- Siemens, một tên tuổi lớn trong số các nhà cung cấp tổng đài chuyểnmạch điện tử truyền thống, đa ra giải pháp Surpass và hiQ Softswitch đểkhẳng định sự hiện diện của mình trong thị trờ
quan về mạng thế hệ sau NGN
Sự phát triển của nhu cầu dịch vụ dữ liệu
Sự phát triển nhanh chóng của dịch vụ dữ liệu được thể hiện qua sự gia tăng băng thông và lưu lượng dữ liệu, bao gồm dữ liệu thuần tuý và các loại hình khác như thông điệp, âm thanh, hình ảnh Lưu lượng dữ liệu tăng trưởng song hành với sự phát triển của Internet và các dịch vụ trực tuyến, trong bối cảnh toàn cầu hóa làm mở rộng môi trường kinh doanh và tính toán mạng trên toàn cầu Hiện nay, mạng số liệu và mạng thoại tồn tại song song, nhưng lưu lượng mạng số liệu phát triển nhanh gấp 10 đến 15 lần so với mạng thoại Nguyên nhân chính là sự bùng nổ dịch vụ trên Internet và việc truyền tải ngày càng nhiều các luồng dữ liệu thoại và fax qua mạng dữ liệu Mạng chuyển mạch gói toàn cầu dựa trên công nghệ TCP/IP kết nối với nhiều thiết bị đầu cuối khác nhau, từ điện thoại đến máy tính và các thiết bị gia dụng, tạo ra động lực tăng trưởng mạnh mẽ cho lưu lượng dữ liệu trong những năm tới, mặc dù lĩnh vực công nghệ thông tin đã trải qua một số suy giảm trong thời gian gần đây.
Hình 1-1 So sánh sự tăng trởng băng thông trong mạng gói và mạng
Bảng trên minh hoạ sự tăng trởng băng thông của lu lợng dữ liệu chuyển mạch gói cùng với sự chững lại của công nghệ TDM truyền thống.
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 nhiều mạng và công nghệ khác nhau, trong đó hệ thống chuyển mạch kênh sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) đã phát triển toàn diện về dung lượng, chất lượng và quy mô mạng lưới Mạng PSTN hiện tại đáp ứng tốt nhu cầu dịch vụ thoại của khách hàng, nhưng vẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết một cách thỏa đáng, đặc biệt là trong việc cung cấp các dịch vụ thoại mới.
Trong mạng chuyển mạch kênh hiện nay, chỉ các khách hàng cỡ vừa và lớn mới tận dụng được lợi ích từ sự cạnh tranh trong thị trường dịch vụ viễn thông, trong khi khách hàng doanh nghiệp nhỏ, với 16 line trở xuống, lại nhận được rất ít ưu đãi Thị trường khách hàng nhỏ mang lại lợi nhuận lớn cho các nhà khai thác dịch vụ, nhờ vào doanh thu từ các cuộc gọi nội hạt ngắn, cuộc gọi đường dài và các dịch vụ tùy chọn như voicemail Tất cả dịch vụ thoại nội hạt hiện nay đều được cung cấp qua các tổng đài nội hạt sử dụng công nghệ chuyển mạch kênh, điều này gây cản trở cho sự phát triển dịch vụ do không có giải pháp thay thế nào khác.
1.2.1 Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt
Thị trường thiết bị chuyển mạch nội hạt hiện đang bị chi phối bởi một số nhà sản xuất lớn, mang lại lợi nhuận cao từ lĩnh vực này Các tổng đài nội hạt của họ được thiết kế để phục vụ hàng chục đến hàng trăm ngàn thuê bao, cho thấy khả năng mở rộng vượt trội Tuy nhiên, những thiết bị này không phù hợp cho các dịch vụ nhỏ với chỉ vài ngàn người dùng do chi phí đầu tư quá cao, thường từ vài triệu USD trở lên Điều này khiến nhiều nhà cung cấp dịch vụ chỉ có thể tham gia vào các thị trường lớn nhất.
Giải pháp cho tổng đài nội hạt với chi phí thấp hơn tổng đài chuyển mạch kênh sẽ tạo ra sự cạnh tranh trong thị trường, mang lại lợi ích cho khách hàng với nhiều sự lựa chọn và giá cước thấp hơn.
1.2.2 Không có sự phân biệt dịch vụ
Các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt cung cấp nhiều tính năng cho dịch vụ tùy chọn như nhỡ cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, xác định số chủ gọi và hạn chế cuộc gọi Hầu hết các dịch vụ này đã tồn tại từ lâu, trong khi các dịch vụ hoàn toàn mới rất hiếm Nguyên nhân chính là do chi phí phát triển và thử nghiệm dịch vụ mới rất cao, cùng với việc các dịch vụ hiện có đã đáp ứng hầu hết nhu cầu của khách hàng trên các nút bấm điện thoại.
1.2.3 Những giới hạn trong phát triển mạng
Các tổng đài chuyển mạch nội hạt sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh, trong đó thông tin thoại được truyền dưới dạng các luồng số 64Kbps Tại các cổng vào và ra của hệ thống, các luồng này được ghép và tách kênh theo phương pháp phân chia theo thời gian để tạo ra các luồng số tốc độ cao Quá trình định tuyến và điều khiển cuộc gọi liên quan chặt chẽ đến cơ cấu chuyển mạch.
Lợi ích kinh tế từ thoại gói đang thúc đẩy sự chuyển mình của mạng truy nhập và mạng đường trục từ chuyển mạch kênh sang gói Sự chấp nhận ngày càng rộng rãi của thoại gói trong cả hai loại mạng này khiến cho các tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống trở thành cầu nối quan trọng Tuy nhiên, việc chuyển đổi giữa gói và kênh tại cả hai đầu vào ra của chuyển mạch kênh gây ra chi phí phụ không mong muốn và làm tăng độ trễ truyền dẫn, ảnh hưởng đặc biệt đến thông tin nhạy cảm với độ trễ như tín hiệu thoại.
Giải pháp cho phép các tổng đài nội hạt cung cấp dịch vụ thoại và dịch vụ tùy chọn ngay trên thiết bị chuyển mạch gói sẽ loại bỏ các chuyển đổi không cần thiết, từ đó giảm chi phí và nâng cao chất lượng dịch vụ bằng cách giảm độ trễ đường truyền Đây là một bước quan trọng tiến gần tới mạng NGN.
Hình1-2 Cấu trúc mạng và báo hiệu của mạng PSTN
Mô hình tổ chức mạng viễn thông hiện nay bao gồm tổng đài TDM cấp thấp nhất (lớp 5, tổng đài nội hạt, MSC của mạng di động) được kết nối qua mạng lưới trung kế điểm-điểm phức tạp, nối tới tổng đài chuyển tiếp cấp cao hơn (lớp 3, 4) Khi cuộc gọi diễn ra giữa hai tổng đài cấp thấp, thông tin được truyền trực tiếp qua đường nối giữa chúng; nếu không còn đường nối, cuộc gọi sẽ được định tuyến qua tổng đài chuyển tiếp Một số dịch vụ như truy cập hộp thư thoại hay quay số bằng giọng nói được định tuyến trực tiếp tới tổng đài chuyển tiếp để tận dụng tài nguyên tập trung cho các dịch vụ cao cấp Mặc dù kiến trúc này đã được sử dụng và cải tiến trong nhiều năm để phục vụ ứng dụng thoại, nhưng vẫn tồn tại một số hạn chế.
Chi phí vận hành và bảo trì mạng lưới cao, tốn thời gian, và việc điều chỉnh cấu hình cũng như nâng cấp mạng là cần thiết để tránh tình trạng nghẽn mạng Hơn nữa, cần phải thiết lập mạng với quy mô lớn hơn nhu cầu thực tế cho các tổng đài chuyển tiếp Ví dụ, khi một tổng đài nội hạt được thêm vào mạng, cần xây dựng các nhóm trung kế từ tổng đài đó đến tổng đài chuyển tiếp và một số tổng đài nội hạt khác.
Các trung kế điểm-điểm thường có hiệu suất không cao do chúng được thiết kế để hoạt động trong những giờ cao điểm, mà thời gian này lại khác nhau giữa các khu vực trong mạng Chẳng hạn, ở thành phố, giờ cao điểm thường diễn ra vào ban ngày, trong khi ở ngoại ô, giờ cao điểm lại rơi vào buổi đêm.
Khi mạng có nhiều tổng đài chuyển tiếp, mỗi tổng đài kết nối với một nhóm tổng đài nội hạt, cuộc gọi có thể cần phải trải qua nhiều tổng đài chuyển tiếp để đến được nơi lưu giữ tài nguyên mạng, đặc biệt trong trường hợp dịch vụ hộp thư thoại.
Trong mạng NGN, tổng đài TDM sẽ được thay thế bằng tổng đài chuyển mạch mềm (softswitch), kết nối qua mạng chuyển mạch gói đa dịch vụ IP/ATM/MPLS Phần tiếp cận thuê bao của mạng NGN bao gồm các BAN (Broadband Access Node) và IAD (Integrated Access Device), hỗ trợ nhiều loại đầu cuối như máy tính, điện thoại IP và điện thoại thông thường Mạng NGN cũng giao tiếp với các mạng khác như mạng PSTN và mạng di động thông qua các Media Gateway.
1.2.4 Khó khăn trong triển khai dịch vụ
Các dòng tổng đài phục vụ mạng công cộng được phát triển độc lập bởi một số hãng lớn, từ phần cứng đến phần mềm Mặc dù các hãng cam kết tuân theo chuẩn ITU, nhưng khả năng cho một hãng thứ ba kế thừa và phát triển các thành quả của nhà cung cấp thiết bị gần như không có Điều này dẫn đến việc phát triển dịch vụ mới cho nhà khai thác hoàn toàn phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị Quá trình triển khai, cài đặt, thử nghiệm và đưa vào hoạt động các dịch vụ mới thường tốn nhiều thời gian và chi phí cho cả hai bên.
Môi trờng cạnh tranh trong lĩnh vực viễn thông
Trước đây, các dịch vụ viễn thông công cộng chủ yếu do các công ty độc quyền quản lý và chịu sự kiểm soát của Chính phủ Nhận thức được tầm quan trọng của viễn thông đối với nền kinh tế và xã hội, các quốc gia đã tìm cách tạo ra một thị trường viễn thông cạnh tranh Lợi nhuận cao đã thúc đẩy sự xuất hiện của nhiều nhà khai thác viễn thông mới Đối với các nước đang phát triển, quá trình hội nhập mở ra sự cạnh tranh không chỉ từ nội địa mà còn từ quốc tế Bước vào thế kỷ 21, sự cạnh tranh trong lĩnh vực này sẽ ngày càng trở nên quyết liệt.
Các nhà khai thác mới có lợi thế khi áp dụng công nghệ tiên tiến, trong khi các nhà khai thác mạng truyền thống phải cân nhắc kỹ lưỡng việc nâng cấp hệ thống cơ sở hạ tầng TDM để đáp ứng nhu cầu tương lai Họ cần quyết định giữa việc cải tiến hệ thống hiện tại hay thay thế hoàn toàn bằng công nghệ mới Đồng thời, cần chú ý đến sự gia tăng lưu lượng Internet và các "cổ chai" trên mạng PSTN truyền thống Để duy trì tính cạnh tranh, tất cả các nhà khai thác cần phát triển dịch vụ mới trong quá trình chuyển đổi lên mạng thế hệ mới (NGN).
Khoảng 10 năm trớc 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 hớng 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 thoại; một số tập trung vào khách hàng trong khi một số khác lại tập trung vào việc kinh doanh mua bán lu lợng
Sự gia tăng nhanh chóng của lưu lượng IP đã buộc các nhà cung cấp dịch vụ phải điều chỉnh chiến lược, dẫn đến việc IP trở thành yếu tố cốt lõi trong tất cả các mạng Các ứng dụng có thể hoạt động trên hạ tầng này, giúp giảm giá thành ứng dụng tại đầu cuối Sự triển khai nhiều cấu trúc mạng thế hệ mới sẽ kéo theo cước phí dịch vụ giảm, đặc biệt là trong lĩnh vực điện thoại Lợi nhuận từ dịch vụ này của các nhà cung cấp sẽ không chỉ không tăng mà còn có thể giảm trong những năm tới Ngay cả các nhà cung cấp dịch vụ mạng không dây cũng bị ảnh hưởng, khi mà sự cạnh tranh từ cả các nhà cung cấp không dây khác và các nhà cung cấp mạng cố định sẽ khiến giá cả giảm Do đó, việc duy trì hoặc tăng doanh thu trung bình mỗi người dùng trở thành động lực chính cho sự đổi mới chiến lược, thông qua việc cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng.
Các mạng truyền hình cáp đang đối mặt với tình trạng tương tự, và việc áp dụng công nghệ mới cùng với cải tiến dịch vụ sẽ là yếu tố then chốt giúp gia tăng doanh thu trên mỗi đầu người, từ đó tạo nền tảng vững chắc cho chiến lược phát triển mạng.
Các nhà cung cấp dịch vụ có thể giải quyết khó khăn bằng cách mở rộng địa lý, xây dựng mạng truy cập tại cả thị trường hiện tại và thị trường mới Sự mong muốn thâm nhập vào các thị trường mới sẽ gia tăng mức độ cạnh tranh Do đó, việc triển khai cơ sở hạ tầng để hỗ trợ đổi mới ứng dụng và dịch vụ trở thành vấn đề quan trọng đối với các nhà khai thác mạng.
Giải pháp thứ hai để giảm cước phí là nâng cao giá trị của các dịch vụ thông thường Bằng cách này, chúng ta có thể tránh được sự cạnh tranh về giá và xây dựng nền tảng cho sự khác biệt.
Tất cả các nhà cung cấp dịch vụ hiện nay đều hướng tới mô hình đa dịch vụ với cơ sở hạ tầng mạng tích hợp, nhằm cung cấp nhiều loại dịch vụ cho nhiều khách hàng Thành công của họ phụ thuộc vào khả năng đổi mới liên tục và hiệu quả Các nhà cung cấp dịch vụ truyền thống sẽ phải đối mặt với thách thức từ những đối thủ mới, sử dụng công nghệ tiên tiến để khai thác điểm yếu của họ Để vượt qua những khó khăn này, mạng đa dịch vụ cần được triển khai với khả năng đổi mới liên tục các ứng dụng và dịch vụ.
Tổng quan mạng thế hệ sau NGN – Next Generation Network
1.4.1 Sự hình thành Mạng thế hệ tiếp theo NGN - Next Generation Network
Công nghệ cơ bản liên quan đến tổng đài chuyển mạch kênh hiện nay phát triển chậm hơn so với sự thay đổi và chấp nhận trong ngành công nghiệp máy tính Chuyển mạch kênh là những phần tử đáng tin cậy trong kiến trúc PSTN, nhưng chưa bao giờ tối ưu cho chuyển mạch gói về mặt kỹ thuật Tuy nhiên, khi nhìn từ góc độ kinh doanh, điều này có thể mang lại lợi nhuận.
Các nhà khai thác dịch vụ viễn thông đang phải đối mặt với sự cạnh tranh gay gắt, khi họ đều cung cấp các sản phẩm tổng đài điện thoại nội hạt giống nhau Điều này dẫn đến việc họ phải cạnh tranh chủ yếu bằng chính sách giá cả, với việc giảm giá cước để thu hút khách hàng Tuy nhiên, chỉ dựa vào sự chênh lệch giá không phải là một chiến lược bền vững trong ngành viễn thông Để tạo ra sự khác biệt và thu hút khách hàng, các nhà khai thác cần phát triển các dịch vụ mới và hấp dẫn, thay vì chỉ tập trung vào giá cước.
Khi xem xét khía cạnh đầu tư, yếu tố quyết định đầu tiên đối với bất kỳ nhà đầu tư nào là thời gian đầu tư và hoàn vốn Động lực của yếu tố này là tỷ lệ giữa sự đổi mới và kết quả dự báo về kinh tế của công nghệ lõi trong mạng Với sự phát triển nhanh chóng và chi phí vận hành, bảo dưỡng mạng chuyển mạch gói thấp hơn nhiều so với chuyển mạch kênh, các nhà điều hành mạng hiện nay đang tập trung vào công nghệ chuyển mạch gói IP.
Khi lượng dữ liệu ngày càng tăng trên Internet, cần thiết phải có giải pháp mới tập trung vào dữ liệu cho thiết kế chuyển mạch tương lai Giải pháp này dựa trên công nghệ gói, cho phép chuyển tải đồng thời cả thoại và dữ liệu Các nhà cung cấp dịch vụ đang nỗ lực xây dựng một mạng thế hệ mới, gọi là Next.
Mạng thế hệ mới (NGN) tích hợp các dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương tiện trên một nền tảng duy nhất, sử dụng công nghệ chuyển mạch gói trên mạng xương sống Đây là hệ thống hỗ trợ các ứng dụng tiên tiến với chi phí thấp, không chỉ phục vụ thông tin thoại hay truyền dữ liệu mà còn cung cấp một mạng lưới thống nhất NGN đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và khắt khe của khách hàng bằng cách mang lại nhiều dịch vụ tiên tiến.
Mạng thế hệ mới (NGN) không phải là một cuộc cách mạng công nghệ, mà là một bước phát triển tất yếu Hạ tầng mạng của thế kỷ 20 không thể thay thế ngay
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 phơng 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.
1.4.2 Khái niệm về mạng NGN
Mạng thế hệ sau (NGN) xuất hiện vào cuối những năm 90 để giải quyết các vấn đề trong viễn thông, bao gồm sự cạnh tranh toàn cầu, nhu cầu sử dụng dịch vụ đa phương tiện và sự gia tăng sử dụng điện thoại di động Những yếu tố này đã dẫn đến việc hội tụ các mạng đơn dịch vụ hiện có thành một mạng đa dịch vụ duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói Trong khi các mạng hiện tại như PSTN/ISDN, PLMN, mạng dữ liệu/IP và CATV cung cấp các dịch vụ riêng biệt, mạng NGN cho phép tất cả các dịch vụ được cung cấp qua một hạ tầng mạng xương sống duy nhất thông qua các hệ thống truy cập.
Hiện nay, chúng ta đang chứng kiến sự chuyển dịch từ công nghệ thế hệ cũ (chuyển mạch kênh) sang công nghệ thế hệ mới (chuyển mạch gói) Các quốc gia phát triển cùng với một số quốc gia đang phát triển đang tích cực nghiên cứu và triển khai các thành phần của mạng NGN, đồng thời thực hiện chuyển đổi từng bước từ mạng truyền thống PSTN/ISDN sang NGN.
Hình 1-3 Mô hình cấu trúc mạng PSTN và mạng NGN
Khái niệm mạng thế hệ sau (NGN) xuất phát từ sự phát triển của công nghệ thông tin, chuyển mạch gói và truyền dẫn băng rộng Tuy nhiên, định nghĩa về NGN chưa thống nhất và được diễn đạt khác nhau bởi các tổ chức trong ngành viễn thông Theo Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI), NGN được định nghĩa là một khái niệm chỉ sự triển khai các mạng phân chia thành các lớp và mặt phẳng khác nhau, sử dụng giao diện mở, nhằm cung cấp cho nhà cung cấp dịch vụ và quản lý mạng một nền tảng để phát triển, triển khai và quản lý các dịch vụ mới.
1.4.3 Đặc điểm của mạng NGN
Trong cấu trúc của mạng thế hệ mới (NGN), có sự phân chia rõ ràng giữa chức năng dịch vụ và chức năng truyền tải, với các giao diện mở giữa chúng NGN hỗ trợ cung cấp cả dịch vụ hiện có lẫn dịch vụ mới một cách độc lập với mạng và phương thức truy cập ở lớp dưới.
Mạng NGN bao gồm rất nhiều phần tử mạng nhỏ đa công nghệ, đa nhà cung cấp và phân tán hơn là các phần tử mạng lớn và tập trung nh là các chuyển mạch trong mạng truyền thống, chuyển mạch trớc đây cũng đợc phân tán ở tất cả các node mạng nh các gateway, server, các bộ điều khiển gateway, thiết bị truy nhập của khách hàng
Mạng NGN cung cấp cơ sở hạ tầng và các giao thức cần thiết để triển khai và quản lý đa dạng dịch vụ truyền thông, bao gồm âm thanh, hình ảnh và dữ liệu Các dịch vụ này có thể là đơn hớng, đa hớng hoặc quảng bá, với yêu cầu băng thông từ vài Kbit/s đến hàng trăm Mbit/s, đồng thời hỗ trợ cả dịch vụ nhạy cảm với độ trễ và không nhạy cảm Các nhà cung cấp dịch vụ trong mạng NGN ngày càng chú trọng đến việc tùy biến dịch vụ theo nhu cầu của khách hàng, cho phép họ tự điều chỉnh dịch vụ của mình Ngoài ra, NGN cũng cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng (API) mở để hỗ trợ việc tạo, cung cấp và quản lý dịch vụ, giúp các nhà cung cấp dịch vụ thứ ba phát triển nhiều dịch vụ dựa trên IP.
Trong NGN, các thực thể chức năng điều khiển hoạt động, các phiên, phơng tiện, tài nguyên, phân phát dịch vụ, bảo mật, có thể đợc phân tán trên toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng gồm cả mạng đang tồn tại và mạng mới Các giao thức mới đang đợc chuẩn hoá để hỗ trợ trao đổi thông tin giữa các thực thể chức năng này Phối hợp hoạt động giữa NGN và các mạng đang tồn tại nh PSTN/ISDN, GSM đợc thực hiện thông qua các gateway.
NGN hỗ trợ cả thiết bị đầu cuối nhận biết và các thiết bị hiện có, cho phép kết nối với nhiều loại thiết bị như điện thoại tương tự, fax, ISDN, điện thoại di động, thiết bị GPRS, đầu cuối SIP, và thoại Ethernet qua PC.
nghệ chuyển mạch mềm
Công nghệ chuyển mạch mềm theo quan điểm một số nhà phát triển
Công nghệ chuyển mạch mềm (Softswitch) là một khái niệm đang gây nhiều tranh cãi trong cộng đồng phát triển, với nhiều định nghĩa khác nhau tùy thuộc vào góc nhìn của từng nhà phát triển Mặc dù Softswitch thường được coi là một thuật ngữ thương mại, nhưng vẫn chưa có một định nghĩa kỹ thuật thống nhất và chính xác Để hiểu rõ hơn về Softswitch, chúng ta sẽ xem xét các định nghĩa từ nhiều nhà phát triển khác nhau.
Softswitch là thành phần quan trọng nhất trong mạng thế hệ mới (NGN), được định nghĩa bởi Nortel là phần mềm mở thực hiện chức năng thông tin phân tán
Việc sử dụng các hệ thống máy tính mở giúp các nhà khai thác phát triển dịch vụ độc lập với phần cứng, đồng thời tận dụng lợi ích từ định luật Moore trong ngành công nghiệp máy tính.
Theo MobileIN, Softswitch là khái niệm tách biệt phần cứng mạng khỏi phần mềm mạng Trong mạng chuyển mạch kênh truyền thống, phần cứng và phần mềm không
Theo CopperCom, Softswitch là một phương pháp tiếp cận mới trong chuyển mạch thoại, giúp khắc phục những hạn chế của các chuyển mạch trong tổng đài nội hạt truyền thống Công nghệ này mang lại nhiều lợi ích cho hệ thống viễn thông hiện đại.
Softswitch giúp giảm chi phí cho các chuyển mạch nội hạt, đồng thời cung cấp công cụ hiệu quả để tạo sự khác biệt về dịch vụ giữa các nhà cung cấp Nó
Ngành công nghiệp viễn thông đã thống nhất rằng tách chức năng xử lý cuộc gọi ra khỏi thiết bị chuyển mạch vật lý và kết nối chúng qua các giao thức chuẩn là giải pháp tối ưu Chức năng chuyển mạch vật lý, chịu trách nhiệm tạo kết nối cho việc trao đổi thông tin, được đảm nhiệm bởi mạng cơ sở hạ tầng Trong các mạng chuyển mạch gói, chức năng này được thực hiện phân tán Ngược lại, việc điều khiển kết nối (bao gồm thiết lập, giải phóng và các tính năng liên quan) do một bộ phận trung tâm đảm nhận, tương tác với các phần khác của mạng thông qua các giao thức chuẩn Việc phân chia hai chức năng này được cho là giải pháp hiệu quả nhất vì nhiều lý do.
Các công ty nhỏ và linh hoạt trong ngành viễn thông đang có cơ hội để phát triển, đặc biệt là những công ty chuyên về phần mềm xử lý cuộc gọi và phần mềm chuyển mạch gói Điều này tạo ra sự cạnh tranh mới, làm giảm sự thống trị của các nhà cung cấp lớn đã kiểm soát thị trường trong thời gian dài.
Giải pháp phần mềm chung cho xử lý cuộc gọi cài đặt có khả năng hoạt động trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm mạng chuyển mạch kênh và mạng gói Nó hỗ trợ các khuôn dạng gói và phương thức truyền dẫn đa dạng, mang lại sự linh hoạt trong việc quản lý cuộc gọi.
Các hệ điều hành và môi trường máy tính chuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển và ứng dụng phần mềm xử lý cuộc gọi, giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và nguồn lực.
Các phần mềm thông minh của nhà cung cấp dịch vụ cho phép điều khiển từ xa các thiết bị chuyển mạch tại trụ sở khách hàng, điều này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa tiềm năng của mạng trong tương lai.
Ý tưởng này tương tự như kiến trúc PC mở mà IBM giới thiệu vào những năm 1980, góp phần tạo nền tảng cho sự phát triển đa dạng của công nghệ IT hiện nay Người ta kỳ vọng rằng công nghệ phần mềm cũng sẽ phát triển theo hướng này, đặc biệt là trong việc cung cấp các dịch vụ phục vụ khách hàng.
Hình 2-1 Kiến trúc máy tính mở đã giúp phát triển công nghiệp phần mềm
Khái niệm Softswitch
Mạng PSTN được hình thành từ hệ thống các tổng đài chuyển mạch kênh, bao gồm các mô đun chính như phân hệ giao tiếp, phân hệ chuyển mạch, phân hệ điều khiển và báo hiệu, cùng với phân hệ vận hành bảo trì.
Hình 2-2 Mô hình tổng đài điện tử chuyển mạch kênh truyền thống
Phần Ma trận chuyển mạch, điều khiển và báo hiệu được tích hợp trong một tổ hợp phần cứng vật lý, nơi các lớp phần mềm được phát triển từ mức thấp đến cao, với lớp sau kế thừa tính năng từ lớp trước, nâng cao độ thông minh của tổng đài Các nhà sản xuất không chỉ thiết kế và sản xuất mô đun phần cứng mà còn duy trì đội ngũ kỹ sư phần mềm chuyên nghiệp cho sản phẩm của họ Qua nhiều thập kỷ, công nghệ này đã phát triển hoàn thiện, cho phép tạo ra các tổng đài cung cấp dịch vụ công cộng hiệu quả.
- Độ tin cậy và độ khả dụng rất cao.
- Dung lợng rất lớn có thể phục vụ tới hàng trăm ngàn thuê bao hay xử lí hàng trăm cuộc gọi đồng thời.
- Có hệ thống tính cớc, lu trữ và xử lý dữ liệu cớc hoàn thiện và ổn định.
Hệ thống trợ giúp quản lý, vận hành và bảo dưỡng hiệu quả là yếu tố quan trọng Để công nghệ Chuyển mạch mềm có thể thay thế công nghệ tổng đài chuyển mạch kênh, nó cần đáp ứng các tiêu chí này một cách bắt buộc.
Trớc khi đi vào khái niệm công nghệ chuyển mạch mềm, chúng ta phải đặt Softswitch trong bối cảnh mạng thế hệ sau NGN
Mạng thế hệ sau (NGN) đang được hình thành như một bước phát triển, không phải một cuộc cách mạng Hạ tầng mạng PSTN không thể thay thế ngay lập tức, vì vậy NGN cần tương thích với môi trường mạng hiện có Trong quá trình phát triển, vốn đầu tư sẽ dần chuyển từ hạ tầng mạng chuyển mạch kênh hiện tại sang hạ tầng mạng thế hệ sau.
Mạng NGN là mạng tập trung vào khách hàng, cung cấp mọi loại dịch vụ trên bất kỳ giao thức nào.
Mạng thế hệ sau là nền tảng cho các ứng dụng mới và khả năng sinh lợi với chi phí thấp, tạo ra một hệ thống thống nhất cung cấp các ứng dụng cao cấp cho xã hội.
Softswitch không cung cấp kênh kết nối cho tổng đài, vì liên kết thông tin đã được thực hiện bởi hạ tầng mạng NGN thông qua công nghệ chuyển mạch gói Công nghệ này không thực hiện bất kỳ "chuyển mạch" nào Tất cả chức năng của Softswitch được thực hiện thông qua hệ thống các mô-đun phần mềm, điều khiển và giao tiếp với các thành phần khác của mạng NGN, hoạt động trên một hệ thống máy chủ có hiệu năng, độ tin cậy và độ sẵn sàng cao, đạt tiêu chuẩn nhà cung cấp dịch vụ (Carrier-Class).
Chuyển mạch mềm là tập hợp các sản phẩm, giao thức và ứng dụng cho phép thiết bị truy cập dịch vụ truyền thông qua mạng công nghệ chuyển mạch gói, chủ yếu là IP Các dịch vụ này bao gồm thoại, fax, video, dữ liệu và các dịch vụ mới trong tương lai Thiết bị đầu cuối truy nhập có thể là điện thoại truyền thống, điện thoại IP, máy tính, PDAs và máy nhắn tin Một sản phẩm Softswitch có thể tích hợp nhiều chức năng, hoạt động trên cùng một hệ thống hoặc phân tán trên các thiết bị khác nhau.
Công nghệ Chuyển mạch mềm đang trong giai đoạn phát triển và chưa có một đặc tả kỹ thuật rõ ràng Do tính mới mẻ của công nghệ, các tổ chức tiêu chuẩn như ITU và IETF chưa bắt đầu quá trình chuẩn hoá Chuyển mạch mềm Hiện tại, một số diễn đàn kỹ thuật mới đã xuất hiện, quy tụ nhiều tên tuổi lớn trong lĩnh vực viễn thông, bao gồm cả nhà khai thác và nhà cung cấp sản phẩm.
Hình 2-3 Hoạt động của một hệ thống Chuyển mạch mềm
Thị trường công nghệ Chuyển mạch mềm (Softswitch) đang phát triển nhanh chóng, với mỗi hãng cung cấp dòng sản phẩm mang những đặc điểm riêng biệt Các chức năng và tập hợp giao thức hỗ trợ cho kết nối cũng đa dạng và phong phú.
H.323 networks are relatively similar and largely follow the model of the Next Generation Network (NGN) of the International Softswitch Consortium (ISC) and the Multiservice Switching Forum (MSF), the two primary technical forums for softswitch technology and NGN architecture.
Trong chương này, chúng ta sẽ phân tích các chức năng của Softswitch trong mô hình mạng NGN, thể hiện qua giao tiếp của nó với các phần khác trong mạng Mỗi giao tiếp có thể sử dụng nhiều loại giao thức khác nhau để kết nối và trao đổi thông tin.
Hệ thống chuyển mạch mềm Softswitch được thiết kế dựa trên phần mềm phân tán, có khả năng mở rộng và độc lập với phần cứng cũng như hệ điều hành, đảm bảo
Gateway Controller, hay còn gọi là Call Agent, là một trong những đơn vị chức năng chính của Softswitch, bao gồm các luật và giao thức xử lý cuộc gọi Nó sử dụng Media Gateway và Signaling Gateway để thực hiện chức năng thiết lập và hủy bỏ cuộc gọi Ngoài ra, Gateway Controller còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS, và đôi khi được biết đến như một tác nhân cuộc gọi (Call Agent) hoặc Media Gateway Controller (MGC) MGC liên kết với các thành phần khác của Softswitch và mạng ngoài thông qua hệ thống giao thức.
Signaling Gateway – Cổng báo hiệu SS7 - hoạt động nh một cầu nối mạng PSTN và IP, thực hiện phiên dịch thông tin báo hiệu giữa hai mạng này.
Media Gateway là giao diện vật lý kết nối mạng chuyển mạch kênh PSTN với mạng chuyển mạch gói IP, đảm nhiệm việc báo hiệu và nhận tín hiệu giữa hai mạng Nó thực hiện chức năng nhận và chuyển đổi số điện thoại cùng địa chỉ IP, đồng thời quản lý toàn bộ quá trình xử lý cuộc gọi Quá trình này bao gồm các công việc như nhân tín hiệu thoại, nén, gói hoá, triệt tiếng vọng và nén khoảng lặng.
The Media Server enhances the capabilities of the Softswitch by performing external functions Additionally, it can support Digital Signal Processing (DSP) for signal handling If the system offers Interactive Voice Response (IVR) services or prepaid services, these functions are also executed on the Media Server.
Những lợi ích của Softswitch - Công nghệ Chuyển mạch mềm
2.3.1 Những cơ hội mới về doanh thu
Công nghệ mạng và chuyển mạch thế hệ mới đã tạo ra các dịch vụ giá trị gia tăng, kết hợp thoại, dữ liệu và video Một ví dụ điển hình là khả năng khởi tạo cuộc gọi bằng cách "kích chuột" vào số điện thoại theo chuẩn E.164 từ văn bản HTML Những dịch vụ này hứa hẹn mang lại doanh thu cao hơn nhiều so với dịch vụ thoại truyền thống, vốn đang giảm sút do sự gia tăng cạnh tranh.
Hội nghị đa điểm và dịch vụ IP-Centrex là những dịch vụ cao cấp mô phỏng tính năng của tổng đài điện thoại truyền thống thông qua công nghệ IP Các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) có thể tận dụng Softswitch để phát triển nhiều dịch vụ thoại phong phú Với cấu trúc phân tán của Softswitch, mạng thoại có khả năng mở rộng linh hoạt, cho phép các nhà cung cấp thêm dịch vụ theo nhu cầu và thời gian mong muốn.
2.3.2 Khả năng thu hút, lắng nghe nhu cầu khách hàng“ ”
Mạng thế hệ tiếp theo, với dịch vụ phong phú và khả năng mở rộng nhanh chóng, sẽ hỗ trợ đáng kể cho công việc kinh doanh và cuộc sống của khách hàng Công nghệ Softswitch cho phép các nhà cung cấp dịch vụ mang đến cho khách hàng khả năng tự chọn và kiểm soát các dịch vụ thông tin mà họ sử dụng Điều này tạo ra một viễn cảnh hấp dẫn, giúp khách hàng trở nên trung thành hơn với nhà cung cấp dịch vụ.
Mạng thế hệ mới đang tạo ra mối quan hệ gần gũi hơn giữa nhà cung cấp và khách hàng Khách hàng có thể dễ dàng yêu cầu dịch vụ mới, từ chối đăng ký, thay đổi thông tin và kiểm tra thanh toán qua Web Điều này giúp nhà cung cấp nắm bắt và dự đoán nhu cầu của khách hàng tốt hơn, từ đó lựa chọn phương thức kinh doanh và đầu tư hợp lý nhất.
2.3.3 Dễ dàng mở rộng mạng, cải thiện dịch vụ trong khi vẫn tiết kiệm chi phí xây dựng, bảo dỡng mạng
Xét về mặt cấu trúc, Softswitch có một cấu trúc có tính linh hoạt cao.
Hệ thống Softswitch cho phép xây dựng mạng viễn thông dựa trên chuẩn mở và phân tán, giúp tách biệt tính năng điều khiển cuộc gọi khỏi phần cứng Chức năng điều khiển và báo hiệu được đặt trong Softswitch, trong khi các dịch vụ phân tán bên ngoài, giúp nâng cấp dễ dàng Giao diện truyền thông giữa Softswitch và Media Gateway dựa trên các giao thức mở như MGCP, H248/Megaco và SIP Điều này giúp nhà thiết kế mạng lựa chọn linh hoạt phần cứng và phần mềm từ nhiều nhà cung cấp khác nhau Cấu trúc phân tán cho phép mạng mở rộng nhanh chóng mà không cần đầu tư thêm vào các tổng đài đắt tiền Chi phí cho hệ thống Softswitch được tính theo phần mềm, tăng theo số lượng khách hàng, giúp các nhà khai thác mới có thể bắt đầu với số lượng nhỏ và dần mở rộng dịch vụ mà không bị giới hạn bởi quy mô lớn như trong chuyển mạch truyền thống.
Với kiến trúc phân lớp và phân tán hoàn chỉnh, việc xác định và khắc phục sự cố trong hệ thống trở nên dễ dàng hơn so với mạng PSTN, giúp giảm thiểu thời gian và chi phí cho việc phục hồi, sửa chữa và bảo trì hệ thống.
2.3.4 Giảm chi phí điều hành mạng và chi phí hoạt động trung bình
Softswitch cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát dịch vụ, giảm thiểu công việc cho nhà điều hành mạng Tính năng tự động hoá trong quản lý thuê bao và giám sát dịch vụ giúp giảm chi phí từ 60-70% Việc giảm chi phí hoạt động lâu dài là rõ ràng, khi Softswitch thay thế các tổng đài lớn, tốn kém bằng các máy chủ phân tán trong mạng, điều khiển qua giao diện đồ hoạ thân thiện (GUI).
2.3.5 Thời gian tiếp cận thị trờng ngắn
Softswitch có cấu trúc mở, cho phép lựa chọn sản phẩm tốt nhất từ nhiều nhà cung cấp khác nhau, giúp các nhà cung cấp dịch vụ triển khai nhiều tính năng và dịch vụ mới mà không bị ràng buộc vào một hãng cụ thể Điều này cũng tạo điều kiện cho các công ty phần mềm phát triển sản phẩm cho thoại và dữ liệu, miễn là tuân theo các giao thức chuẩn như SIP, JAIN, XML và H323 Nhờ vào cấu trúc mở, các nhà cung cấp dịch vụ có thể nhanh chóng triển khai nhiều dịch vụ hội tụ với chi phí thấp hơn so với mạng PSTN truyền thống Trái ngược với phương thức truyền thống, nơi các công ty điện thoại phải cập nhật phần mềm từ các hãng sản xuất tổng đài khác nhau, Softswitch giúp rút ngắn thời gian triển khai dịch vụ mới.
2.3.6 An toàn đối với vốn đầu t
Mạng NGN hoạt động song song với hạ tầng mạng hiện có, giúp các nhà khai thác thu hồi vốn đầu tư vào thiết bị mạng truyền thống Đồng thời, họ có thể triển khai các dịch vụ mới hiệu quả trong môi trường mạng phức tạp và không đồng nhất.
Softswitch phát triển cơ sở dữ liệu mạng hiện có, cho phép dịch vụ mới tương tác với dữ liệu kế thừa và đảm bảo tính tương thích giữa nhiều hệ thống báo hiệu như SS7, H.248/Megaco, IP, SIP, H.323, Q.931 Các Call server kết nối giữa các mạng riêng biệt, bao gồm hệ thống vô tuyến và mạng cáp Điều đặc biệt là Softswitch hoạt động "trong suốt" đối với người sử dụng, giúp họ tận hưởng chất lượng dịch vụ thoại, dữ liệu và video qua đường dây điện thoại mà không cần quan tâm đến hạ tầng mạng Hệ thống Softswitch tích hợp với các thành phần mạng khác để cung cấp dịch vụ phức tạp, hỗ trợ điều khiển cuộc gọi đa giao thức và ứng dụng đa phương tiện, trong khi người dùng vẫn sử dụng các giao diện quen thuộc như điện thoại với phím bấm truyền thống cho các dịch vụ thoại và fax.
Softswitch không chỉ lặp lại các chức năng của điện thoại truyền thống trên mạng IP với chi phí thấp hơn, mà còn cho phép các nhà cung cấp thiết lập và triển khai các dịch vụ mới, đồng thời tính toán mức độ sử dụng để tính cước cho khách hàng theo hai hệ thống trả sau hoặc trả trước Bằng cách sử dụng các giao diện lập trình mở (API), các nhà phát triển có thể dễ dàng tích hợp dịch vụ mới hoặc thêm các Server ứng dụng mới Các nhà khai thác cũng có thể truy cập vào các danh mục có sẵn để hỗ trợ các dịch vụ như nhận dạng cuộc gọi (Caller ID) và trả lời có chọn lọc (Selective Ringing).
Dịch vụ thoại hội nghị.
Dới đây là một số so sánh giữa công nghệ Chuyển mạch mềm và Tổng đài điện tử chuyển mạch kênh.
Bảng 2-1 So sánh giữa công nghệ Chuyển mạch mềm và Tổng đài điện tử chuyển mạch kênh
Phơng pháp chuyển mạch Phần mềm Điện tử
Kiến trúc Phân tán, theo các chuẩn mở
Riêng biệt của từng nhà sản xuất
Khả năng tích hợp với ứng dụng của nhà cung cấp khác
Khả năng thay đổi mềm dẻo Có Khó khăn
Giá thành Rẻ, khoảng bằng một nửa tổng đài điện tử Đắt
Khả năng nâng cấp Rất cao Rất tốt, tuy có hạn chế hơn
Giá thành của cấu hình cơ bản
Thấp, giá thành thay đổi gÇn nh tuyÕn tÝnh theo sè lợng thuê bao Cấu hình cơ bản có thể sử dụng cho mạng doanh nghiệp
Rất cao, tổng đài PSTN không thích hợp cho mạng doanh nghiệp.
Truyền thông đa phơng tiện Có Rất hạn chế
Hội nghị truyền hình Tốt hơn Có
Lu lợng Thoại, fax, dữ liệu, video
Chủ yếu là thoại và fax
Thiết kế cho độ dài cuộc gọi Không hạn chế Ngắn (chỉ vài phút)
Đặc điểm kỹ thuật của chuyển mạch mềm
2.4.1 Các giao thức điều khiển và báo hiệu trong mạng NGN
Chức năng điều khiển và báo hiệu cuộc gọi là phần cốt lõi của Softswitch, thực hiện thông qua các giao thức báo hiệu Các giao thức báo hiệu chính được sử dụng trong hệ thống chuyển mạch mềm rất quan trọng cho việc quản lý cuộc gọi.
MGCP (Media Gateway Control Protocol) – phiên bản mới là H248/MEGACO.
Công nghệ VoIP, hay truyền thoại qua mạng IP, đã có sự phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây Các chuẩn và mô hình báo hiệu như H.323, SIP và MGCP được sử dụng trong mạng VoIP, và mạng NGN đã kế thừa và tiếp tục áp dụng những chuẩn này Trong mạng NGN, tất cả các cuộc gọi thoại đều là cuộc gọi VoIP, đồng thời các ứng dụng liên quan đến video cũng có thể tận dụng các chuẩn này.
Hình 2-4 Quan hệ giữa các giao thức trong mạng
2.4.1.1 Báo hiệu theo giao thức H.323
Chuẩn ITU-T H.323, được thiết kế cho hệ thống truyền thông đa phương tiện dựa trên công nghệ gói, hỗ trợ truyền thông đa dịch vụ thời gian thực bao gồm thoại, video và dữ liệu Mô hình này hứa hẹn sẽ thúc đẩy ngành viễn thông trong các ứng dụng như video teleconferencing và data-conferencing Mặc dù H.323 có nhiều ứng dụng, trọng tâm chính của thị trường là khả năng audio cho thoại IP Trong giai đoạn đầu, công nghệ VoIP đã sử dụng chuẩn H.323 làm giao thức báo hiệu cuộc gọi, chỉ khai thác một phần cấu trúc của nó Trong mạng NGN tương lai, H.323 vẫn sẽ được áp dụng để báo hiệu cho các VoIP gateway và đầu cuối đa phương tiện.
Cấu trúc H.323 là một giải pháp phổ biến cho mạng LAN và mạng gói diện rộng, cho phép sử dụng trong các mạng không đáng tin cậy và có độ trễ cao Người dùng thiết bị đầu cuối H.323, thường là PC đa phương tiện, có khả năng tham gia hội nghị video đa điểm Để thực hiện điều này, tất cả thiết bị truyền thông đa điểm cần sử dụng khối điều khiển đa điểm H.323, gọi là MCU.
H.323 có khả năng mở rộng cho mạng WAN thông qua việc thiết lập kết nối giữa các thiết bị H.323, với chức năng chính của các thiết bị Gatekeeper H.323, mặc dù chúng là tùy chọn Nếu không có Gatekeeper, các thiết bị phải tự động gửi các bản tin báo hiệu trực tiếp Ngoài ra, một hoặc nhiều gateway H.323 cũng có thể kết nối với mạng bên ngoài.
Hình 2-5 Mô hình các thành phần H.323
H.323 là một giao thức có khả năng hoạt động trên mạng PSTN toàn cầu, N-ISDN và B-ISDN sử dụng ATM, cho phép cả điện thoại và các thiết bị đầu cuối tham gia hội nghị chỉ với chức năng âm thanh Khi kết hợp với mạng ISDN, H.323 tương thích với nhiều loại đầu cuối như điện thoại ISDN, các thiết bị H.320, H.321 cho B-ISDN và ATM, H.322 cho QoS trên mạng LAN, H.323 cho truyền thông hội nghị và H.324 cho kết nối quay số 33,6 kb/s H.323 có mối liên hệ chặt chẽ với các tiêu chuẩn H32x, là các chuẩn truyền thông video dành cho mạng ISDN.
Khi đợc sử dụng cho thoại IP, H.323 bao gồm cả các cuộc gọi VoIP đợc thực hiện giữa các kết cuối H.323 hoặc giữa kết cuối H.323 và các gateway H.323.
2) Hoạt động của H.323 trong trờng hợp cụ thể
Trong trờng hợp đơn giản nhất tất cả các cuộc gọi đều đợc tiến hành theo n¨m bíc nh sau:
Khởi tạo liên kết và trao đổi khả năng thông tin.
Thiết lập kênh truyền ảo.
Cung cấp các dịch vụ.
Giải phóng cuộc gọi. a) Thiết lập cuộc gọi
Trong quá trình thiết lập cuộc gọi, các điểm cuối trao đổi bản tin để đồng ý thực hiện các thủ tục điều khiển tiếp theo Điểm cuối A gửi bản tin Setup đến điểm cuối B và phải chờ nhận bản tin Alerting từ thuê bao bị gọi trong thời gian quy định Nếu có thoại liên mạng qua gateway, gateway sẽ gửi bản tin Alerting khi nhận tín hiệu chuông từ mạng chuyển mạch kênh SCN.
Sau khi hai điểm cuối hoàn tất thủ tục thiết lập cuộc gọi, kênh điều khiển H.245 sẽ được thiết lập để trao đổi khả năng và thiết lập kênh truyền ảo Nếu không nhận được bản tin Connect hoặc một thuê bao gửi bản tin Release Complete, kênh điều khiển H.245 sẽ bị đóng.
Bản tin Terminal-Capability-Set cung cấp thông tin về khả năng trao đổi dữ liệu và âm thanh giữa các điểm cuối Trước khi thực hiện cuộc gọi, mỗi điểm cuối cần hiểu khả năng nhận và giải mã tín hiệu của điểm cuối còn lại Việc nắm rõ khả năng nhận của điểm cuối nhận giúp điểm cuối truyền giới hạn thông tin phù hợp, từ đó cho phép điểm cuối nhận chọn chế độ nhận tối ưu Tập hợp khả năng này cho phép truyền tải nhiều luồng thông tin đồng thời và có thể được khai báo lại bất cứ lúc nào.
Sau khi thảo luận, hai thuê bao sẽ quyết định vai trò của mình trong quá trình liên lạc để tránh xung đột khi cả hai thực hiện các công việc giống nhau tại một thời điểm Điều này giúp đảm bảo rằng chỉ có một sự kiện diễn ra tại một thời điểm cụ thể Đồng thời, việc thiết lập kênh truyền ảo cũng là một bước quan trọng trong quá trình này.
Sau khi xác định khả năng và chủ thể, thủ tục điều khiển kênh H.245 sẽ mở kênh logic để truyền thông tin qua kênh H.225 Khi kênh logic đã được mở, các điểm cuối sẽ gửi bản tin h2250Maximum-Skew-Indicaton để xác định thông số truyền Trong giai đoạn này, các điểm cuối có khả năng thay đổi cấu trúc kênh cũng như điều chỉnh khả năng chế độ truyền và nhận.
Chỉ thị Video-Indicate-Ready-To-Active trong chuẩn H.245 không bắt buộc nhưng thường được sử dụng trong truyền tín hiệu video Thuê bao chủ gọi sẽ không gửi video cho đến khi thuê bao bị gọi sẵn sàng nhận video Sau khi hoàn tất quá trình trao đổi khả năng, thuê bao chủ gọi sẽ gửi bản tin Video-Indicate-Ready-To-Active, nhưng sẽ chỉ truyền tín hiệu video khi nhận được bản tin này hoặc khi nhận được luồng tín hiệu video từ thuê bao bị gọi.
Trong chế độ truyền một địa chỉ, một điểm cuối thiết lập kênh logic đến điểm cuối khác hoặc một MCU Địa chỉ của các kênh được chứa trong bản tin Open-Logical-Channel và Open-Logical-Channel-Ack Đối với chế độ truyền theo địa chỉ nhóm, địa chỉ nhóm được xác định bởi MC và truyền đến các điểm cuối qua bản tin Communication-Mode-Command Điểm cuối thông báo cho MC về việc mở kênh logic với địa chỉ nhóm thông qua bản tin Communication-Mode-Command, và MC sẽ phát bản tin đó đến tất cả các điểm cuối trong nhóm.
Dịch vụ cuộc gọi bao gồm việc điều chỉnh các tham số cuộc gọi đã được thỏa thuận qua ba giai đoạn, như thay đổi băng tần, thêm hoặc loại bỏ các thành phần tham gia cuộc gọi, và duy trì trạng thái "keep alive" giữa gateway và đầu cuối Ngoài ra, quá trình giải phóng cuộc gọi cũng là một phần quan trọng trong dịch vụ này.
Một thiết bị đầu cuối có thể giải phóng cuộc gọi theo các bớc sau:
Bớc 1: Dừng việc truyền tín hiệu video khi kết thúc truyền một ảnh, sau đó đóng tất cả các kênh logic phục vụ việc truyền video.
Bớc 2: Dừng việc truyền số liệu và đóng tất cả các kênh logic phục vụ việc truyền số liệu.
Bớc 3: Dừng việc truyền tín hiệu thoại và đóng tất cả các kênh logic phục vụ việc truyền thoại.
Bớc 4: Truyền bản tin end-Session-Command trên kênh điều khiển H.245 đến điểm cuối bên kia chỉ thị dừng cuộc gọi và dừng truyền các bản tin H.245.
Bớc 5: Chờ nhận đợc bản tin end-Session-Command từ phía điểm cuối bên kia và sau đó đóng kênh điều khiển H.245.
Bớc 6: Nếu kênh báo hiệu cuộc gọi đang mở thiết bị đầu cuối sẽ gửi bản tin Release-Complete để đóng kênh báo hiệu cuộc gọi.
Bớc 7: Giải phóng cuộc gọi ở các lớp dới.
H.225 Yêu cầu kết nạp ARQH.225Khẳng định kết nạp ACF
ARQH.225Khẳng định kết nạp
Mở kênh TCP cho H245 Trao đổi khả năng
Mở kênh logic cho thoại
Trao đổi thông tin thoại hai chiÒu
Hình 2-6 Báo hiệu trực tiếp-Cùng gatekeeper
3) Các chức năng điều khiển và quản lý trong H.323
pháp softswitch của một số h ng cung cấp ãng cung cấp thiết bị viễn thông
Giải pháp Softswitch của Siemens
3.1.1 Giải pháp Surpass và dòng sản phẩm hiQ của Siemens
Trong lĩnh vực viễn thông, Siemens nổi bật với sản phẩm tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống EWSD có dung lượng lớn và nhiều tính năng Hệ thống Surpass của Siemens cung cấp một giải pháp NGN toàn diện, nhằm đáp ứng các mục tiêu phát triển và cải tiến trong ngành viễn thông.
Tách biệt điều khiển cuộc gọi và dịch vụ khỏi môi trường truyền thông giúp các nhà cung cấp dịch vụ bảo vệ khoản đầu tư phát triển dịch vụ, đồng thời tận dụng công nghệ mới nhất trong truyền dẫn và chuyển tải thông tin.
Hớng tới mạng hội tụ đa dịch vụ, nhiều loại hình truy nhập dịch vụ
Siemens tận dụng kinh nghiệm lâu năm trong việc phát triển ứng dụng và dịch vụ thoại trên hệ thống chuyển mạch TDM truyền thống để cung cấp các giải pháp nâng cấp dễ dàng sang môi trường mạng đa dịch vụ chuyển mạch gói, nhờ vào các tính năng thông minh của tổng đài EWSD.
Những mô hình ứng dụng của Surpass bao gồm :
- Carrier class Dial-in: giải pháp Internet offload dung lợng lớn cho các thuê bao dialup, qua các Media Gateway (đợc điều khiển bằng MGCP/MEGACO).
- Virtual Trunking: giải pháp VoIP đờng dài (thay thế hệ thống tổng đài Class 4).
- Next Generation Local Switch: giải pháp tổng đài nội hạt (Class
5) thế hệ sau, với nhiều loại hình truy nhập (POTS, xDSL, ISDN,
V5.x ), hỗ trợ nhiều loại giao diện ATM, Frame Relay, SMDS, leased line đa dạng các loại dịch vụ trên nền IN, H.323, SIP.
- Tổng đài nội hạt thế hệ sau với giao thức SIP để tận dụng các u điểm trong phát triển và triển khai dịch vụ của SIP.
Mô hình ứng dụng đa phương tiện sử dụng các khối xây dựng cơ bản, dễ dàng phát triển, được xây dựng trên nền tảng các mô đun hiQ, mang lại hiệu quả cao trong việc phát triển ứng dụng.
Hình 3-1 Mô hình tổng quan của giải pháp Surpass
Giải pháp Surpass tập trung vào các sản phẩm hiQ, chuyên thực hiện điều khiển cuộc gọi, xử lý tín hiệu và cung cấp dịch vụ giao tiếp Dòng sản phẩm Surpass hiQ bao gồm nhiều thiết bị đa dạng phục vụ cho việc xử lý, báo hiệu và điều khiển.
Mô đun HiQ 9200 thực hiện nhiều chức năng quan trọng, bao gồm điều khiển cuộc gọi thông qua Call Feature Server, quản lý các media gateway qua giao thức MGCP, kết nối báo hiệu với mạng SS7, và cung cấp khả năng kết nối trung gian cho các mô đun hiQ khác tới các phần khác của mạng.
HiQ 4000 mang đến giao diện lập trình mở, cho phép tích hợp các ứng dụng đa phương tiện mới Mô đun này có thể cài đặt như một nâng cấp cho nền tảng hiQ 9200 hiện có Nhờ vào HiQ 4000, người dùng có thể tận dụng lợi thế của nền tảng IP, triển khai nhanh chóng và hiệu quả các dịch vụ tiên tiến, đồng thời vẫn giữ được các tính năng tính cước và điều khiển cuộc gọi của hiQ 9200.
HiQ 4000 sở hữu nhiều tính năng nổi bật, bao gồm khả năng sinh bản ghi AMA với thông tin cước theo ứng dụng, thực hiện các thông báo và nhắc nhở, cũng như thu thập thông tin người dùng Đặc biệt, sản phẩm còn tích hợp tính năng nhận dạng giọng nói cơ bản, mang lại trải nghiệm tiện lợi cho người dùng.
Hình 3-3 Các mức giao diện lập trình ứng dụng của hiQ 4000
HiQ 10 đảm nhiệm các chức năng AA cho truy nhập Internet, không phụ thuộc vào loại hình truy nhập (tơng tự, ISDN, xDSL ) Máy chủ hiQ 10 kết nối tới các cơ sở dữ liệu khách hàng qua giao thức LDAP
HiQ 30 là một directory server với cấu trúc cơ sở dữ liệu LDAP ( ) l u trữ tập trung thông tin về khách hàng và đang kí dịch vụ Các môđun khác nh hiQ 10, hiQ 20 ở một vị trí nào đó trong mạng có thể truy vấn qua LDAP, giao thức đã đợc tối u hoá trong việc đọc cơ sơ dữ liệu lớn.
3.1.1.5 HiQ 20 Registration and Routing Server (H323 Gatekeeper)
Các chức năng H323 gatekeeper có thể là một phần tích hợp của hiQ
Mô đun 9200 có thể hoạt động như một mô đun riêng biệt hoặc tích hợp với các chức năng khác Trong chế độ tích hợp, chức năng gatekeeper chỉ hoạt động với các chức năng RAS Tuy nhiên, mô đun hiQ 20 RRS hoạt động độc lập với đầy đủ tính năng của một Gatekeeper theo chuẩn H323v2.
HiQ 6200 hỗ trợ các thiết bị đầu cuối và ứng dụng SIP, có khả năng cấu hình dưới dạng Proxy Server hoặc Redirect Server Nó cung cấp dịch vụ đăng ký và chức năng định tuyến cuộc gọi theo thời gian trong ngày.
Sản phẩm hiQ 9200 là phần lõi của chuyển mạch mềm, bao gồm năm thành phần chính :
Máy chủ tính năng cuộc gọi (CFG) đảm nhiệm việc xử lý điều khiển cuộc gọi và cung cấp các tính năng dịch vụ cơ bản Thành phần này bao gồm các chức năng như xử lý báo hiệu cuộc gọi, điều khiển cuộc gọi, quản lý các tính năng liên quan đến trung kế và dịch vụ thoại, định tuyến, phiên dịch số, cũng như giao tiếp với mạng IN Ngoài ra, CFG còn thực hiện các tính năng quản lý và thu thập dữ liệu cước, cùng với thông tin từ các thành phần khác trong hệ thống hiQ 9200.
Mạng thông tin bên trong hiQ (Internal Communication Network) phục vụ việc trao đổi thông điệp (message) giữa các thành phần bên trong hiQ
9200, chạy trên môi trờng LAN hỗ trợ HDLC.
Packet Manager (PM) đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển kết nối trong mạng gói, đảm bảo sự liên kết giữa mạng chuyển mạch kênh (SCN) và mạng IP Nhiệm vụ của PM là quản lý các tài nguyên tại media gateway, bao gồm cổng VoIP và codecs, thông qua các giao thức MGCP/H248 Ngoài ra, PM còn xử lý các giao thức H323 và SIP để điều khiển cuộc gọi và các tính năng liên quan.
Cổng báo hiệu (SG SG) là điểm cuối báo hiệu SS7, có khả năng truyền qua môi trường IP (SCTP) hoặc TDM SG kết nối với các tổng đài như Điểm kết cuối báo hiệu (Signalling End Point) hoặc Điểm chuyển giao báo hiệu (STP), xử lý thông tin từ MTP1-2-3 đến mức SCCP Thông tin báo hiệu ở các mức cao hơn như ISUP, TCCP hoặc BICC được chuyển tiếp tới phần Call Feature Server Thành phần SG cho phép hiQ 9200 kết nối trực tiếp với IN hoặc thông qua một SG độc lập (hiS) để làm cổng kết nối báo hiệu tới các mạng khác.
Giải pháp chuyển mạch mềm của Cisco Systems
Cisco Systems là công ty hàng đầu thế giới trong lĩnh vực mạng và truyền số liệu, đã đầu tư mạnh mẽ vào việc phát triển hệ thống sản phẩm đa dịch vụ, phục vụ cho cả dữ liệu, thoại và video Tại Việt Nam, sự hiện diện của Cisco rất đáng chú ý, đặc biệt với sản phẩm VSC 3000 (Virtual Switch Controller) và BTS 10200 Softswitch.
3.2.2.1 Cấu trúc và hoạt động của VSC 3000
VSC 3000 là thiết bị điều khiển cuộc gọi trong mạng thế hệ mới của Cisco, hoạt động như một tổng đài chuyển mạch mềm Thiết bị này quản lý mạng thoại chuyển mạch gói bằng cách định tuyến cuộc gọi qua nền tảng mạng băng rộng và đa dịch vụ.
VSC3000 sử dụng phần mềm phát triển bởi Cisco, hoạt động trên các môi trường Unix mở Phần mềm này bao gồm các module độc lập với giao diện và tính năng rõ ràng Môi trường thi hành chung đảm nhận các tác vụ và giao tiếp với hệ điều hành, trong khi phần lõi là máy tốc độ cao thực hiện nhiệm vụ định tuyến và điều khiển cuộc gọi VSC3000 phân tích tín hiệu báo hiệu từ các thực thể, tìm kiếm tài nguyên, phân tích yêu cầu dịch vụ, thực hiện thuật toán tìm đường, và gửi lệnh thi hành xuống Media Gateway tại các đầu vào/ra của phần lõi chuyển mạch gói.
Giao tiếp với MG (Media Gateway) qua giao thức MGCP, VSC 3000 hỗ trợ hầu hết các biến thể của ISUP để kết nối với mạng SS7 Các nhà khai thác có thể tùy chỉnh VSC thông qua giao diện lập trình mở (API), cho phép định tuyến theo chỉ dẫn của khách hàng từ các cơ sở dữ liệu bên ngoài.
Mạng VSC 3000 bao gồm nhiều nút, thực hiện điều khiển cuộc gọi và kết nối với mạng báo hiệu SS7 của PSTN Các nút giao tiếp qua mạng chuyển mạch gói đa dịch vụ trong quá trình thiết lập và giải phóng cuộc gọi Khi số lượng thuê bao tăng, có thể thêm các nút VSC để đáp ứng nhu cầu về dung lượng chuyển mạch.
Nút VSC bao gồm các đầu cuối kênh báo hiệu (SLT) của Cisco và các máy chủ VSC (hoạt động và dự phòng) chạy trên hệ điều hành UNIX, tất cả được kết nối qua mạng IP Các thành phần của VSC có thể được mua riêng lẻ.
Các kênh A và F trong mạng SS7 kết thúc tại các đầu cuối kênh báo hiệu (SLT), trong khi MTP lớp 1 và lớp 2 cũng được kết thúc tại SLT Các lớp cao hơn của SS7 được chuyển tiếp đến VSC Host thông qua giao diện Ethernet.
- Message Transfer Part Layer 3 (MTP3).
- Integrated Service Digital Network User Part (ISUP).
- Signal Connection Control Part (SCCP).
- Transactions Capabilities Applications Part (TCAP).
- Intelligent Network Application Part (INAP).
Giao thức RUDP (Reliable User Datagram Protocol) được Cisco phát triển để truyền tải bản tin MTP lớp 3 đến máy chủ VSC3000 SMP (Session Manager Protocol) giữ cho các phiên thông tin riêng biệt giữa SLT và từng máy trong cặp máy chủ hoạt động/dự phòng SLT của Cisco là các Router C2611 sử dụng phần mềm IOS, cho phép phân biệt thông tin thoại và kênh báo hiệu F thông qua khả năng chèn/tách song song Mỗi SLT kết nối với một cặp kênh báo hiệu, và các kênh này được phân nhóm để tránh sự cố mạng tại các điểm riêng lẻ.
Phần mềm VSC hoạt động trên hai máy chủ SUN để đảm bảo độ tin cậy cao trong xử lý cuộc gọi và định tuyến trong chuyển mạch ảo Độ tin cậy được củng cố thông qua việc kiểm tra thông tin giữa hai máy chủ bằng các ứng dụng MTP lớp 3 phân tán, chạy đồng thời Quá trình kiểm tra này, kết hợp với dữ liệu trong bộ nhớ chính và sự đồng bộ định tuyến, cho phép chuyển đổi mượt mà giữa máy chủ hoạt động và máy chủ dự phòng khi có sự cố, mà không làm gián đoạn các cuộc gọi đang diễn ra.
Các máy chủ VSC, SLT và Media Gateway được kết nối qua mạng LAN sử dụng chuẩn Ethernet Cisco cung cấp giải pháp chuyển mạch LAN tốc độ cao cho trường hợp này với sản phẩm Catalyst.
3.2.2.2 Thống kê một số số liệu chi tiết về thiết bị VSC 3000
Cặp máy chủ Sun Netra t 1120/1125.
hoặc cặp máy chủ Sun Netra t 1400/1405.
hoặc cặp máy chủ Sun Netra ft 1800
3000 của Cisco Triển khai thành cặp hoạt động/ dự phòng.
SLT Sử dụng thiết bị định tuyến Cisco 2611 với các tính năng SLT IOS.
Xử lý các báo hiệu tầng vËn chuyÓn (MTP líp 1 và MTP lớp 2)
Bảng 3-1 Phần cứng trong VSC
Các giao diện u điểm, ứng dụng trong
Giao diện mạng trí tuệ (IN) và Giao diện mở, chuẩn hoá mạng trí tuệ thế hệ sau(AIN)
Các điểm kiểm tra cuộc gọi để phiên dịch số và LNP
điều chỉnh đợc để hỗ trợ giao diện với các nút điều khiển dịch vụ (Service Control Point) của các nhà cung cấp thứ ba.
Các điểm kiểm tra cuộc gọi ( Call
Detection Points) để phiên dịch sè:
Tập tính năng 1 và tập phụ
TCAP/AIN trên MTP hoặc
TCAP/INAP trên MTP hoặc
LNP (Local Number Portability) của Bắc Mỹ.
ứng dụng trong các điểm kiểm tra cuộc gọi
Giao diện lập trình (API) định tuyến cuộc gọi
Cho phép VSC truy nhập vào các thông tin định tuyến đợc tổ chức phức tạp trên các cơ sở dữ liệu bên ngoài
Giao diện này đợc các nhà cung cấp dịch vụ lớn trên thế giới thử nghiệm và xác nhận.
Các khối thông tin chi tiết cuộc gọi (Call Detail Blocks)
Ngời sử dụng có thể lựa chọn các trờng, các số liệu và các cấu trúc cần thiết
Đảm bảo tính linh hoạt khi giao tiếp với khèi tÝnh cíc.
Ngôn ngữ định nghĩa bản tin
Language) một bộ giao thức đầy đủ.
Một bộ công cụ phát triển và ngôn ngữ lập trình.
Công cụ hớng đối tợng, trực quan
Phát triển giao thức và gỡ lỗi nhanh chãng.
Các tài liệu và hớng dẫn có đầy đủ.
Bảng 3-2 Các giao diện của VSC
BTS có khả năng thực hiện các chức năng tương tự như VSC, trong khi VSC 3000 là giải pháp trước đây của Cisco cho mạng công cộng Tuy nhiên, dòng sản phẩm VSC không hỗ trợ một số giao thức quan trọng trong mạng NGN, chẳng hạn như SIP và SIP-T (SIP cho Điện thoại).
In addition, BTS can function as a local exchange system, connecting various endpoints through Integrated Access Devices (IAD), which support devices such as analog phones, IP phones, and computers.
3.2.2.1 Cấu trúc của Cisco BTS 10200 Softswitch
BTS 10200 gồm có những thành phần chính sau:
The Call Agent/Feature Server (CA/FS) consists of two application servers that can operate on separate machines or on a single server Cisco recommends utilizing four processors (CPUs) for each of these software applications to ensure optimal performance.
Phần mềm quản lý - Element management system/bulk data management system (EMS/BDMS) server - cần hai bộ xử lý
Hệ thống đĩa cứng RAID 100 GB được thiết kế với tính năng dự phòng, cho phép lưu trữ dữ liệu cỡ lớn, bao gồm luồng dữ liệu, cảnh báo, sự kiện và thông tin về các thao tác của người sử dụng trong tối thiểu 48 giờ.
Hai bộ chuyển mạch - định tuyến
Mỗi máy chủ CA/FS có 2 cổng T1 cho báo hiệu số 7 và 4 cổng Ethernet để kết nối với bộ chuyển mạch-định tuyến.
3.2.2.2 Các giao diện của Cisco BTS 10200 Softswitch
1) Giao diện với mạng báo hiệu số 7
BTS 10200 có thể kết nối với mạng SS7 nh trên hình
Hình 3-6 Giao diện với mạng SS7 của BTS 10200
BTS 10200 hỗ trợ hầu hết các dịch vụ của mạng báo hiệu số 7, kể cả các dịch vụ IN mạng thông minh.
Media gateway là thiết bị kết nối giữa hệ thống thoại và mạng chuyển mạch gói, đảm nhiệm chức năng giám sát kết nối và theo dõi đầu cuối thuê bao Media gateway có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau.
Residential gateway: gateway cho các hộ t nhân, hỗ trợ thoại và Ethernet.
IAD (Integrated Access Device): thoại và Ethernet.
Trunk gateway (SS7 hoặc R2): có thể có dung lợng lên tới hàng chục nghìn kênh thoại.
Access gateway kết nối các tổng đài PBX với softswitch.
Sản phẩm chuyển mạch mềm của CommWorks
CommWorks, công ty thuộc tập đoàn 3COM, đã đạt được nhiều thành công đáng kể trong lĩnh vực softswitch vào năm 2001 Theo đánh giá của Infonetics Research và Synergy Research Group, trong quý 4 năm 2001, CommWorks đã chiếm giữ một trong những vị trí hàng đầu trên thị trường này Hiện tại, CommWorks cũng nắm giữ thị phần lớn trong lĩnh vực VoIP gateway.
3.3.1 Kiến trúc 3 lớp của Commworks
Commworks đa ra kiến trúc ba lớp cho mô hình mạng đa dịch vụ thế hệ sau của mình nh hình minh hoạ dới đây.
Hình 3-7 Kiến trúc 3 lớp của Commworks
Kiến trúc này bao gồm lớp điều khiển thiết bị ( Media Processing), lớp điều khiển và quản lý ( Control and manegement) và lớp tạo lập dịch vụ (Service creation).
1) Lớp 3: lớp tạo lập dịch vụ
2) Lớp 2: Báo hiệu và điều khiển
Sản phẩm lớp 2 của Commworks bao gồm Softswitch và hệ thống hỗ trợ quản lý (OSS – Operational Support System) Lớp này có vai trò quan trọng trong việc khắc phục sự khác biệt về giao thức báo hiệu và điều khiển Đồng thời, lớp 2 sử dụng dịch vụ của lớp 1 để cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng lớp 3, giúp các ứng dụng này hoạt động độc lập với thiết bị.
3) Lớp 1: Lớp điều khiển thiết bị
Lớp 1 cung cấp khả năng kết nối mạng đa dạng, nhận thông tin IP từ các kênh vật lý và hoạt động như Media Gateway trong giao tiếp với mạng khác Commworks mang đến giải pháp truy cập hữu tuyến và vô tuyến thông qua các sản phẩm Total Control 1000 và Total Control 2000.
Trong mô hình này, Softswitch hoạt động như một môi trường mềm, đảm nhiệm việc điều khiển, quản lý và cung cấp dịch vụ Sản phẩm Softswitch của Commworks bao gồm hai loại module: module lớp 2 và module lớp 3.
Các module Lớp 2, được gọi là "Session agent," thực hiện chức năng điều khiển thiết bị và quản lý phiên Chúng bao gồm các giao diện hỗ trợ các giao thức như SIP, H.323, Megaco/H.248 và SS7.
Các module Lớp 3, hay còn gọi là "Back-end server", đảm nhiệm các chức năng mạng quan trọng như thống kê, xác nhận, đánh giá, hỗ trợ tính cước, ánh xạ danh mục và cung cấp dịch vụ WEB.
Hỗ trợ SIP có thiết bị SIP Proxy Server 4220 Thực chất đây là một giải pháp phần mềm, thực hiện những chức năng chính sau:
Thiết lập cuộc gọi và huỷ cuộc gọi.
Phát sinh và gửi bản ghi chi tiết cuộc gọi tới cho máy chủ tính cớc.
Ghi các số liệu thống kê và các sự kiện diễn ra trong các cuộc gọi.
Đăng ký và hủy đăng ký các Gateway.
Giám sát các Gateway và back-end server.
Tạo các điểm kiểm soát khi có các sự cố tại các thành phần mạng.
Quản lý Gateway và cân bằng tải giữa các máy chủ.
Các tính năng này là nền tảng cho những máy chủ dịch vụ cao cấp sử dụng giao thức SIP.
Thiết bị Gatekeeper 4200 là một giải pháp Gatekeeper H.323v2, đồng thời hoạt động như một SIP Proxy Server cho mạng H.323 Nó hỗ trợ truy cập cơ sở dữ liệu qua ODBC và có khả năng điều khiển hoàn toàn thông qua SNMP.
Thiết bị 4010 Session Manager hỗ trợ giao thức Megaco/H.248, kế thừa từ MGCP, mang đến khả năng điều khiển tập trung cho thông tin đa phương tiện và các dịch vụ trên mạng IP.
Cổng báo hiệu SS7 (SS7 Signaling Gateway) là một thành phần quan trọng trong giải pháp tổng thể của Commworks, giúp duy trì các dịch vụ hiện có của mạng PSTN đồng thời phát triển các dịch vụ mới.
5) Module chuyển đổi H.323/SIP 4205 Protocol Mediator
Commworks 4205 là thiết bị chuyển đổi giữa hai mạng sử dụng SIP và H.323, cho phép hoạt động như một đầu cuối H.323 hoặc một tác nhân SIP (user agent) Quá trình chuyển đổi cuộc gọi từ H.323 sang SIP và ngược lại diễn ra một cách hoàn toàn trong suốt, không ảnh hưởng đến các thành phần H.323 hay SIP khác trong mạng.
Các module Softswitch lớp 3 gồm có:
1) Máy chủ xác nhận và đánh giá 7200 (Authentication and Rating Server)
Máy chủ này xác định người dùng hợp lệ và tìm kiếm thông tin về cước phí, dịch vụ, và quyền ưu tiên của khách hàng Nó hỗ trợ nhiều tính năng, bao gồm trả lời bằng giọng nói khi người dùng kích hoạt, mô hình quay số hai và ba giai đoạn, mô hình cuộc gọi trả trước hoặc trả sau, nhận dạng chủ gọi, và mã số nhận dạng cá nhân (PIN).
2) Máy chủ ánh xạ danh mục 7210 (Directory Mapping Server)
Máy chủ này cung cấp thông tin để chuyển đổi số điện thoại của người sử dụng thành địa chỉ IP hoặc tên trong DNS của Media Gateway cho khu vực tương ứng Nó hoạt động như một thiết bị lưu trữ cơ sở dữ liệu, và nếu Gateway chủ gọi không có thông tin định tuyến phù hợp, nó sẽ truy vấn các module Softswitch trong mạng Các module này sẽ hỏi các máy chủ ánh xạ danh mục, thực hiện tìm kiếm theo thời gian thực và trả về địa chỉ IP cần thiết Máy chủ hỗ trợ các tính năng như chèn, xoá, sửa bản ghi qua giao diện WEB, cơ chế ánh xạ cơ sở dữ liệu giữa các module Softswitch, mô hình gần cho các bảng định tuyến, NDC/NPA, và quay số N-digit.
3) Máy chủ kế toán 7220 (Accounting Server)
Máy chủ lưu trữ bản tin chi tiết cuộc gọi (CDR) từ MG hoặc các thành phần báo hiệu Softswitch cho cả cuộc gọi thành công và không thành công Nó hỗ trợ truy vấn các bản ghi qua trình duyệt web, lưu trữ bản ghi CDR và xuất cơ sở dữ liệu ra bên ngoài.
4) Máy chủ hỗ trợ tính cớc 7230 (Billing Support Server)
Máy chủ này thu thập các bản ghi CDR tại lối vào và lối ra của từng máy chủ kế toán trong hệ thống, sau đó ghép chúng thành một bản ghi CDR phức hợp Ph
Hệ thống Softswitch của SONUS NETWORKS
Sonus Networks Inc là một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực softswitch, với sản phẩm được triển khai rộng rãi trên mạng công cộng và được nhiều nhà cung cấp dịch vụ lựa chọn Công ty không chỉ cung cấp thiết bị lớp lõi chuyển mạch cho mạng NGN mà còn có các sản phẩm cho các thành phần mạng khác, bao gồm cả thiết bị tiếp cận thuê bao Theo đánh giá từ các công ty tư vấn quốc tế, Sonus hiện nắm giữ thị phần lớn nhất trên thị trường softswitch Khách hàng của Sonus bao gồm nhiều nhà cung cấp dịch vụ danh tiếng như Time Warner Telecom, BellSouth và China Netcom.
Sonus Network công bố kiến trúc mở của mình (OSA - Open ServiceArchitecture) nh minh hoạ dới đây, trong đó phần Softswitch có thơng hiệu làInsignus.
Hình 3-8 Kiến trúc của Sonus
OSA là sản phẩm có kiến trúc mở, đáp ứng nhu cầu của các nhà cung cấp dịch vụ Sản phẩm này hoạt động như tổng đài nội hạt hoặc packet tandem, hỗ trợ các dịch vụ thoại, VoIP, PBX, Centrex, IP Centrex, và nhiều dịch vụ dữ liệu khác Phần lõi chuyển mạch Insingus Softswitch hỗ trợ các giao thức SIP, SIP-T, H.323, MGCP/H.248, với các module kết nối qua giao thức IP Kiến trúc OSA bao gồm nhiều thành phần khác nhau.
GSX9000 TM có chức năng media gateway hỗ trợ nhiều loại giao diện và chuẩn mã hoá thoại.
Insignus TM Softswitch là phần lõi chuyển mạch của hệ thống.
Insight TM Management là phần mềm quản lý hệ thống chuyển mạch mềm dựa trên giao diện web.
Open Services Partner Alliance SM (OSPA) là các giao diện mở để kết nối với các ứng dụng và thiết bị của nhà cung cấp thứ 3.
3.4.1 Các module chính trong Insignus Softswitch
Insignus có tất cả 5 module, đó là PSX Policy Server, SGC SS7 Gateway, ASX Access Server, GSX-GC Gateway Controllervà TSX Gateway Controller.
3.4.1.1 PSX Policy Server (Máy chủ quản lý chung)
Hình 3-9 Chức năng của PSX Policy Server
PSX Policy Server là module chính của Insignus, đóng vai trò quan trọng trong việc hoạch định chính sách và quản lý cơ sở dữ liệu Nó cung cấp khả năng lựa chọn dịch vụ và định tuyến cho các module như ASX Access Server, GSX-GC Gateway Controller và TSX Gateway Controller Insignus hỗ trợ đa dạng ứng dụng, bao gồm dịch vụ truy nhập, đường trung kế, giảm tải lưu lượng Internet và dịch vụ thoại IP.
3.4.1.2 Các tính năng chính của PSX Policy Server
PSX là một nút có khả năng xử lý mạnh mẽ, hỗ trợ nhiều softswitch và gateway GSX9000, cho phép mở rộng dễ dàng và nâng cấp hệ thống mà không làm gián đoạn hoạt động của mạng Nó cung cấp khả năng định tuyến và phiên dịch số toàn diện, giúp triển khai mạng rộng rãi với nhiều ứng dụng khác nhau PSX cho phép định tuyến linh hoạt dựa trên nhiều tham số như nhà khai thác, nhóm trung kế, gateway, thuê bao, cũng như các yếu tố thời gian như giờ trong ngày và ngày trong tuần, đồng thời hỗ trợ định tuyến với mức giá thấp nhất Hệ thống phân tích số có thể được cài đặt để hỗ trợ nhiều kế hoạch đánh số khác nhau, phù hợp cho việc triển khai mạng toàn cầu.
PSX hỗ trợ đa dạng các giao thức báo hiệu tiêu chuẩn công nghiệp như SIP, SIP-T và H.323, giúp giao tiếp hiệu quả với nhiều hệ thống thiết bị mạng gói hiện có.
PSX hoạt động như một gatekeeper H.323, quản lý và truy cập các gateway cùng mạng H.323 Ngoài ra, PSX hỗ trợ các ứng dụng của bên thứ ba thông qua giao thức SIP, và việc sử dụng SIP-T giúp nâng cao khả năng tương tác của PSX.
PSX có khả năng giao tiếp với các Softswitch từ các nhà cung cấp khác thông qua module SGX SS7 Gateway, hỗ trợ nhiều biến thể của ISUP Tính năng TCAP giúp PSX hiểu và xử lý các dịch vụ của mạng AIN như LNP, phiên dịch số và VPN Giao tiếp với SS7 được thực hiện qua giao thức TALI (Transport Adapter Layer Interface), một chuẩn SS7-over-IP, cho phép PSX trao đổi trực tiếp với các STP, SCP và các SS7 Gateway từ các nhà cung cấp thứ ba.
PSX cho phép các nhà cung cấp tạo ra dịch vụ mới, khác biệt so với những dịch vụ hiện có trên thị trường Nền tảng này hỗ trợ cung cấp dịch vụ theo ba phương thức khác nhau.
- Thứ nhất, các dịch vụ đợc nhúng sẵn trong PSX, gồm có sàng lọc (screening), khoá (blocking), phiên dịch số (number translation), định tuyến bắt buộc (forced routing).
Dịch vụ tuỳ chọn được phát triển thông qua môi trường phát triển dịch vụ (SPE – Service Profile Editor) của hãng, cho phép người dùng viết mã dịch vụ hoặc tải mã từ trang chủ và kích hoạt Những đoạn mã này bao gồm các SIBB (Service Independent Building Block) được kết hợp để tạo ra các dịch vụ tùy biến như voice portal và quay số hai giai đoạn (two-stage dialing).
PSX hoạt động như một máy chủ chuyển tiếp SIP, cung cấp dịch vụ từ các nhà cung cấp thứ ba Sonus hợp tác với các nhà phát triển ứng dụng uy tín để kiểm nghiệm và đảm bảo tính tương thích cho các dịch vụ mà họ phát triển.
Hình 3-10 Hoạt động của SGX SS7 Gateway
Cổng SS7 SGX đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối với mạng báo hiệu SS7, hỗ trợ đầy đủ các giao thức như TCAP, ISUP và các dịch vụ của AIN Cổng SGX tương thích với nhiều chuẩn SS7 toàn cầu, cho phép một nút SGX hoạt động với 5 biến thể khác nhau của mạng SS7.
The SGX software is designed based on a client/server model, catering to ISUP and TCAP clients centralized at the GSX9000 gateway or from other Softswitch modules It connects via A/F channels through T1, E1, or V.35 interfaces.
Kết nối vào mạng SS7 yêu cầu mã nhận dạng cho mỗi nút mạng, tuy nhiên, việc sử dụng SGX cho phép giảm số lượng mã cần thiết do khả năng tương tác với nhiều cấu trúc Softswitch OSA Ngược lại, SGX có thể chấp nhận tối đa 5 mã nếu cần thiết Hơn nữa, SGX giúp giảm đáng kể số kênh A/F cần thiết khi kết nối các module khác với SS7.
GSX-GC thực hiện quản lý cuộc gọi và báo hiệu cho cổng GSX9000 Thiết kế sản phẩm theo phương pháp tiếp cận phân tán đã dẫn đến việc tách biệt GSX9000 thành một module quản lý media, chịu trách nhiệm về các kết nối vật lý.
GC đảm nhiệm chức năng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu.
Hình 3-11 Hoạt động của GSX-GC
GSX-GC có khả năng phát sinh và kết thúc tất cả các dạng kết nối báo hiệu, đảm bảo tích hợp hoàn hảo với mạng chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói Để tương thích với hạ tầng mạng hiện tại, GSX-GC hỗ trợ các giao diện phổ biến như ISDN PRI, báo hiệu kênh liên kết (CAS) và nhiều biến thể của báo hiệu số 7 SS7/C7 Hơn nữa, GSX-GC cũng tương thích với các giao thức H.323, SIP và MGCP, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ cao cấp mới từ các nhà cung cấp khác.
3.4.1.5 TSX Gateway Controller (Bé ®iÒu khiÓn Gateway trung kÕ)
Xây dựng cấu trúc mạng đa dịch vụ trên cơ sở ứng dụng Chuyển mạch mÒm
4.3.1 Nguyên tắc chung Đảm bảo nguyên tắc quản lý mạng tập trung, xử lý phân tán, hiệu quả khai thác tài nguyên mạng cao nhất Đồng thời mạng có khả năng mở rộng, phát triển dịch vụ và tích hợp với các mạng khác sẽ đợc xây dựng trong tơng lai khi ETC cung cấp các dịch vụ nh kênh thuê riêng leased-line, mạng cung cấp dịch vụ Internet ISP và IXP, mạng điện thoại cố định, và tơng lai là các dịch vụ mạng thông tin di động, dịch vụ viễn thông quốc tế
Mạng đa dịch vụ của ETC được phát triển dựa trên công nghệ mạng thế hệ tương lai (Next Generation Network - NGN) với cấu trúc phân lớp Cấu trúc này bao gồm lớp mạng truy nhập (Access Network) ở ngoài cùng, lớp mạng phân bố biên (Edge/Distribution Network) ở giữa, và lớp mạng lõi (Core Network) ở trong cùng.
Bài viết đề cập đến hai phần truy nhập qua đường quay số, bao gồm băng hẹp và băng rộng Phần truy nhập qua đường quay số được thực hiện bởi Media Gateway, có nhiệm vụ kết nối với mạng thoại truyền thống (PSTN) và chuyển đổi tín hiệu từ chuyển mạch kênh TDM sang các gói IP và ngược lại Kết nối giữa Media Gateway và mạng PSTN tuân theo chuẩn kết nối vật lý G703, 120 Ohm, trong khi đường truyền sử dụng công nghệ PDH hoặc SDH tùy thuộc vào dung lượng tại từng PoP.
Mạng truy nhập băng rộng cung cấp dịch vụ số liệu tốc độ cao và tích hợp truyền thoại thông qua nhiều công nghệ khác nhau như xDSL, PLC, Cable Modem và CDMA WLL, với tốc độ có thể đạt tới 2,4Mbps Các mạng này sẽ được triển khai theo từng dự án riêng biệt.
Lớp mạng này thực hiện nhiệm vụ giao tiếp, thu gom và phân loại dữ liệu giữa vùng mạng lõi và lớp mạng truy nhập, với các thành phần chính là router hỗ trợ MPLS (chuyển mạch nhãn đa giao thức) - Label Edge Router Các router biên đóng vai trò hỗ trợ router mạng lõi trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) và điều khiển luồng dữ liệu (Traffic Engineering) Mạng biên cung cấp đa dạng giao diện, từ E1 đến STM4, cùng với nhiều giao thức lớp 2 như Frame Relay, ATM, Ethernet, và PPP.
Các cơ chế QoS hỗ trợ cung cấp dịch vụ dữ liệu truyền thống và dịch vụ thời gian thực như Thoại IP, Hội nghị truyền hình, truyền hình theo yêu cầu và truyền hình quảng bá Hệ thống cũng hỗ trợ đa giao thức, cho phép cung cấp nhiều loại hình kênh thuê riêng và mạng riêng ảo (VPN).
4.3.5 Lớp mạng lõi hay mạng xơng sống
Lớp mạng lõi sử dụng công nghệ MPLS với các Label Switched Router giúp chuyển mạch và định tuyến luồng dữ liệu, đảm bảo hiệu năng cao và dung lượng lớn Hệ thống này có khả năng thích ứng và cung cấp các cấp độ chất lượng dịch vụ khác nhau, tùy thuộc vào chính sách chất lượng cam kết Các nút mạng trung tâm được kết nối qua đường trục cáp quang sử dụng công nghệ SDH.
4.3.6 Trung tâm điều hành mạng
Mạng ETC được thiết lập với hai trung tâm điều hành chính tại Hà Nội và TP Hồ Chí Minh, trong đó Hà Nội là nút điều hành chính Hệ thống mạng nội bộ tại hai trung tâm này đảm bảo các chỉ tiêu về độ sẵn sàng, khả năng dự phòng, phân chia tải khi cần thiết, cũng như khả năng khắc phục và xử lý sự cố, đồng thời hỗ trợ khả năng mở rộng trong tương lai.
Tại hai trung tâm điều hành mạng có các thành phần chức năng sau:
Chuyển mạch mềm, các hệ thống điều khiển cuộc gọi, kết nối, hỗ trợ xác thực, tính cớc.
Thiết bị chuyển đổi báo hiệu đối với mạng IP
Thiết bị cổng nối đi quốc tế
Hệ thống quản lý mạng.
Hệ thống bảo mật, an ninh mạng.
Hệ thống các Server nhận thực, tính cớc, cơ sở dữ liệu khách hàng.
Hệ thống các Server cung cấp dịch vụ.
4.3.7 Hoạt động cung cấp dịch vụ của Chuyển mạch mềm
Mạng chuyển mạch gói đa dịch vụ là một giải pháp hiệu quả cho việc chuyển tiếp cuộc gọi thoại (VoIP) và dữ liệu Internet cả trong nước và quốc tế Chuyển mạch mềm tích hợp các tính năng của hệ thống tổng đài Class 4, bao gồm khả năng quản lý trung kế, điều khiển và định tuyến cuộc gọi, giúp tối ưu hóa luồng thông tin và nâng cao chất lượng dịch vụ.
4.3.7.1 Các tính năng xử lý và phân tích số/địa chỉ (Number
Định nghĩa cách (profile) xử lý, phân tích số cho từng nhóm trung kế.
Kế hoạch số cho đầu cuối IP, địa chỉ IP hay URL (Advanced Number Planning)
Kế hoạch đánh số và xử lí đầu sô (thêm, bỏ, chèn, cắt số, thêm mã giả, ).
Lọc (screening) số, lọc cuộc gọi, lọc mã, lọc ISUP, tạo các bảng lọc, theo dõi cuộc gọi danh sách đen kèm cảnh báo
4.3.7.2 Các tính năng routing cuộc gọi
Các tính năng routing theo điều kiện (Mã nhà khai thác, theo lu lợng, theo thời gian, theo mức u tiên với quan hệ logic (AND/OR/NOT) )
Các chính sách routing (theo địa chỉ, theo mã, theo nguyên nhân không hoàn thành cuộc gọi, phục vụ chia tải và phân tải )
Lựa chọn trung kế theo luật định trớc.
Chuyển cuộc gọi đến Announcement Server, tạo thông báo khi cuộc gọi hoàn thành hoặc không hoàn thành
4.3.7.3 Ngoài ra, các tính năng chia vùng, giám sát lu lợng theo các giao thức H323, MGCP, SIP
Chuyển mạch mềm cung cấp dịch vụ đến các thiết bị đầu cuối IP và gateway cho hộ gia đình hoặc doanh nghiệp thông qua các giao thức H323, SIP hoặc MGCP Các dịch vụ này bao gồm IP Class 5 cùng với các dịch vụ giá trị gia tăng Đặc biệt, với dịch vụ Class 5, chuyển mạch mềm mang đến các tính năng dịch vụ tương tự như tổng đài nội hạt.
Mỗi thuê bao sở hữu một hồ sơ người dùng và mã truy cập để sử dụng dịch vụ, trong đó hồ sơ người dùng chứa tất cả các thông số cần thiết, danh sách dịch vụ đã đăng ký và trạng thái hiện tại.
Một số dịch vụ Class 5 gồm :
LNP (Local Number Portability) : Giữ nguyên số điện thoại liên lạc khi thay đổi địa điểm.
Emergency : dịch vụ gọi khẩn cấp (cảnh sát, chữa cháy, cứu thơng, ).
Anonymous Call Rejection : Từ chối cuộc gọi không rõ nguồn gốc.
Call Forwarding Unconditional : Chuyển cuộc gọi
Call Forwarding on Busy : Chuyển cuộc gọi khi máy bận.
Call Forwarding on No Answer : Chuyển cuộc gọi khi không nhấc máy.
Call Forwarding to Voice Mail on busy/no answer (CFVM) – chuyÓn cuộc gọi tới hộp th thoại khi máy bận hoặc không trả lời.
Caller ID : hiện mã chủ gọi theo số hoặc tên.
Caller ID Suppression : Không hiện mã chủ gọi
Call Waiting : Đợi cuộc gọi
Call Waiting Cancel : Bỏ đợi cuộc gọi
Automatic Call Back : Tự động gọi lại
Automatic Call Back Cancel : Bỏ tự động gọi lại
Three Way Calling : cuộc gọi hội nghị ba bên
Speed Dial : quay sè nhanh
Hunt group (Multi Line Hunting - MLH)
Malicious Call Tracing : thuê bao có thể yêu cầu hệ thống truy tìm cuộc gọi mục đích xấu.
Call transfer : cho các internet phone H323 và SIP
Tính tiền cớc vào số máy khác
Toll – free dialing : số hỏi đáp về dịch vụ (không mất cớc)
Các dịch vụ gia trị gia tăng có thể được cung cấp bởi các Server ứng dụng, trong đó chuyển mạch mềm đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển một phần các dịch vụ này.
- Internet Callwaiting : Truy nhập Internet qua đờng quay số mođem nh vẫn có khả năng nhận cuộc gọi tới.
- Click to dial : gọi điện thoại khi đang truy cập Web, hỗ trợ các trung tâm phục vụ thông tin khách hàng ảo trên mạng cho các doanh nghiệp.
- VoIP (PC to PC, PC to Phone),
- Thông điệp thống nhất Unified Messaging
- Voice/Video Conferencing : Hội nghị thoại và truyền hình.
- Mạng riêng ảo thoại và dữ liệu, ).
Một mô hình kinh doanh VoIP hiệu quả có thể bao gồm các thuê bao IP sử dụng soft phone hoặc hard phone, kết nối qua các phương thức như dialup, WLL, xDSL, PLC hoặc leased line Những thuê bao này có thể thực hiện các cuộc gọi nội hạt, đường dài và quốc tế với mức giá rẻ Lợi nhuận chính của nhà cung cấp dịch vụ đến từ việc bán các dịch vụ Class 5 và các dịch vụ gia tăng khác Bên cạnh đó, các thuê bao còn có thể truy cập Internet miễn phí với mức ưu tiên thấp, trong khi vẫn duy trì khả năng sử dụng dịch vụ VoIP như bình thường.
Chuyển mạch mềm hoạt động nh một tổng đài nội hạt, phục vụ các đầu cuối IP (PC hoặc IP phone) và residential/media gateway
Cổng MGCP hỗ trợ điện thoại analog (dịch vụ thoại thông thường - POTS) và kết nối tới mạng IP thông qua xDSL, Cable hoặc WLL Các thiết bị đầu cuối MGCP bao gồm nhiều lựa chọn để đáp ứng nhu cầu sử dụng.
- POTS kÕt nèi tíi GW
- POTS kÕt nèi tíi bé tËp trung DSL IAD
- POTS kết nối tới mô dem cáp truyền hình (Cable Modem) dùng MGCP-NCS
- MGCP Gateway kÕt nèi tíi PABX theo PRI/CAS
