiation Protocol

SS7

Telephony
Signalling System number 7

SSF

Service Switching Function

STP
TCP

Signalling Transfer Point
Transfer Control Protocol

TDM

Time Division Multiplex

VoIP

Voice Over IP

WDM

Wave Division Multiplex

Giao thức khởi tạo phiên
for Phần mở rộng giao thức SIP
dành cho thoại
Hệ thống báo hiệu số 7
Chức năng chuyển mạch dịch
vụ
Điểm chuyển tiếp báo hiệu
Giao thức điều khiển truyền tải
Ghép kênh phân chia theo thời
gian
Thoại qua giao thức internet
Ghép kênh phân chia theo
bước sóng

I. Giới thiệu
Ngày nay khi công nghệ ngày càng phát triển, và nhu cầu của con người ngày
càng cao, thì những đòi hỏi về dịch vụ càng chở lên khắc khe, đi cùng chúng là
những yêu cầu về sự phát triển và hội tụ của các hệ thống viễn thông và tin học.
Với sự phát triển nhanh chóng về nhu cầu của người dùng đối với những dịch vụ
đa phương tiện chất lượng cao đã làm cho cơ sở hạ tầng thông tin và viễn thông đã
có những thay đổi lớn về cơ bản. Xu hướng viễn thông dựa trên nền tảng chuyển
mạch gói tốc độ cao, dung lượng lớn và hội tụ được các loại dịch vụ trên cùng một
hạ tầng mạng đang ngày càng phát triển mạnh mẽ và chở thành một nền tảng tất

yếu của sự phát triển.

4


II.Nội dung chính
1.Giới thiệu mạng thế hệ tiếp theo NGN và công nghệ chuyển mạch
mềm(Softswitch)
1.1.Sự hình thành mạng NGN
Sự gia tăng cả về số lượng và chất lượng của các nhu cầu dịch vụ ngày trở nên
phức tạp từ phía khách hàng đã kích thích sự phát triển nhanh chóng của thị trường
công nghệ Điện tử – Tin học – Viễn thông. Tuy nhiên, các công nghệ cơ bản liên
quan đến các tổng đài chuyển mạch kênh hiện nay đã phát triển quá chậm so với
tốc độ thay đổi và tốc độ chấp nhận liên quan đến công nghiệp máy tính. Chuyển
mạch kênh là các phần tử có độ tin cậy cao trong kiến trúc PSTN. Tuy nhiên,
chúng không bao giờ là tối ưu đối với chuyển mạch gói. Khi lưu lượng của mạng
ngày càng trở nên phong phú và đa dạng thì hiển nhiên phải có một công nghệ, giải
pháp mới cho thiết kế chuyển mạch của mạng tương lai, đó là xét về mặt kỹ thuật.
Còn khi xem xét ở khía cạnh kinh doanh thu lợi nhuận thì :
Thứ nhất: do các nhà khai thác dịch vụ cạnh tranh và các nhà khai thác cấp
trên cùng phụ thuộc vào một tập hữu hạn các sản phẩm tổng đài điện thoại nội hạt,
chính điều đó buộc họ phải cung cấp các dịch vụ giống nhau. Và khi đã cung cấp
các dịch vụ giống nhau thì chỉ có một con đường duy nhất để thu hút khách hàng
đó là chính sách giá cả, muốn có một lượng khách hàng lớn thì phải giảm giá
cước. Nhưng chỉ tạo sự chênh lệch về mặt giá cả vốn đã không phải là một chiến
lược kinh doanh lâu dài tốt trong lĩnh vực viễn thông. Nếu có giải pháp nào đó mà
cho phép tạo ra các dịch vụ thật sự mới và hấp dẫn thì các nhà khai thác sẽ có cơ
hội tạo sự khác biệt về mặt dịch vụ chứ không chỉ về giá cước.
Thứ hai : khi xét về khía cạnh đầu tư, thì đối với bất kỳ một nhà đầu tư nào,
trước khi có ý định đầu tư vào việc xây dựng mạng, thì yếu tố quan trọng đầu tiên

mang tính quyết định đó là thời gian đầu tư và hoàn vốn, mà động lực của nó là tỷ
5


lệ giữa sự đổi mới và kết quả dự báo về kinh tế của công nghệ lõi được chọn trong
mạng. Do thời gian phát triển nhanh và chi phí vận hành cũng như bảo dưỡng các
mạng chuyển mạch gói thấp hơn nhiều so với chuyển mạch kênh, nên các nhà điều
hành mạng ngày nay tập trung chú ý đến công nghệ chuyển mạch gói IP.
Do vậy, khi càng ngày càng nhiều lưu lượng dữ liệu chảy vào mạng qua
Internet, thì cần phải có một giải pháp mới, đặt trọng tâm vào dữ liệu, cho việc
thiết kế chuyển mạch của tương lai dựa trên công nghệ gói để chuyển tải chung cả
thoại và dữ liệu. Như một sự lựa chọn, các nhà cung cấp dịch vụ đã và đang cố
gắng hướng tới việc xây dựng một mạng thế hệ mới Next Generation Network NGN trên đó hội tụ các dịch vụ thoại, số liệu, đa phương tiện trên một mạng duy
nhất - sử dụng công nghệ chuyển mạch gói trên mạng xương sống (Backbone
Network). Đây là mạng của các ứng dụng mới và các khả năng mang lại lợi nhuận
mà chỉ đòi hỏi giá thành thấp. Và đó không chỉ là mạng phục vụ thông tin thoại,
cũng không chỉ là mạng phục vụ tryền số liệu mà đó là một mạng thống nhất,
mạng hội tụ đem lại ngày càng nhiều các dịch vụ tiên tiến đáp ứng nhu cầu ngày
một tăng, và khắt khe hơn từ phía khách hàng.
Mạng thế hệ mới NGN không phải là một cuộc cách mạng về mặt công
nghệ mà nó là một bước phát triển, một xu hướng tất yếu. Hạ tầng cơ sở mạng của
thế kỷ 20 không thể được thay thế trong một sớm một chiều, vì thế NGN phải
tương thích tốt với môi trường mạng sẵn có và phải kết nối hiệu quả với mạng
PSTN.
Những vấn đề mà mạng thế hệ mới cần giải quyết gồm :
•

Vấn đề báo hiệu và điều khiển trên nhiều loại giao thức khác nhau cho
hội tụ thông tin thoại, fax, số liệu, đa phương tiện.

•

Vấn đề kết nối với mạng chuyển mạch kênh hiện hữu, đặc biệt là kết
nối phần báo hiệu (mạng SS7).

•

Vấn đề phát triển dịch vụ
6


Giải pháp cốt lõi trong mạng NGN chính là công nghệ Softswitch- công
nghệ chuyển mạch mềm.
1.2.Công nghệ chuyển mạch mềm - Softswitch
1.2.1. Những hạn chế của tổng đài chuyển mạch kênh
Hiện nay cơ sở hạ tầng chuyển mạch viễn thông công cộng bao gồm rất nhiều
mạng, công nghệ và các hệ thống khác nhau, trong đó hệ thống chuyển mạch kênh
sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM-Time Division
Multiplex) đã phát triển khá toàn diện về dung lượng, chất lượng và quy mô mạng
lưới. Mạng PSTN ngày nay nói chung đáp ứng được 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 chưa được giải quyết một các thực sự thoả đáng, chưa nói đến những dịch vụ
mới khác.
Trong mạng chuyển mạch kênh ngày nay, chỉ có các khách hàng cỡ vừa và
lớn được hưởng lợi từ sự cạnh tranh trong thị trường dịch vụ viễn thông, họ có thể
thuê một số luồng E1 để đáp ứng nhu cầu của mình. Các khách hàng doanh nghiệp
nhỏ, cỡ 16 line trở xuống được hưởng rất ít ưu đãi. Trong khi đó thị trường các
khách hàng nhỏ mang lại lợi nhuận khá lớn cho các nhà khai thác dịch vụ. Các nhà
khai thác vẫn thu được rất nhiều từ các cuộc gọi nội hạt thời gian ngắn, từ các
cuộc gọi đường dài, và từ các dịch vụ tuỳ chọn khác như Voicemail. Hiện nay, tất

cả các dịch vụ thoại nội hạt đều được cung cấp thông qua các tổng đài nội hạt theo
công nghệ chuyển mạch kênh, đơn giản bởi vì chẳng có giải pháp nào khác. Chính
điều này là cản trở đối với sự phát triển của dịch vụ, bởi những nguyên nhân chính
sau đây:
•

Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt
Hầu hết thị phần thiết bị chuyển mạch nội hạt do một số nhà sản xuất lớn

kiểm soát. Các tổng đài nội hạt của các nhà sản xuất này được thiết kế để phục vụ
7


hàng chục ngàn, thậm chí hàng trăm ngàn thuê bao. Vấn đề đặt ra ở đây là chúng
không thích hợp khi được sử dụng cho vài trăm cho đến vài ngàn thuê bao, bởi vì
giá thành thiết bị cao. Giá thấp nhất của một tổng đài nội hạt thường ở khoảng vài
triệu USD, con số có thể làm nản lòng các nhà cung cấp dịch vụ, buộc họ chỉ dám
tham gia vào các thị trường lớn nhất.
•

Không có sự phân biệt dịch vụ
Các tổng đài bao giờ cũng chỉ cung cấp tập các dịch vụ cho người sử dụng

như đợi cuộc gọi đến, chuyển cuộc gọi, xác định số chủ gọi, hạn chế cuộc gọi. Hầu
hết các dịch vụ này đều đã tồn tại từ nhiều năm qua, các dịch vụ hoàn toàn mới
tương đối hiếm. Thứ nhất bởi vì sẽ rất tốn kém khi phát triển và thử nghiệm các
dịch vụ mới, thứ hai cũng bởi vì tập các dịch vụ hiện có đã bao hàm hầu hết các
khả năng mà một khách hàng có thể thực hiện trên các nút bấm điện thoại của
mình.
•

Giới hạn trong phát triển mạng
Thông thường sơ đồ đấu nối của mạng tổng đài chuyển mạch kênh là hình

cây, bao gồm các tổng đài quốc tế, đến tổng đài Toll, tổng đài tandem, tổng đài
host. Cứ mỗi tổng đài mới được lắp thì nó phải nối với các tổng đài đài cấp cao
hơn với sơ đồ đầu nối phức tạp, mỗi hướng kết nối thì phải tạo riêng các luồng
truyền dẫn để kết nối với hai tổng đài điều này gây khó khăn cho việc đấu nối
chuyền dẫn, mặt khác khi bổ xung tổng đài mới thì lưu lượng thoại ở các trung kế
nối các tổng đài lớp trên ngày càng cao đến một lúc nào đó thì phải nâng cấp mở
rộng dung lượng của trung kế đó. Khi khai mới một đầu số trong toàn mạng thì
phảI khai hết tất cả trong các tổng đài, điều này gây mất rất nhiều thời gian và có
thể gặp những sự cố không đáng có...
Mô hình tổ chức của mạng viễn thông thường thấy hiện nay là : một mạng
tổng đài TDM cấp thấp nhất (lớp 5, tổng đài nội hạt, MSC của mạng di động ...)

8


được nối với nhau bằng một mạng lưới trung kế điểm-điểm khá phức tạp và nối tới
tổng đài chuyển tiếp cấp cao hơn (lớp 3, 4).

Hình1: Cấu trúc mạng và báo hiệu của mạng PSTN
Một số cuộc gọi (ví dụ như truy nhập hộp thư thoại hay quay số bằng giọng
nói...) lại được định tuyến trực tiếp tới tổng đài chuyển tiếp để sử dụng các tài
nguyên tập trung phục vụ cho các dịch vụ cao cấp. Kiến trúc này đã được sử dụng
nhiều năm nay, và cũng đã được cải tiến rất nhiều nhằm phục vụ các ứng dụng
thoại, tuy nhiên vẫn có một số giới hạn:
•

Chi phí điều hành và bảo dưỡng cao, mất thời gian; việc định lại cấu hình và
nâng cấp mạng lưới phải tiến hành liên tục nhằm để tránh bị nghẽn mạng, hơn
nữa luôn phải thiết lập mạng lớn hơn nhu cầu thực tế cho các tổng đài chuyển
tiếp.

•

Các trung kế điểm - điểm hoạt động với hiệu suất không cao vì chúng được
thiết kế để hoạt động được trong những giờ cao điểm, và những giờ cao điểm
này lại khác nhau trong các vùng của mạng (ví dụ ở thành phố là ban ngày
còn ở ngoại ô lại là buổi đêm).
9


Nếu có nhiều tổng đài chuyển tiếp trong mạng, mỗi tổng đài đó lại nối với một

•

nhóm các tổng đài nội hạt, cuộc gọi có thể phải chuyển qua nhiều tổng đài
chuyển tiếp để đến được nơi lưu giữ tài nguyên mạng (như trong trường hợp
dịch vụ hộp thư thoại).
Trong mạng NGN các tổng đài TDM sẽ được thay thế bằng các tổng đài
chuyển mạch mềm(Softswitch) . Kết nối các softswitch là mạng chuyển mạch gói
đa dịch vụ IP/ATM/MPLS. Phần tiếp cận thuê bao của mạng NGN là các BAN
(Broadband Access Node) và IAD (Integrated Access Device) hỗ trợ các loại đầu
cuối như máy tính, máy điện thoại IP, máy điện thoại thông thường... Mạng NGN
giao tiếp với các mạng khác như mạng PSTN và mạng di động qua các Media
Gateway.
1.2.2.Công nghệ chuyển mạch mềm theo quan điểm của một số nhà phát triển
Vậy Công nghệ chuyển mạch mềm Softswitch là gì ? Đây là một câu hỏi đã

được rất nhiều nhà phát triển đặt ra. Softswitch được nhắc đến như là một khái
niệm mang tính thương mại nhiều hơn, và những tranh luận về nhằm đạt đến một
định nghĩa kỹ thuật thống nhất, chính xác về Softswitch vẫn còn đang tiếp diễn. Có
thể nói rằng, mỗi nhà phát triển nhìn Softswitch dưới những góc độ khác nhau.
Dưới đây là các định nghĩa về Softswitch của một số nhà phát triển:
•

Theo Nortel, Softswitch là một thành tố quan trọng nhất của mạng thế hệ
mới (NGN – Next Generation Network). Theo Nortel định nghĩa thì
Softswitch là một phần mềm theo mô hình mở có thể thực hiện được những
chức năng thông tin phân tán trên một môi trường máy tính mở và có những
tính năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống. Chuyển mạch
mềm có thể tích hợp thông tin thoại, số liệu và video, nó có thể phiên dịch
giao thức giữa các mạng khác nhau ví dụ như giữa mạng vô tuyến và mạng
cáp. Softswitch cũng cho phép triển khai các dịch vụ VoIP mang lại lợi
10


nhuận. Một chuyển mạch mềm kết hợp tính năng của các chuyển mạch thoại
lớp 4 (tổng đài chuyển tiếp/liên đài) và lớp 5 (tổng đài nội hạt) với các cổng
VoIP, trong khi vẫn hoạt động trên môi trường máy tính mở chuẩn. Các hệ
thống máy tính kiến trúc mở sử dụng các thành phần đã được chuẩn hoá và
sử dụng rộng rãi của nhiều nhà cung cấp khác nhau. ở đây, hệ thống máy
tính có thể là một máy tính cỡ nhỏ cho tới những server cỡ lớn như Netra
của Sun Microsystem. Sử dụng các hệ thống máy tính mở cho phép các nhà
khai thác phát triển dịch vụ một cách độc lập với phần cứng và hưởng lợi ích
từ định luật Moore trong ngành công nghiệp máy tính.
•

Theo MobileIN, Softswitch là ý tưởng về 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 được thiết kế với mục đích
phục vụ thông tin thoại. Những mạng dựa trên chuyển mạch gói hiệu quả
hơn thì sử dụng giao thức Internet (IP) để định tuyến thông tin thoại và số
liệu qua các con đường khác nhau và qua các thiết bị được chia sẻ.

•

Còn theo CopperCom, Softswitch là tên gọi dùng cho một phương pháp
tiếp cận mới trong chuyển mạch thoại có thể giúp giải quyết được các thiếu
sót của các chuyển mạch trong tổng đài nội hạt truyền thống. Công nghệ
Softswitch có thể làm giảm giá thành của các chuyển mạch nội hạt, và cho
ta một công cụ hữu hiệu để tạo ra sự khác biệt về dịch vụ giữa các nhà cung
cấp dịch vụ và đơn giản hoá quá trình dịch chuyển từ mạng truyền thống
sang mạng hỗ trợ thoại gói từ đầu cuối đến đầu cuối (end - to - end) trong
tương lai.
Ngành công nghiệp viễn thông dường như đã đạt được một sự nhất trí rằng

câu trả lời tốt nhất là tách chức năng xử lý cuộc của ra khỏi thiết bị chuyển mạch
vật lý, và kết nối hai thành phần này với nhau thông qua một loạt các giao thức
11


chuẩn. Trong đó, chức năng chuyển mạch vật lý - tạo các kết nối cho trao đổi
thông tin - do mạng cơ sở hạ tầng mạng đảm nhiệm. Chức năng này trong các
mạng chuyển mạch gói được thực hiện một cách phân tán trong toàn mạng. Còn
phần điều khiển các kết nối (thiết lập, giải phóng và các tính năng liên quan) thì
do một bộ phận trung tâm đảm nhiệm. Bộ phận này làm việc với các phần khác
của mạng thông qua các giao thức chuẩn, do đó chức năng được thực hiện với một

tập hợp các mô đun phần mềm. Có một số lý do mà theo đó người ta tin rằng việc
phân chia hai chức năng là một giải pháp tốt nhất:
•

Tạo cơ hội cho một số công ty nhỏ và linh hoạt vốn vẫn chỉ tập trung vào
phần mềm xử ký cuộc gọi hoặc vào phần mềm chuyển mạch gói gây được
ảnh hưởng trong nghành công nghiệp viễn thông giống như các nhà cung
cấp lớn từ trước tới nay vẫn kiểm soát thị trường.

•

Cho phép có một giải pháp phần mềm chung cho xử lý cuộc gọi cài đặt trên
rất nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạng chuyển mạch kênh và
mạng gói sử dụng các khuôn dạng gói và phương thức truyền dẫn khác
nhau.

•

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

•

Cho phép các phần mềm thông minh của các nhà cung cấp dịch vụ điều
khiển từ xa các thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng, một yếu
tố quan trọng trong việc khai thác hết tiềm năng của mạng trong tương lai.
3

Định nghĩa chuyển mạch mềm (Softswitch)

Chuyển mạch mềm có thể được định nghĩa như là tập hợp các sản phẩm, giao
thức, và các ứng dụng cho phép bất kỳ thiết bị nào truy cập các dịch vụ truyền
thông qua mạng xây dựng trên nền công nghệ chuyển mạch gói thường là IP
12


(Internet Protocol). Những dịch vụ đó bao gồm thoại, fax, video, dữ liệu và các
dịch vụ mới có thể được phát triển trong tương lai. Những thiết bị đầu cuối truy
nhập bao gồm điện thoại truyền thống, điện thoại IP, máy tính, PDAs, máy nhắn
tin (pager)...Một sản phẩm Softswitch có thể bao gồm một hoặc nhiều phần chức
năng, các chức năng có thể cùng nằm trên một hệ thống hoặc phân tán trên những
hệ thống thiết bị khác nhau.
Softswitch nhìn trung cung cấp các chức năng giống như các chức năng của
hệ thống chuyển mạch kênh, nó chỉ khác là được thiết kế cho mạng chuyển mạch
gói và có khả năng liên kết với mạng PSTN. Các tính chất khác biệt của một hệ
thống chuyển mạch mềm bao gồm:
•

Là hệ thống có khả năng lập trình để xử lý cuộc gọi và hỗ trợ các giao thức
của mạng PSTN, ATM, và IP.

•

Hoạt động trên nền các máy tính và các hệ điều hành thương mại

•

Điều khiển các Gateway trung kế ngoài (External Trunking Gateway),
Gateway truy nhập(Access Gateway) và các Server truy nhập từ xa

RAS(Remote Access Server)

•

Nó tái sử dụng các dịch vụ IN thông qua giao diện danh bạ mở, mềm dẻo.

•

Cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng mở API cho các nhà phát triển
thứ 3 nhằm tạo ra các dịch vụ thế hệ sau.

•

Nó có chức năng lập trình cho các hệ thống Back office

•

Có hệ thống quản lý tiên tiến trên cơ sở máy chủ (policy-Server-based) cho
tất các module phần mềm.
Một đặc điểm nữa của Softswitch là Softswitch không phải làm nhiệm vụ

cung cấp kênh kết nối như tổng đài vì liên kết thông tin đã được cơ sở hạ tầng
mạng NGN thực hiện theo các công nghệ chuyển mạch gói. Tức là công nghệ
Chuyển mạch mềm không thực hiện bất cứ “chuyển mạch” gì. Tất cả các công việc
của Softswitch được thực hiện với một hệ thống các mô đun phần mềm điều khiển
13


và giao tiếp với các phần khác của mạng NGN, chạy trên một hệ thống máy chủ có
hiệu năng, độ tin cậy và độ sẵn sàng ở cấp độ nhà cung cấp dịch vụ (Carrier

-Class).
1.2.4.Những lợi ích của Softswitch đối với nhà khai thác và sử dụng
Mạng thế hệ sau có khả năng cho ra đời những dịch vụ giá trị gia tăng hoàn
toàn mới hội tụ ứng dụng thoại, số liệu và video. Các dịch vụ này hứa hẹn đem lại
doanh thu cao hơn nhiều so với các dịch vụ truyền thống.
Do các dịch vụ của NGN được viết trên các phần mềm . Do đó việc triển
khai, nâng cấp, cũng như việc cung cấp các dịch vụ mới cũng trở nên dễ dàng.
Khả năng thu hút khách hàng của mạng NGN rất cao, từ sự tiện dụng hội tụ
cả thoại dữ liệu, video đến hàng loạt các dịch vụ khác mà nhà cung cấp dịch vụ có
thể cung cấp cho khách hàng, thêm nữa họ có khả năng kiểm soát các dịch vụ
thông tin của mình điều này làm cho khách hàng luôn luôn thoả mãn và lệ thuộc
hơn vào nhà cung cấp dịch vụ, cơ hội kinh doanh của nhà cung cấp sẽ lớn hơn, và
ổn định hơn.
Giảm chi phí xây dựng mạng: Khi xây dựng một mạng hoàn toàn mới cũng
như mở rộng mạng có sẵn , thì mạng chuyển mạch mềm có chỉ phí ít tốn kém hơn
nhiều so với mạng chuyển mạch kênh. Điều này làm cho trở ngại khi tham gia thị
trường của những nhà khai thác dịch vụ mới không còn lớn như trước nữa. Hiện
nay, sự cạnh tranh giữa các nhà khai thác dịch vụ chính là những dịch vụ gì mà họ
có thể cung cấp cho khách hàng, và độ hài lòng của khách hàng khi sử dụng những
dịch vụ đó, nên hầu hết các nhà khai thác đều tập trung đầu tư vào việc viết phần
mềm phát triển dịch vụ.
Giảm chi phí vận hành bảo dưỡng và quản lý mạng hiệu quả hơn Softswitch
không còn các tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành,
chuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán trong mạng, được điều khiển
14


bởi các giao diện thân thiện người sử dụng (GUI) do đó chi phí điều hành và hoạt
động của mạng được giảm đáng kể.
Sử dụng băng thông có hiệu quả hơn: Do mạng truyền vận của NGN là

mạng chuyển mạch gói cho nên với cùng một cơ sở hạ tầng truyền dẫn thì hiệu
suất sử dụng băng thông của nó cao hơn nhiều so với mạng chuyển mạch kênh.
Thêm nữa, theo như thống kê đối với thoại thì 60% thời gian cuộc gọi là khoảng
lặng, mạng thế hệ mới có cơ chế triệt khoảng lặng nên làm tăng hiệu suất sử dụng
băng thông một mức đáng kể.
Dưới đây là một số so sánh giữa công nghệ Chuyển mạch mềm và Tổng đài
chuyển mạch kênh.

15


Hình 1: Kiến trúc mạng PSTN và mạng thế hệ mới NGN
2.1. Sự ra đời của chuyển mạch mềm (Softswitch)
Trong tương lai, mạng thế hệ mới sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng là
mạng gói. Vì thế việc chuyển từ mạng viễn thông hiện tại lên mạng thế hệ mới
phải trải qua nhiều giai đoạn. Do PSTN hiện tại vẫn hoạt động tốt và dịch vụ do nó
cung cấp khá tin cậy (99.999%) nên việc chuyển cả mạng truy nhập và mạng lõi
của PSTN thành mạng gói là rất tốn kém. Để tận dụng sự hoạt động tốt của PSTN
và ưu điểm của chuyển mạch gói, cấu hình mạng NGN bao gồm chuyển mạch
kênh và chuyển mạch gói được thể hiện như trong hình sau:

16


Hình 2.1: Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN
Theo hình trên, tổng đài lớp 5 hay tổng đài nội hạt dùng chuyển mạch kênh
(circuit-switched local-exchange) (thể hiện qua phần mạng PSTN) vẫn được sử
dụng. Như đã biết, phần phức tạp nhất trong những tổng đài này chính là phần
mềm dùng để điều khiển quá trình xử lý cuộc gọi. Phần mềm này chạy trên một bộ
xử lý chuyên dụng được tích hợp sẵn với phần cứng vật lý chuyển mạch kênh. Hay

nói cách khác phần mềm sử dụng trong các tổng đài nội hạt phụ thuộc vào phần
cứng của tổng đài. Điều này gây khó khăn cho việc tích hợp mạng PSTN và mạng
chuyển mạch gói khi xây dựng NGN - là mạng dựa trên cơ sở mạng gói.
Một giải pháp có thể thực thi là tạo ra một thiết bị lai (hybrid device) có thể
chuyển mạch thoại ở cả dạng kênh và gói với sự tích hợp của phần mềm xử lý cuộc

17


gọi. Điều này được thực hiện bằng cách tách riêng chức năng xử lý cuộc gọi khỏi
chức năng chuyển mạch vật lý.
Thiết bị đó chính là MGC sử dụng chuyển mạch mềm Softswitch.Hay
chuyển mạch mềm Softswitch chính là thiết bị thực hiện việc xử lý cuộc gọi trong
mạng NGN.
2.2. Chuyển mạch mềm
2.2.1. Khái niệm chuyển mạch mềm
Hiện nay có nhiều khái niệm về chuyển mạch mềm, tùy thuộc vào từng hãng
viễn thông khác nhau.
Theo hãng Mobile IN, Softswitch là ý tưởng về việc tách phần cứng mạng
ra khỏi phần mềm mạng.
Theo hãng Nortel, Softswitch chính là thành phần quan trọng nhất của mạng thế
hệ tiếp sau. Softswitch là một phần mềm theo mô hình mở, có thể thực hiện được
những chức năng thông tin phân tán trên một môi trường máy tính mở và có chức năng
của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống.Chuyển mạch mềm có thể tích hợp
thông tin thoại, số liệu và video và nó có thể phiên dịch giao thức giữa các mạng khác
nhau.
Theo Coppercom, Softswitch là tên gọi của một phương pháp mới trong
chuyển mạch thoại có thể giúp giải quyết được các thiếu sót của các chuyển mạch
trong các tổng đài nội hạt truyền thống.
Thực chất của khái niệm chuyển mạch mềm chính là phần mềm thực hiện

chức năng xử lý cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch có khả năng chuyển tải
nhiều loại thông tin với các giao thức khác nhau. (Ghi chú: 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).

18


Theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng chuyển mạch vật lý được
thực hiện bởi cổng phương tiện Media Gateway (MG), còn xử lý cuộc gọi là chức
năng của bộ điều khiển cổng phương tiện Media Gateway Controller (MGC).
Một số lý do chính cho thấy việc tách 2 chức năng trên là một giải pháp tốt:
- 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 gói (áp dụng được với các dạng gói và môi trường
truyền dẫn khác nhau).
- Là động lực cho các hệ điều hành, các môi trường máy tính chuẩn, tiết
kiệm đáng kể trong việc phát triển và ứng dụng các phần mềm xử lý cuộc gọi.
- Cho phép các phần mềm thông minh của các nhà cung cấp dịch vụ điều
khiển từ xa thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng, một yếu tố quan
trọng trong việc khai thác tiềm năng của mạng trong tương lai.
2.2.2. Ưu điểm và ứng dụng của chuyển mạch mềm
Ưu điểm:
- Cho cơ hội mới về doanh thu:
Với công nghệ mạng cho phép hội tụ các ứng dụng thoại, số liệu, video cùng
công nghệ chuyển mạch mới, nhiều dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới được ra
đời. Các dịch vụ này hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu cao hơn so với các dịch vụ thoại
truyền thống.
Do sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm, có tính chất phân tán, các nhà
cung cấp dịch vụ có thể cung cấp dịch vụ cho một nhóm nhỏ khách hàng, hay bất

cứ nơi nào và khi nào mà họ muốn.
-Thời gian tiếp cận thị trường ngắn:
Do công nghệ chuyển mạch mới dựa trên phần mềm nên các dịch vụ mới ra
đời cũng dựa trên phần mềm. Điều này làm cho việc triển khai các dịch vụ mới
cũng như nâng cấp dịch vụ đang cung cấp trở nên nhanh chóng hơn.
19


Ngoài ra nhà khai thác mạng có thể mua một dịch vụ mới từ nhà cung cấp
thứ ba để triển khai nhanh chóng dịch vụ khách hàng yêu cầu Đây chính là một
trong những đặc điểm khác biệt của mạng thế hệ sau NGN mà các mạng hiện tại
không có .
-Khả năng thu hút khách hàng:
Cùng với việc đưa vào sử dụng mạng thế hệ mới, việc đưa vào sử dụng
chuyển mạch mềm còn giới thiệu với khách hàng nhiều dịch vụ mới hấp dẫn đồng
thời cho phép họ tự lựa chọn và kiểm soát các dịch vụ thông tin do mình sử dụng.
-Giảm chi phí xây dựng mạng:
Chi phí xây dựng cho các hệ thống sử dụng chuyển mạch mềm là chi phí cho
phần mềm, không theo kiểu chi phí cho các cơ cấu chuyển mạch kênh trước đây.
Do đó không đòi hỏi phải có vốn đầu tư ban đầu lớn mà chi phí xây dựng sẽ tăng
tuyến tính theo nhu cầu và số lượng khách hàng.
Các nhà khai thác có thể khởi đầu phục vụ cho một số lượng nhỏ khách hàng
nhưng vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ thông qua các nhà khai thác lớn hơn. Đây
là điểm khác biệt vì chuyển mạch truyền thống luôn được thiết kế với tập tính năng
và qui mô lớn hơn nhiều so với số lượng khách hàng và nhu cầu dịch vụ thực tế.
-Giảm chi phí điều hành mạng:
Do phần mềm chuyển mạch thế hệ mới Softswitch cho phép khách hàng tự
lựa chọn và kiểm soát quá trình sử dụng dịch vụ của mình nên đã giúp cho công
việc của các nhà điều hành mạng được giảm đi một phần.
Hơn thế nữa, khi sử dụng chuyển mạch mềm sẽ không còn các tổng đài lớn

tập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành. Các chuyển mạch giờ đây sẽ
là các máy chủ đặt phân tán trong mạng và được điều khiển bởi các giao diện thân
thiện với người dùng.
- Sử dụng băng thông một cách hiệu quả:

20


Với mô hình truyền thống, hệ thống chuyển mạch sẽ thiết lập một kênh dành
riêng cho người gọi và người được gọi trong cuộc gọi thông thường. Và kênh này
sẽ không được sử dụng cho mục đích nào khác trong suốt quá trình kết nối. Tuy
TDM cho phép truyền nhiều kênh trên một trung kế nhưng kênh dành riêng vẫn sử
dụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức yêu cầu thực tế vì tồn tại những khoảng lặng
trong quá trình đàm thoại.
Khi đưa mạng thế hệ mới vào sử dụng, do mạng IP được sử dụng nên đã tận
dụng được ưu điểm sử dụng băng thông hiệu quả .
- Quản lý mạng hiệu quả:
Đó là do Softswitch cho phép giám sát và điều chỉnh hoạt động mạng theo
thời gian thực đồng thời có thể nâng cấp hay thay đổi cấu hình mạng từ xa. Điều
này giúp cho các nhà điều hành quản lý mạng hiệu quả hơn.
- Cải thiện dịch vụ:
Với khả năng cung cấp dịch vụ một cách dễ dàng đã giúp cho Softswitch
nhanh chóng được chấp nhận. Bằng cách lắp đặt thêm một máy chủ ứng dụng
riêng mới (còn gọi là nâng cấp phần mềm chuyển mạch Softswitch) hay triển khai
thêm một module của nhà cung cấp thứ 3, các nhà khai thác có thể cung cấp các
dịch vụ mới nhanh chóng hơn và giá thấp hơn so với chuyển mạch truyền thống.
Ngoài ra chuyển mạch mềm còn hỗ trợ nhiều tính năng giúp nhà khai thác
phân biệt dịch vụ cho từng khách hàng riêng lẻ.
- Tiết kiệm không gian đặt thiết bị:
Softswitch cho phép các ứng dụng được thi hành tại bất cứ khu vực nào trên

mạng. Mạng có thể được sắp xếp sao cho các máy chủ được bố trí gần những nơi
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
trên mạng.

21


Hơn thế nữa các thành phần của mạng NGN, đặc biệt là các MGC sử dụng
chuyển mạch mềm Softswitch có kích thước nhỏ và có tính phân tán nên không
gian đặt thiết bị cũng gọn hơn.
- Cung cấp môi trường tạo lập dịch vụ mềm dẻo:
Do dịch vụ được tạo ra nhờ phần mềm nên môi trường tạo lập dịch vụ mới
rất linh hoạt.
- An toàn vốn đầu tư:
Do mạng NGN hoạt động trên nền hạ tầng cơ sở có sẵn nên các nhà khai
thác vẫn tiếp tục sử dụng mạng truyền thống đồng thời triển khai những dịch vụ
mới. Điều này giúp nhà khai thác vừa thu hồi vốn đầu tư vào mạng cũ vừa thu lợi
nhuận từ dịch vụ do mạng mới cung cấp.
Ứng dụng:
Chuyển mạch mềm Softswitch hiện nay, khi vẫn tận dụng mạng PSTN, được
sử dụng trong mạng công cộng để thay thế cho tổng đài cấp 4 (tandem switch) và
trong mạng riêng. Và phần mềm điều khiển chuyển mạch lúc này chỉ có nhiệm vụ
đơn giản là thiết lập và kết thúc cuộc gọi.
Trong tương lai khi tiến lên mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụng
Softswitch sẽ thay thế cả các tổng đài nội hạt (lớp 5). Khi đó chuyển mạch mềm
Softswitch không chỉ thiết lập và xóa cuộc gọi mà sẽ thực hiện cả các chức năng
phức tạp khác của một tổng đài lớp 5.
2.3.Vị trí của chuyển mạch mềm trong mô hình phân lớp chúc năng của
NGN

Do có chức năng là xử lý cuộc gọi (Call control) nên vị trí tương ứng của
Softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN là lớp Điều khiển cuộc gọi
và báo hiệu (Call Control and Signaling Layer). Và các thực thể chức năng của
Softswitch là MGC-F, CA-F, IW-F, R-F và A-F.

22


Hình 2.2: Vị trí chuyển mạch mềm Softswitch trong mô hình phân lớp chức
năng của NGN
2.4. Thành phần chính của chuyển mạch mềm :
Thành phần chính của chuyển mạch mềm Softswitch là bộ điều khiển cổng
thiết bị Media Gateway Controller (MGC). Bên cạnh đó còn có các thành phần
khác hỗ trợ hoạt động như: Signaling Gateway (SG), Media Gateway (MG), Media
Server (MS), Application Server (AS)/Feature Server (FS).
Trong đó Media Gateway là thành phần nằm trên lớp Media Layer,
Signaling Gateway là thành phần ở trên cùng lớp với MGC; Media Server và
Application Server/Feature Server nằm trên lớp Application and Service Layer.
Cách kết nối các thành phần trên được thể hiện ở hình sau:

23


Hình 2.3: Kết nối MGC với các thành phần khác của mạng thế hệ sau NGN
Ghi chú: các thiết bị thuộc mạng IP là các router, các chuyển mạch thuộc
mạng backbone để truyền tải các gói tin đi. Trong khi đó mạng không IP (non IP
network) là mạng có các thiết bị đầu cuối không phải thuộc mạng IP và các mạng
vô tuyến không dây. Ví dụ về các thiết bị đầu cuối không thuộc mạng IP: thiết bị
đầu cuối ISDN, IAD (Integrated Access Device) cho mạng DSL, ...
Một Media Gateway Controller có thể quản lý nhiều Media Gateway. Hình

trên chỉ minh họa 1 MGC quản lý 1 MG. Và một Media Gateway có thể nối đến
nhiều loại mạng khác nhau.
2.4.1. Media Gateway Controller
MGC chính là thành phần chính của chuyển mạch mềm, và cũng thường
được gọi là Softswitch, hay Call Agent. Các chức năng chính của MGC được thể
hiện trong hình sau:

24


Hình 2.4: Chức năng của khối điều khiển cổng phương tiện
Chú thích: CA-F và IW-F là 2 chức năng con của MGC-F. CA-F được kích
hoạt khi MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi. Và IW-F được kích hoạt khi
MGC-F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau. Riêng thực thể
chức năng Inter-operator Manager có nhiệm vụ liên lạc, trao đổi thông tin giữa các
MGC với nhau.
Media Gateway Controller có nhiệm vụ tạo cầu nối giữa các mạng có đặc
tính khác nhau bao gồm PSTN, SS7, IP.
Các chức năng chính của Media Gateway Controller:
- Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên một Media
Gateway.
- Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của Media Gateway, Signaling Gateway.
- Trao đổi các bản tin cơ bản giữa 2 MG-F.
- Xử lý bản tin SS7 (khi sử dụng SIGTRAN).
25