Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng viettel mobile

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM
VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG VIETTEL MOBILE

NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ : 62 – 50 - 70
ĐẶNG MẠNH CHIẾN

Người hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN VŨ SƠN

HÀ NỘI 2006


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
THUẬT NGỮ VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
A
AIN

Advanced Intelligent Network

Mạng thông minh cải tiến

AS

Application Server

Ứng dụng máy chủ

API

Applicatoin Programing Interface

Giao diện chương trình ứng dụng

ARJ

Admission Reject

Từ chối truy nhập

ARQ

Admission Request

Yêu cầu truy nhập

ATM

Asynchronous Tranfer Mode

Phương thức truyền khụng đồng bộ

BAN

Broadband Access Node

Điểm truy nhập băng rộng

BCF

Bandwidth Confirm

Xác nhận thay đổi băng thông

BRJ

Bandwidth Reject

Từ chối thay đổi băng thông

BRQ

Bandwidth Request

Yêu cầu thay đổi băng thông

BSC

Base Station Controller

Bộ điều khiển trạm gốc

CDR

Call Detail Record

Bản ghi chi tiết cuộc gọi

CE

Callee

Thuê bao bị gọi

CEX

Callee switch

Tổng đài bị gọi

CR

Caller

Thuê bao gọi

CRX

Calling switch

Tổng đài gọi

CPL

Call Processing Language

Ngôn ngữ xử lý gọi

CS

Capability Set

Khả năng thiết lập trạng thái

Digital Signal Processor

Bộ xử lý số tín hiệu

Enterprise Network

Mạng doanh nghiệp

B

C

D
DSP
E
EN
F
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến

Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
FS

Feature Server

G
GPRS

General Packet Radio Service

GK

Gatekeeper

GUI

Graphic User Interface

Dịch vụ vô tuyến gói chung
Giao diện đồ hoạ thân thiện người sử
dụng

Gateway

Cổng nối (cổng vào)

IAD

Intergrated Access Device

Thiết bị truy nhập tích hợp

IN

Intelligent Network

Mạng thông minh

INAP

Intelligent Network Application

Phần ứng dụng mạng thông minh

GW
I

Part
IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

ISC

International Softswitch

Tên diễn đàn quốc tế về chuyển

Consortsium

mạch

Intergrated Service Digital

Mạng số đa dịch vụ

ISDN

Network
ISP

Internet Service Provider

Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ISUP

ISDN User Part

Phần đối tượng sử dụng ISDN

ITU

International Telecommunication

Liên đồn viễn thơng quốc tế

Union
ITU-T

ITU Telecommunication

chuẩn viễn thơng ITU

Standardization Sector
IVR

Interactive Voice Response

Đáp ứng thoại tương tác

Local Area Network

Mạng cục bộ

Metropolitan Area Network

Mạng khu vực đụ thị

L
LAN
M
MAN

Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
MC

Multipoint Controller

Bộ điều khiển đa điểm

MCU

Multipoint Control Unit

Thiết bị điều khiển đa điểm

MG

Media Gateway

MGC

Media Gateway Controller

MGCP

Media Gateway Control Protocol

Giao thức điều khiển Media Gateway

MP

Multipoint Processor

Bộ xử lý đa điểm

MPLS

Multi-Protocol Label Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MS

Media Server

MSC

Mobile-services Switching Center Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di
động

MSF

Multiservice Switching Forum

Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ

MSS

MultiService Switching Systems

Hệ thống chuyển mạch đa dịch vụ

NGN

Next Generation Network

Mạng thế hệ sau

NUP

National User Part

N

O
Open System Interconnection

Mơ hình lien kết hệ thống mở

PBX

Private Branch Exchange

Tổng đài doanh nghiệp

PC

Personal Computer

Máy tính cá nhân

PRI

Primary Rate Interface (ISDN)

Giao diện tốc độ cơ sở ISDN

PSTN

Public Switched Telephone

Mạng chuyển mạch thoại cụng cộng

OSI
P

Network
Q
Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

RAS

Remote Access Server

Máy phục vụ truy nhập từ xa

RSVP

Resource Reservation Protocol

Giao thức thiết lập và lưu trữ tài

QoS
R

Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
nguyên mạng
RTCP

Real Time Control Protocol

Giao thức điều khiển thời gian thực

RTP

Realtime Transport Protocol

Giao thức truyền tải thời gian thực

Signalling Connection Control

Phần điều khiển kết nối báo hiệu

S
SCCP

Part
SCP

Service Control Point

SCTP

Stream Control Transmission

Điểm điều khiển dịch vụ

Protocol
SG

Signaling Gateway

Cổng báo hiệu

SIP

Sesion Initiation Protocol

Giao thức khởi tạo phiên

SS7

Signaling System No.7

Hệ thống báo hiệu số 7

STP

Signaling Transfer Point

Điểm truyền báo hiệu

Transaction Capabilities

Phần ứng dụng khả năng truyền dẫn

T
TCAP

Application Part
TCP

Transmision Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền dẫn

TDM

Time Division Multiplex

Ghép kênh phân chia theo thời gian

TUP

Telephone User Part

Phần người sử dụng điện thoại

U
UAS

User Agent Server

UDP

User Datagram Protocol

Giao thức dữ liệu người dùng

Voice over IP

Thoại trên IP

Wide Area Network

Mạng diện rộng

Extensible Mark Language

Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng

V

VoIP
W
WAN
X
XML

Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile

BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

1. Hình 1.1 Mơ hình mạng thế hệ sau…………………………………………….……11
2. Hình 1.2 - So sánh sự tăng trưởng băng thơng trong mạng gói và mạng TDM….....14
3. Hình 1.3 - Cấu trúc mạng và báo hiệu của mạng PSTN…………………………….16
4. Hình 2.1 – Cấu trúc mạng thế hệ sau……………………………………………..…23
5. Hình 2.2 – Softswitch trong mạng viễn thơng thế hệ sau……………………………25
6. Hình 2.3 - Vị trí của Softswitch trong kiến trúc phân lớp của NGN………………...26
7. Hình 2.4 - Kết nối MGC với các thành phần khác trong mạng NGN……………….27
8. Hình 2.5 - Các thành phần chức năng của MGC…………………………………….31
9. Hình 2.6 - Các giao thức sử dụng giữa các thành phần……………………………...32
10. Hình 2.7 - Kiến trúc PSTN và NGN ..........................................................................35
11. Hình 2.8 - Cấu trúc chuyển mạch kênh và chuyển mạch mềm……………………..38
12. Hình 2.9 - Quá trình thực hiện cuộc gọi khi sử dụng chuyển mạch kênh…………..42
13. Hình 2.11 - Quá trình thực hiện cuộc gọi khi sử dụng chuyển mạch mềm ………...42
14. Hình 3.1 – Hoạt động của một hệ thống chuyển mạch mềm……………………….43
15. Hình 3.2 – Mơ hình kiến trúc mạng NGN…………………………………………..45

16. Hình 3.3 – Quan hệ giữa các giao thức trong mạng………………………………...48
17. Hình 3.4 - Mơ hình mạng H.323 đơn giản………………………………………….49
18. Hình 3.5 - Mạng H.323……………………………………………………………...49
19. Hình 3.6 - Các giao thức thuộc H.323........................................................................49
20 Hình 3.7 - Chồng giao thức tại đầu cuối H.323……………………………………..51
21. Hình 3.8 - Cấu tạo của gateway……………………………………………………..52
22. Hình 3.9 - Chồng giao thức của một Gateway……………………………………...52
23. Hình 3.10 - Chức năng của một Gatekeeper………………………………………..53
24. Hình 3.11 - Cấu tạo của Multipoint Control Unit…………………………………..54
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
25. Hình 3.12 – Báo hiệu trực tiếp-Cùng gatekeeper…………………………………...61
26. Hình 3.13 – Các thành phần trong báo hiệu SIP……………………………………63
27. Hình 3.14 – Thiết lập và chấm dứt cuộc gọi trong SIP……………………………..65
28. Hình 3.15 - Vị trí của các giao thức……………………………………………..….69
29. Hình 3.16 – Cấu trúc mạng SS7…………………………………………………….71
30 . Hình 3.17 - Cấu trúc các giao thức của báo hiệu SS7…………………………..…..72
31. Hình 3.18 – MG và SG kết nối với PSTN…………………………………………...74
32. Hình 3.19 – Mơ hình chức năng của SIGTRAN……………………………………..76
33. Hình 4.1 Mơ hình tổng quan của giải pháp Surpass…………………………..….….81
34. Hình 4.2 Surpass HiQ…………………………………………………………….…82
35. Hình 4.3 Các mức giao diện lập trình ứng dụng của hiQ 4000……………………...83
36 Hình 4.4 Cấu trúc hiQ 9200……………………………………………………...…..84
37 Hình 4.5 Sơ đồ mơ hình đầy đủ mạng NGN Alcatel………………………………...87
38 Hình 4.6 Kiến trúc 3 lớp của Commworks..................................................................88
39 Hình 5.1 Dự kiến phát triển của mạng Viettel Mobile................................................95

40. Hình 5.2 Cấu trúc mạng phân lớp...............................................................................96
41. HÌnh 5.3 :Đề xuất mạng viettelMoble.........................................................................98
42 Hình 5.4 Xây dựng cấu trúc mạng chuyển từ SS7oTDM sang Sigtran/SS7oIP..........105
43. Hình 5.5 Lưu lượng các hướng nội, ngoại mạng trên nền IP core.............................105
44. Hình 5.6 Kiến trúc mạng phân lớp……………………………………………...…..106

Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN

1.1.Mạng viễn thông hiện tại.
Mạng viễn thông là phương tiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu. Mạng
có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng.
Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền
dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối.
Thiết bị chuyển mạch :gồm có tổng đài nội hạt và tổng đài quá giang. Các thuê
bao được nối vào tổng đài nội hạt và tổng đài nội hạt được nối vào tổng đài quá giang.
Nhờ các thiết bị chuyển mạch mà đường truyền dẫn được dùng chung và mạng có thể
được sử dụng một cách kinh tế.
Thiết bị truyền dẫn : dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài, hay giữa các tổng
đài để thực hiện việc truyền đưa các tín hiệu điện. Thiết bị truyền dẫn chia làm hai loại:
thiết bị truyền dẫn phía thuê bao và thiết bị truyền dẫn cáp quang. Thiết bị truyền dẫn phía
th bao dùng mơi trường thường là cáp kim loại, tuy nhiên có một số trường hợp mơi
trường truyền là cáp quang hoặc vô tuyến.

Môi trường truyền : bao gồm truyền hữu tuyến và vô tuyến. Truyền hữu tuyến
bao gồm cáp kim loại, cáp quang. Truyền vô tuyến bao gồm vi ba, vệ tinh.
Thiết bị đầu cuối cho mạng thoại truyền thống gồm máy điện thoại, máy Fax,
máy tính, tổng đài PABX.

1.1.1.Các đặc điểm của mạng viễn thông.
Các mạng viễn thơng hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng
với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thơng riêng biệt để phục
vụ dịch vụ đó.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
Xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng điện
thoại di động và mạng truyền số liệu.
Xét về góc độ kỹ thuật bao gồm các mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng
truy nhập, mạng báo hiệu và mạng đồng bộ.
PSTN (Public Switching Telephone Network) là mạng chuyển mạch thoại công
cộng. PSTN phục vụ thoại và bao gồm hai loại tổng đài: tổng đài nội hạt (cấp 5), và tổng
đài tandem (tổng đài quá giang nội hạt, cấp 4). Tổng đài tandem được nối vào các tổng
đài Toll để giảm mức phân cấp. Phương pháp nâng cấp các tandem là bổ sung cho mỗi
nút một ATM core. Các ATM core sẽ cung cấp dịch vụ băng rộng cho thuê bao, đồng thời
hợp nhất các mạng số liệu hiện nay vào mạng chung ISDN. Các tổng đài cấp 4 và cấp 5
là các tổng đài loại lớn. Các tổng đài này có kiến trúc tập trung, cấu trúc phần mềm và
phần cứng độc quyền.
ISDN (Integrated Service Digital Network) là mạng số tích hợp dịch vụ. ISDN
cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng và xây dựng giao

tiếp người sử dụng - mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn các kết nối ISDN cung cấp
nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm các kết nối chuyển mạch và không chuyển mạch. Các
kết nối chuyển mạch của ISDN bao gồm nhiều chuyển mạch thực, chuyển mạch gói và sự
kết hợp của chúng. Các dịch vụ mới phải tương hợp với các kết nối chuyển mạch số 64
kbit/s. ISDN phải chứa sự thông minh để cung cấp cho các dịch vụ, bảo dưỡng và các
chức năng quản lý mạng, tuy nhiên tính thơng minh này có thể khơng đủ để cho một vài
dịch vụ mới và cần được tăng cường từ mạng hoặc từ sự thơng minh thích ứng trong các
thiết bị đầu cuối của người sử dụng. Sử dụng kiến trúc phân lớp làm đặc trưng của truy
xuất ISDN. Truy xuất của người sử dụng đến nguồn ISDN có thể khác nhau tùy thuộc vào
dịch vụ yêu cầu và tình trạng ISDN của từng quốc gia.
PSDN (Public Switching Data Network) là mạng chuyển mạch số liệu công
cộng. PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu. Mạng PSDN bao gồm các PoP (Point
of Presence) và các thiết bị truy nhập từ xa. Hiện nay PSDN đang phát triển với tốc độ rất
nhanh do sự bùng nổ của dịch vụ Internet và các mạng riêng ảo (Virtual Private Network).
Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom) là mạng cung cấp
dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường truy nhập vô tuyến. Mạng này
chuyển mạch dựa trên công nghệ ghép kênh phân thời gian và công nghệ ghép kênh phân
tần số. Các thành phần cơ bản của mạng này là: BSC (Base Station Controller), BTS

Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
(Base Transfer Station), HLR (Home Location Register), VLR ( Visitor Location
Register) và MS ( Mobile Subscriber).

1.1.2.Những hạn chế của mạng Viễn thơng hiện tại.
Như ở trên có rất nhiều loại mạng khác nhau, mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết

kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Như vậy hệ thống mạng viễn thơng hiện tại
có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng nhất là:
o Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng.
o Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc
độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thơng trong
tương lai mà hiện nay chưa dự đốn được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền
khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy mạng hiện tại sẽ rất khó thích nghi với những
địi hỏi này.
o Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài ngun. Tài
ngun sẵn có trong một mạng khơng thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử
dụng.
Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thơng hiện nay, các nhà khai thác
viễn thông nhận thấy rằng "sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN" là chắc chắn xảy
ra. Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự - số, băng
hẹp - băng rộng, cơ bản -đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo
dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện nay.

1.2. Mạng Viễn thông thế hệ mới (Next Generation Network)
1.2.1.Định nghĩa.
Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và cung các nhà cung cấp
thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển
NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó
định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ
mới, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN. Bắt nguồn
từ sự phát triển của công nghệ thơng tin, cơng nghệ chuyển mạch gói và cơng nghệ truyền
dẫn băng rộng, mạng thông tin thế hệ mới (NGN) ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng
thơng tin duy nhất dựa trên cơng nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến

Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và
di động.
Như vậy, có thể xem mạng thơng tin thế hệ mới là sự tích hợp mạng thoại PSTN,
chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói, dựa trên kỹ thuật IP/ATM.
Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể nhập một
lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ gánh nặng của PSTN.
Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự hội
tụ giữa truyền dẫn quang và cơng nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. Vấn đề chủ
đạo ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này. Một vấn
đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một khối lượng lớn dịch
vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện, phần lớn trong đó là khơng được trù
liệu khi xây dựng các hệ thống mạng hiện nay.

1.2.2.Đặc điểm của mạng NGN.
Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:
1. Nền tảng là hệ thống mạng mở.
2. Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập
với mạng lưới.
3. Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.
4. Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng tăng,
có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.
Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà :
-Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc
lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng, và phát triển một cách độc lập.
-Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng.
-Việc phân tách làm cho mạng viễn thơng vốn có dần dần đi theo hướng mới, nhà
kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ chức mạng

lưới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện nối thơng giữa các
mạng có cấu hình khác nhau.
Tiếp đến, mạng NGN là mạng dịch vụ thúc đẩy, với đặc điểm của:
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
-Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi
-Chia tách cuộc gọi với truyền tải
Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng, thực
hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí và
xác định đặc trưng dịch vụ của mình, khơng quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại
hình đầu cuối. Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính linh hoạt cao.
Thứ ba, NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất. Mạng thông tin
hiện nay, dù là mạng viễn thơng, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp, đều khơng thể
lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin. Nhưng mấy
năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy rõ ràng là
mạng viễn thơng, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối cùng rồi cũng tích hợp
trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta thường gọi là "dung hợp ba
mạng". Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông
các mạng khác nhau; con người lần đầu tiên có được giao thức thống nhất mà ba mạng
lớn đều có thể chấp nhận được; đặt cơ sở vững chắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở
thông tin quốc gia (NII).
Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sử
dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn ở thế bất lợi so với các
chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ
đảm bảo cho số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nó được tạo
điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile

Hình 1.1 Mơ hình mạng thế hệ sau

1.2.3.Những vấn đề cần quan tâm khi phát triển NGN.
Trước hết các nhà cung cấp dịch vụ chính thống phải xem xét cơ sở TDM mà họ
đã lắp đặt và do vậy phải đối đầu với quyết định khó khăn về việc nâng cấp hệ thống này,
nên đầu tư vốn cho thiết bị chuyển mạch kênh và xây dựng một mạng NGN xếp chồng,
hay thậm chí nên thay thế các tổng đài truyền thống bằng những chuyển mạch công nghệ
mới sau này. Họ cũng phải xem xét ảnh hưởng của sự gia tăng lưu lượng Internet quay số
trực tiếp với thời gian giữ máy ngắn hơn nhiều. Để duy trì cạnh tranh các nhà khai thác
này cần tìm ra phương pháp cung cấp các dịch vụ mới cho các khách hàng của họ trong
thời kỳ quá độ trước khi các mạng của họ tiến triển sang NGN một cách đầy đủ.
Vấn đề lớn nhất cần cân nhắc khi sắp tới cần hỗ trợ dịch vụ thoại qua IP và hàng
loạt các dịch vụ giá trị gia tăng khác là cơ chế "best effort" phân phối các gói tin khơng
cịn đủ đáp ứng nữa. Một thách thức căn bản ở nay là mở rộng mạng IP theo nhiều hướng,
khả năng cung cấp đa dịch vụ trong khi vẫn giữ được ưu thế của mạng IP. Để đảm bảo
QoS cần thiết, các nhà khai thác sẽ phải có khả năng cam kết cung cấp các thỏa thuận về
mức dịch vụ (SLA), các yêu cầu về băng tần và các tham số chất lượng.
Một khía cạnh khác bảo đảm chất lượng là quy mô mạng phải đủ lớn để cung cấp
cho khách hàng nhằm chống lại hiện tượng nghẽn cổ chai trong lưu lượng của mạng lõi.
Một trong những đặc trưng của NGN chính là khả năng tăng số lượng của các giao diện
mở, nhưng điều đó cũng hàm chứa các nguy cơ đe dọa an ninh của mạng. Do đó, đảm bảo
an tồn thơng tin trở thành vấn đề sống còn của các nhà khai thác nhằm bảo vệ mạng

chống lại sự tấn công từ phía các tin tặc. Các cơng cụ an ninh và mật mã hóa phải ln
ln sẵn sàng.
Trong vịng hai thập kỷ vừa qua, công nghệ quang đã chứng minh được là một
phương tiện truyền tải thông tin hiệu quả trên khoảng cách lớn, và hiện nay nó là cơng
nghệ chủ đạo trong truyền dẫn trên mạng lõi. Với các cải tiến hiện nay, như công nghệ
ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng DWDM, nâng cao đáng kể hiệu quả kinh tế
về truyền tải trên mạng cáp quang. Ngày nay, IP theo dự kiến sẽ trở thành giao diện hoàn
thiện thực sự cho các mạng lõi NGN. Vấn đề quan trọng ở đây là mạng cáp quang phải tối
ưu cho điều khiển lưu lượng IP. Một giải pháp có tính thuyết phục hiện nay là hội tụ các
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
lớp dữ liệu và các lớp quang trong mạng lõi. Việc hội tụ này mang lại một số lợi thế như
cung cấp các dịch vụ tốc độ cao, bảo vệ dịng thơng tin liên tục cho mạng quang với
chuyển mạch nhãn đa giao thức chung MPLS.
Một vấn đề không kém phần quan trọng là vấn đề về các giải pháp quản lý thích
hợp cho mạng NGN. Trong khi mong muốn xây dựng một mạng quản lý phải làm việc
trong một môi trường đa nhà đầu tư, đa nhà khai thác, đa dịch vụ cịn mang tính logic, tuy
vậy nó vẫn bộc lộ nay là điểm rất cần lưu ý. Mặc dù cịn phải mất nhiều thời gian và cơng
sức trước khi hệ thống quản lý mạng được triển khai, nhưng mục tiêu này vẫn có giá trị
thuyết phục và sẽ mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí khai thác, dịch vụ đa dạng.
Tất cả những yếu tố trên nay dường như làm cho NGN mang đậm sự phức tạp. Tuy
nhiên nên nhìn mạng NGN trong mạng thơng tin tồn cầu ngày nay, trong đó các mạng
chuyển mạch kênh truyền thống và chuyển mạch gói song song tồn tại, các mạng di động
và cố định không đơn giản trong việc cùng khai thác, và thậm chí các thành phần mạng
khác nhau trên mạng cũng yêu cầu phần quản lý riêng biệt. Trên quan điểm đó, NGN
hướng về một cái gì đó hết sức phức tạp, nhưng sẽ cho phép tiết kiệm chi phí khai thác

một cách thích đáng.

1.3. Xu hướng ra đời của công nghệ chuyển mạch mềm.
1.3.1. Sự phát triển của nhu cầu dịch vụ dữ liệu
Sự phát triển của nhu cầu dịch vụ dữ liệu được phản ánh trong sự tăng trưởng trong
băng thông và lưu lượng dữ liệu. Lưu lượng dữ liệu bao gồm dữ liệu thuần tuý (data) và
các loại lưu lượng dạng khác như thơng điệp, âm thanh, hình ảnh được truyền bằng các
cơng nghệ dữ liệu (chuyển mạch gói) đang phát triển rất nhanh. Lưu lượng dữ liệu tăng
trưởng cùng với sự phát triển của Internet và các loại dịch vụ trên đó. Đồng thời là q
trình tồn cầu hố diễn ra nhanh chóng làm cho mơi trường kinh doanh, cùng với đó là
mơi trường tính tốn mạng trải rộng ra tất cả các châu lục. Hiện nay các mạng số liệu và
mạng thoại đang song song tồn tại với lưu lượng gần tương đương nhau. Tuy nhiên mức
độ phát triển về lưu lượng của mạng số liệu gấp 10 đến 15 lần so với mạng thoại. Nguyên
nhân không chỉ là do sự bùng nổ các loại hình dịch vụ trên Internet mà còn các loại lưu
lượng trên mạng chuyển mạch kênh như thoại và fax đang được truyền ngày càng nhiều
trên các mạng dữ liệu. Mạng chuyển mạch gói tồn cầu dựa trên công nghệ TCP/IP vươn
tới các thiết bị đầu cuối không chỉ là điện thoại, thiết bị di động, máy tính cá nhân, các
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
máy trị chơi, thiết bị đo, các máy móc tự động và hàng loạt các thiết bị khác như máy
ảnh, máy quay phim, các thiết bị gia dụng... tạo ra động lực tăng trưởng to lớn trong nhiều
năm tới của lưu lượng dữ liệu gói. Mặc dù trong một hai năm qua, lĩnh vực công nghệ
thông tin đã chịu những suy giảm do sự phát triển quá mức trước đó.

Hình 1.2 - So sánh sự tăng trưởng băng thơng trong mạng gói và mạng TDM

Bảng trên minh hoạ sự tăng trưởng của băng thông của lưu lượng dữ liệu chuyển mạch
gói cùng với sự chững lại của cơng nghệ TDM truyền thống.

1.3.2. Những hạn chế của công nghệ tổng đài điện tử 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 cơng 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 mơ 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 cịn 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 thơng, họ có thể th 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
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
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:

1.3.2.1. Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt
Thị trường thiết bị chuyển mạch nội hạt do một số nhà sản xuất lớn kiểm soát và họ

thu lợi nhuận lớn từ thị trường này. Các tổng đài nội hạt của các nhà sản xuất này được
thiết kế để phục vụ hàng chục ngàn, thậm chí hàng trăm ngàn thuê bao. Trong khi khả
năng mở rộng của các chuyển mạch này khơng có gì phải nghi ngờ, nhưng chúng lại hồn
tồn khơng thích hợp để triển khai phục vụ cho vài ngàn người, bởi vì giá thành thiết bị
cao. Mức thấp nhất của một tổng đài nội hạt thường ở khoảng vài triệu USD, một con số
có thể làm nản lịng các nhà cung cấp dịch vụ, buộc họ chỉ dám tham gia vào các thị
trường lớn nhất.
Nếu có những giải pháp cho tổng đài nội hạt chỉ địi hỏi chi phí thấp hơn nhiều so
với tổng đài chuyển mạch kênh thì tính cạnh tranh trong thị trường này sẽ được kích
thích, người được hưởng lợi tất nhiên sẽ là khách hàng với nhiều sự lựa chọn hơn và giá
cước thấp hơn.

1.3.2.2. Không có sự phân biệt dịch vụ
Các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt cung cấp cùng một tập tính năng cho các
dịch vụ tuỳ chọn, 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.

1.3.2.3. Những giới hạn trong phát triển mạng
Các tổng đài chuyển mạch nội hạt đều sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh. Trong
hệ thống chuyển mạch, thông tin thoại tồn tại dưới dạng các luồng số 64Kbps, tại các
cổng vào và ra của chuyển mạch, các luồng số 64Kbps này được ghép/tách kênh phân
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile

chia theo thời gian vào các luồng số tốc độ cao. Quá trình định tuyến và điều khiển cuộc
gọi được gắn liền với cơ cấu chuyển mạch.
Những lợi ích về mặt kinh tế của thoại gói đang thúc đẩy sự phát triển của cả mạng
truy nhập và mạng đường trục từ chuyển mạch kênh sang gói. Và bởi vì thoại gói đang
dần được chấp nhận rộng rãi trong cả mạng truy nhập và mạng đường trục, các tổng đài
chuyển mạch kênh nội hạt truyền thống đóng vai trị cầu nối của cả hai mạng gói này.
Việc chuyển đổi gói sang kênh phải được thực hiện tại cả hai đầu vào ra của chuyển mạch
kênh, làm phát sinh những chi phí phụ khơng mong muốn và tăng thêm trễ truyền dẫn cho
thông tin, đặc biệt ảnh hưởng tới những thông tin nhạy cảm với trễ đường truyền như tín
hiệu thoại.
Nếu tồn tại một giải pháp mà trong đó các tổng đài nội hạt có thể cung cấp dịch vụ
thoại và các dịch vụ tuỳ chọn khác ngay trên thiết bị chuyển mạch gói, thì sẽ khơng phải
thực hiện các chuyển đổi không cần thiết nữa. Điều này mang lại lợi ích kép là làm giảm
chi phí và tăng chất lượng dịch vụ (giảm trễ đường truyền), và đó cũng là một bước quan
trọng tiến gần tới cái đích cuối cùng, mạng NGN.

Hình 1.3 - Cấu trúc mạng và báo hiệu của mạng PSTN

Mơ hình tổ chức của mạng viễn thơng thường thấy hiện nay là: một mạng tổng đài
TDM cấp thấp nhất (lớp 5, tổng đài nội hạt, MSC của mạng di động…) 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). Khi một cuộc gọi diễn ra giữa hai tổng đài cấp thấp, thông tin sẽ đi
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
trên trung kế nối trực tiếp giữa hai tổng đài, nếu đường nối trực tiếp đã sử dụng hết, cuộc
gọi có thể được định tuyến thơng qua tổng đài chuyển tiếp. 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:
o 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. Ví dụ,
khi một tổng đài nội hạt được thêm vào mạng lưới, phải xây dựng các nhóm trung
kế từ tổng đài đó tới tổng đài chuyển tiếp và tới một số tổng đài nội hạt khác.
o Các trung kế điểm-điểm hoạt động với hiệu suất khơng 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 cịn ở ngoại ơ lại là
buổi đêm).
o 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. 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.

1.3.2.4. Khó khăn trong triển khai dịch vụ
Các dịng tổng đài phục vụ mạng cơng cộng đều do một số hãng lớn phát triển một
cách độc lập, xây dựng từ nền tảng phần cứng tới các mô đun phần mềm. Mặc dù các
hãng đều cam kết tuân theo các chuẩn của ITU nhưng trên thực tế khả năng để một hãng
thứ ba kết thừa phát triển các thành quả của nhà cung cấp thiết bị là không có. Do đó, việc
phát triển các dịch vụ mới cho nhà khai thác hoàn toàn phụ thuộc vào hãng cung cấp thiết

Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
bị. Quá trình triển khai, cài đặt, thử nghiệm và đưa vào hoạt động các dịch vụ mới thường
tốn nhiều thời gian, chi phí của cả hai bên.

1.3.3. Mơi trường cạnh tranh trong lĩnh vực viễn thông
Trước đây việc cung cấp các dịch vụ viễn thông công cộng đều do các công ty độc
quyền nắm giữ, các công ty này đều nằm dưới sự kiểm sốt của chính phủ. Nhận thức
được tầm quan trọng của lĩnh vực viễn thông đối với nền toàn bộ kinh tế và cả xã hội, các
quốc gia đều bằng những cách thức khác nhau dần tạo ra một thị trường viễn thông cạnh
tranh. Lợi nhuận cao đã dẫn đến việc ra đời hàng loạt các nhà khai thác viễn thông mới.
Riêng đối với các nước đang phát triển, quá trình mở của hội nhập tạo ra cạnh tranh
khơng chỉ từ bên trong mà cịn từ bên ngồi. Bước sang thế kỉ 21, q trình cạnh tranh sẽ
diễn ra càng quyết liệt.
Các nhà khai thác mới ra đời có lợi thế là đi thẳng vào công nghệ mới nhất. Ngược
lại, đối với những nhà khai thác mạng truyền thống, họ cần phải cân nhắc kỹ lưỡng trong
việc đầu tư nâng cấp hệ thống cơ sở hạ tầng trên nền công nghệ TDM để đáp ứng các nhu
cầu trong tương lai hay thay thế hoàn toàn các thiết bị của công nghệ cũ với các cơ sở hạ
tầng hồn tồn mới trên nền cơng nghệ của tương lai. Họ cần phải xem xét đến việc lưu
lượng trên mạng Internet sẽ bùng nổ nay mai trong khi vẫn cịn có các “cổ chai” trên phần
mạng PSTN truyền thống. Để duy trì được tính cạnh tranh của mình, tất cả các nhà khai
thác sẽ phải đưa ra các dịch vụ mới kể cả trong quá trình quá độ lên mạng thế hệ tiếp sau
NGN.
Khoảng 10 năm trước đây các công ty viễn thông khá giống nhau, ngày nay do sự
cạnh tranh khốc liệt, các nhà cung cấp dịch vụ phải tạo ra hướng đi cho riêng mình, vì thế
sẽ tạo ra sự khác biệt. Một số sẽ tập trung vào dịch vụ truyền số liệu trong khi một số

khác tập trung vào dịch vụ thoaị. Một số tập trung vào khách hàng trong khi một số khác
lại tập trung vào việc kinh doanh mua bán lưu lượng.
Sự tăng nhanh của lưu lượng IP buộc các nhà cung cấp dịch vụ phải xem xét lại
chiến lược của họ và kết quả là nhiều trong số họ đã đưa ra những kết luận khá giống
nhau. IP sẽ trở thành yếu tố cốt lõi ở tất cả các mạng. Bất kì ứng dụng nào cũng có thể
hoạt động trên cơ sở hạ tầng này. Với các lợi thế của IP, giá của các ứng dụng tại đầu cuối
sẽ giảm xuống. Vì rằng nhiều cấu trúc mạng thế hệ sau có thể được triển khai, nên cước
phí dịch vụ giảm xuống là điều không tránh khỏi.
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
Điều này đặc biệt đúng với dịch vụ điện thoại. Lợi nhuận trực tiếp từ dịch vụ này
của các nhà cung cấp dịch vụ hiện thời sẽ không tăng mà thậm chí cịn giảm đi trong vài
năm tới. Thậm chí các nhà cung cấp dịch vụ mạng khơng dây cũng không tránh khỏi sự
ảnh hưởng: mạng không dây chỉ không dây ở phần truy nhập và sự cạnh tranh (trực tiếp
từ các nhà cung cấp dịch vụ không dây khác và gián tiếp từ các nhà cung cấp dịch vụ
mạng cố định) sẽ đẩy mức giá xuống thấp. Đối với họ, việc duy trì hoặc gia tăng doanh
thu trung bình/1 người dùng trở thành động lực chính cho sự đổi mới chiến lược. Điều đó
chỉ được thực hiện bằng cách đưa ra các dịch vụ giá trị gia tăng.
Tình trạng cũng tương tự cho các mạng truyền hình cáp, phương pháp gia tăng
doanh thu trên đầu người nhờ đổi mới công nghệ và dịch vụ sẽ là nền tảng cho chiến lược
phát triển mạng.
Có một cách để các nhà cung cấp dịch vụ có thể giải quyết khó khăn này là mở rộng
về mặt địa lí - xây dựng các mạng truy nhập ở cả thị trường hiện tại và ở cả thị trường
mới. Sự mong muốn vươn ra các thị trường mới sẽ làm gia tăng hơn nữa mức độ cạnh
tranh. Vì thế, việc triển khai cơ sở hạ tầng để hỗ trợ sự đổi mới các ứng dụng và dịch vụ
trở thành một vấn đề quan trọng đối với các nhà khai thác mạng.

Giải pháp thứ hai để giải quyết vấn đề giảm cước phí là làm tăng giá trị của các dịch
vụ thông thường. Bằng cách này có thể tránh được sự cạnh tranh giá cả và tạo ra nền tảng
cho sự khác biệt.
Nói chung, dù mục tiêu chiến lược khác nhau, nhưng dưới những áp lực này, tất cả
các nhà cung cấp dịch vụ đều có xu hướng tập trung ở một mơ hình đa dịch vụ sử dụng cơ
sở hạ tầng mạng tích hợp để cung cấp càng nhiều loại dịch vụ và càng cho nhiều khách
hàng càng tốt. Liệu họ có thành cơng hay không, điều này phụ thuộc vào khả năng đổi
mới liên tục và có hiệu quả của các nhà cung cấp đa dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ
truyền thống, lớn sẽ phải đương đầu với những khó khăn từ các nhà cung cấp mới, sử
dụng các công nghệ mới để đánh vào các điểm yếu của họ. Mạng đa dịch vụ được triển
khai phải cho phép sự đổi mới liên tục các ứng dụng và dịch vụ thì mới giải quyết được
những khó khăn này.

1.3.4. Sự ra đời của công nghệ chuyển mạch mềm
Như chúng ta đã biết, công nghệ cơ bản liên quan đến tổng đài chuyển mạch kênh
hiện nay đã phát triển quá chậm chạm so với tốc độ thay đổi và tốc độ chấp nhận liên
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
quan đến cơng 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, đó là
xét về mặt kỹ thuật. Cịn 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 thơng. 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 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 cơng nghệ chuyển mạch gói IP.
Do vậy, khi càng ngày càng nhiều lưu lượng dữ liệu chảy vào mạng qua Internet, thì
hiển nhiên là 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 sau Next Generation Network - NGN trên đó hội tụ các dịch vụ
thoại, số liệu, đa phương tiện trên một mạng duy nhất - sử dụng cơng 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 khơng chỉ là mạng
phục vụ thơng 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.
Chúng ta cũng cần phải nhấn mạnh một điều rằng, mạng thế hệ sau NGN không
phải là một cuộc cách mạng về mặt công nghệ mà nó là một bước phát triển, một xu
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile

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 mơi 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

Giải pháp cốt lõi trong mạng NGN chính là công nghệ Softswitch - công nghệ
chuyển mạch mềm.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile

CHƯƠNG II
CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM

2.1. Giới thiệu chung
Trong quá trình hoạt động, chuyển mạch kênh đã bộc lộ những yếu điểm của mình
khi mà nhu cầu về chất lượng và dịch vụ viễn thông ngày càng cao và mức độ cạnh tranh
giữa các nhà cung cấp dịch vụ và cơ sở hạ tầng mạng viễn thông ngày càng gay gắt. Sau
đây là những nhược điểm chính của chuyển mạch kênh:
 Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt. Việc đầu tư một tổng đài nội hạt lớn với
chi phí cao cho vùng có vài ngàn th bao là khơng kinh tế do đó các tổng đài thường
được lắp đặt cho vùng có số lượng thuê bao lớn. Ngồi ra nhà cung cấp dịch vụ cịn phải
xem xét đến chi phí truyền dẫn và chi phí trên một đường dây thuê bao và việc lắp đặt
tổng đài tại nơi đó có kinh tế, đem lại lợi nhuận hay khơng.
 Dịch vụ khơng đa dạng, khơng có sự phân biệt dịch vụ cho các khách hàng khác nhau.
Đó là do các tổng đài chuyển mạch truyền thống cung cấp cùng một tập các tính năng của
dịch vụ cho các khách hàng khác nhau. Hơn thế nữa việc phát triển và triển khai một dịch
vụ mới phụ thuộc nhiều vào nhà sản xuất, rất tốn kém và mất một thời gian dài.
 Hạn chế về kiến trúc mạng, do đó khó khăn trong việc phát triển mạng. Đó là do trong
cơ cấu chuyển mạch, thông tin thoại đều tồn tại dưới dạng các dịng 64kbps nên khơng thể
đáp ứng cho các dịch vụ mới có dung lượng lớn hơn. Và do trong chuyển mạch kênh đầu
vào và đầu ra được nối cố định với nhau nên việc định tuyến cuộc gọi và xử lý đặc tính
của cuộc gọi có mối liên kết chặt chẽ với phần cứng chuyển mạch. Hay nói cách khác
phần mềm điều khiển trong chuyển mạch kênh phụ thuộc rất nhiều vào phần cứng.
 Ngoài ra khi một tổng đài được sản xuất thì dung lượng của nó là khơng đổi. Do đó
khi mở rộng dung lượng nhiều khi đòi hỏi đến việc phải tăng số cấp chuyển mạch, điều
này sẽ ảnh hưởng đến việc đồng bộ, báo hiệu cùng nhiều vấn đề phức tạp khác.
Tuy hiện nay mạng PSTN và mạng thông tin di động vẫn hoạt động tốt và dịch vụ
do nó cung cấp khá tin cậy (99,999%). Nhưng theo xu hướng phát triển của thị trường
viễn thông hiện tại, việc mở rộng quy mô và đa dạng hóa loại hình dịch vụ theo nhu cầu
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến

Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
của khách hàng dựa trên nền tảng là mạng chuyển mạch kênh truyền thống là rất khó khăn
và tốn kém.
Trong tương lai, mạng thế hệ sau sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng là mạng gói.
Do đó việc chuyển từ mạng viễn thông hiện tại lên mạng thế hệ mới phải trải qua nhiều
giai đoạn.
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:

Hình 2.1 – Cấu trúc mạng thế hệ sau

Như đã biết, phần phức tạp nhất trong những tổng đài chính là phần mềm dùng để
điều khiển q 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 phụ thuộc vào phần cứng của tổng đài. Điều này gây khó khăn cho
việc tích hợp mạng 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 có thể chuyển mạch thoại ở cả
dạng kênh và gói với sự tích hợp của phần mềm xử lý cuộc gọi. Điều này được thực hiện
bằng cách tách riêng chức năng xử lý cuộc gọi khỏi chức năng chuyển mạch vật lý.
Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến


Công nghệ chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng Viettel Mobile
Thiết bị đó chính là Media Gateway Controller (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.Công nghệ chuyển mạch mềm
2.2.1. Định nghĩa Softswitch
Từ Softswitch (chuyển mạch mềm) bắt nguồn từ việc ghép hai từ tiếng Anh là
Switching (chuyển mạch) và Software (phần mềm). Như vậy có thể hiểu Softswitch là
thực hiện chuyển mạch bằng phần mềm. Tuy nhiên, điều này khơng có nghĩa đơn giản là
bất cứ phần mềm nào thực hiện chức năng chuyển mạch đều là Softswitch. Khái niệm này
hiện vẫn đang là vấn đề gây tranh cãi giữa các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế
giới. Dưới đây, ta xem xét định nghĩa của một số nhà phát triền khác nhau:
Theo Nortel, Softswitch là một thành phần quan trọng nhất của mạng tương lai
(NGN - Next Generation Network). Softswitch là một phần mềm theo mơ hình mở có thể
thực hiện được những chức năng thông tin phân tán trên một mơi trường máy tính mở và
có những tính năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống. Chuyển mạch mềm
cho phép khả năng tích hợp thoại, số liệu và Video, nó cũng có thể phiên dịch giao thức
giữa các mạng khác nhau ví dụ như mạng vơ tuyến và mạng cáp.
Theo Mobile IN, Softswitch là ý tưởng 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 thơng tin thoại. Những mạng 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.
Theo Copper Com, 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. Cơng 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 hố q 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.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặng Mạnh Chiến