Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG 2 SOFTSWITCH TRONG MẠNG NGN

CHƯƠNG 2 SOFTSWITCH TRONG MẠNG NGN

Tải bản đầy đủ

với phần cứng vật lí chuyển mạch kênh. Hay nói cách khác, phần mềm sử dụng
trong các tổng đài nội hạt phụ thuộc vào phần cứng của tổng đài. Điều đó gây khó
khăn cho việc tích hợp mạng PSTN và mạng chuyển mạch gói khi xây dựng NGN.
Giải pháp có thể thực thi là tạo ra một thiết bị lai (Hybrid Device) có thể chuyển
mạch thoại ở cả dạng kênh và dạng gói với sự tích hợp của phần mềm xử lí gọi.
Điều này được thực hiện bằng cách tách riêng chức năng xử lý cuộc gọi khỏi chức
năng chuyển mạch vật lí. Thiết bị đó chính là bộ điều khiển cổng phương tiện MGC
sử dụng chuyển mạch mềm - Softswitch. Hay Softswitch là thiết bị thực hiện việc
xử lí cuộc gọi trong mạng NGN.
Việc phân tích chức năng điều khiển cuộc gọi và dịch vụ từ mạng truyền tải
nằm dưới là giải pháp cho mạng dựa trên chuyển mạch mềm. Hỗ trợ các giao diện
báo hiệu chuẩn sẽ cung cấp kết nối liền mạch giữa PSTN truyền thống và các mạng
công cộng thế hệ mới, đảm bảo việc phát triển mềm dẻo cho các hệ thống. Thoại qua
chuyển mạch gói, mạng chuyển tiếp khung và mạng tế bào thể hiện một thị trường
to lớn, tạo ra cơ hội cho các nhà kinh doanh và khai thác.

Hình 2.2 Ví dụ về Softswitch trong mạng

Softswitch cho phép kết nối giữa Internet, các mạng vô tuyến, các mạng cáp và
các mạng điện thoại truyền thống. Hình 2.2 giới thiệu về sự hội tụ mạng có thể đạt
được nhờ sử dụng chuyển mạch mềm. Chuyển mạch mềm cho phép mạng điện thoại
thông tin với thế giới Internet. Phương thức kết nối, hệ thống đánh số danh bạ và
phương thức tính cước của thế giới thoại sẵn có đối với mạng khác (gồm cả Internet)
sử dụng Softswitch.
Mạng điện thoại truyền thống sử dụng các chuyển tiếp cấp 5 và cấp 4 theo kĩ
thuật ghép kênh theo thời gian (TDM) để truyền dữ liệu thoại. Đồng thời cũng sử
dụng mạng báo hiệu SS7 để thực hiện việc thiết lập, giải phóng cuộc gọi và cùng các
chức năng khác. Mạng điện thoại truyền thống được tích hợp với mạng IP nhờ sử
dụng các thành phần nào đó của chuyển mạch mềm, gồm có các cổng phương tiện
(MG) (chuyển mạch dữ liệu thoại giữa các mạng khác nhau) và các cổng báo hiệu
(SG) (chuyển dữ liệu báo hiệu cuộc gọi giữa các mạng khác nhau). Điển hình là
mạng IP được sử dụng để xử lí dữ liệu thoại. Mạng IP cũng giống như mạng Internet
công cộng, ngoại trừ việc cung cấp chất lượng dịch vụ cho dữ liệu thoại, thường
được thực hiện với công nghệ IP qua ATM (IP over ATM).
Hầu hết Softswitch được triển khai hỗ trợ ở các tổng đài cấp 4 (Toll), cấp 5
(tổng đài nội hạt) và các dịch vụ giá trị gia tăng có liên quan. Với sự phát triển của
kinh tế, Internet và thương mại điện tử, các yêu cầu dịch vụ từ các nhà điều hành
mạng, các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP), các nhà cung cấp dịch vụ mạng
(NSP) và các nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng (ASP) đang hợp nhất. Khả năng tích
hợp thông tin và các dịch vụ qua các mạng khác nhau làm cho chuyển mạch mềm
thu hút các thương doanh và các ứng dụng.

2.2 Khái niệm
Softswitch (chuyển mạch mềm) là khái niệm tương đối mới, xuất hiện lần đầu
tiên vào khoảng năm 1995. Hiện nay, khái niệm về chuyển mạch mềm có nhiều khái
niệm khác nhau, tùy thuộc vào từng hãng viễn thông.

ISC là tổ chức đại diện cho các nhà đứng đầu công nghệ, các nhà sản xuất thiết
bị viễn thông ITU và IETF. ISC định nghĩa chuyển mạch mềm là tập hợp các công
nghệ cho phép các dịch vụ viễn thông thế hệ mới dựa trên các tiêu chuẩn mở. Đây là
điểm khác biệt so với mô hình truyền thông các dịch vụ, điều khiển cuộc gọi và
phần cứng truyền tải là độc quyền.
Theo hãng Mobile IN, chuyển mạch mềm là ý tưởng về việc tách phần cứng
mạng ra khỏi phần mềm mạng.
Theo hãng Nortel, chuyển mạch mềm chính là thành phần quan trọng nhất của
mạng thế hệ mới. Chuyển mạch mềm là một phần mềm theo mô hình mới, có thể
thực hiện những chức năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống.
Chuyển mạch mềm có thể tích hợp thông tin thoại, số liệu và video. Nó có thể phiên
dịch giao thức giữa các mạng khác nhau.
Theo CopperCom, chuyển mạch mềm là tên gọi dùng cho phương pháp tiếp
cận mới trong chuyển mạch thoại, có thể giúp giải quyết được các thiếu sốt của các
chuyển mạch trong các tổng đài nội hạt truyền thống.
Thực chất của khái niệm chuyển mạch mềm chính là phần mềm thực hiện chức
năng xử lí cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch, có khả năng truyền tải nhiều loại
thông tin với các giao thức khác nhau. Chức năng xử lí cuộc gọi bao gồm: Định
tuyến cuộc gọi và quản lí, xác định và thực thi các đặc tính cuộc gọi.
Theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng chuyển mạch vật lí được thực
hiện bởi cổng phương tiện (MG), còn xử lí cuộc gọi là chức năng của bộ điều khiển
cổng phương tiện (MGC). Hai chức năng này là một giải pháp tốt nhất vì:
-

Cho phép có một giải pháp phần mềm chung đối với việc xử lí cuộc gọi. Và
phần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạng
chuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói (áp dụng được với các dạng gói
và các môi trường truyền dẫn khác nhau).

-

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

-

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

Nói chung lại, Softswitch là:
-

Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói (như VoIP) và
không chuyển mạch trực tiếp các cuộc gọi PSTN (mặc dù có thể hỗ trợ đầu
cuối tương tự như điện thoại thông thường).

-

Phần mềm hệ thống chạy trên máy chủ có kiến trúc mở (Sun, Intel…).

-

Có giao diện lập trình mở .

-

Hỗ trợ đa dịch vụ từ thoại, fax, cuộc gọi video đến tin nhắn…
Thuật ngữ Softswitch được sử dụng như một tên sản phẩm của thành phần

chính thực hiện kết nối cuộc gọi như Call Agent hay bộ điều khiển cổng phương tiện
MGC.

2.3 Lợi ích của Softswitch
Softswitch trong mạng NGN giúp cho việc thực hiện, khai thác, vận hành bảo
dưỡng mạng một cách dễ dàng, hiệu quả. Sau đây là các lợi ích đối với các nhà khai
thác dịch vụ và người sử dụng.
• Doanh thu
Công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch thế hệ mới cho ra đời những dịch
vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới với nhiều ứng dụng thoại, số liệu và video. Các
dịch vụ mới này hứa hẹn sẽ đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với các dịch vụ
thoại truyền thống. Hội thảo IP cũng như IP- Centrex là các dịch vụ cao cấp mới mô
phỏng các tính năng của điện thoại truyền thống bằng công nghệ IP. Các nhà cung

cấp dịch vụ Internet (ISP) có thể sử dụng Softswitch để xây dựng nhiều dịch vụ có
tính năng thoại. Cấu trúc phân tán vốn thuộc về bản chất của chuyển mạch mềm và
sẽ vẫn cho phép mạng thoại phát triển vì các nhà cung cấp vẫn có thể thêm các dịch
vụ khi nào và tại đâu họ muốn.
• Thời gian triển khai ngắn
Không chỉ có việc triển khai dịch vụ mới được nhanh chóng hơn, mà cả việc
cung cấp các dịch vụ sau đó hay nâng cao dịch vụ cũng trở nên nhanh chóng không
kém, do các dịch vụ được cung cấp thông qua các phần mềm.
Ngoài ra nhà khai thác mạng có thể mua một dịch vụ mới từ nhà cung cấp thứ
ba để triển khai nhanh chóng dịch vụ khách hàng yêu cầu. Đây chính là một trong
những đặc điểm khác biệt của mạng thế hệ mới NGN mà các mạng hiện tại không
có.
• Khả năng thu hút khách hàng
Công việc kinh doanh cũng như cuộc sống của khách hàng sẽ được trợ giúp rất
nhiều bởi mạng thế hệ mới, chính vì vậy khách hàng sẽ lệ thuộc nhiều hơn vào các
nhà cung cấp dịch vụ, điều đó làm giảm bớt nguy cơ biến động trong kinh doanh của
các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà cũng cấp dịch vụ có thể sử dụng công nghệ
Softswitch để cho phép các khách hàng lựa chọn và kiểm soát các dich vụ thông tin
do mình sử dụng. Bên cạnh đó, việc đưa vào sử dụng chuyển mạch mềm còn giới
thiệu với khách hàng nhiều dịch vụ mới hấp dẫn.
• Giảm chi phí xây dựng mạng
Chi phí xây dựng cho các hệ thống sử dụng chuyển mạch mềm là chi phí cho
phần mềm, không theo kiểu chi phí cho các cơ cấu chuyển mạch kênh trước đây. Do
đó không đòi hỏi phải có vốn đầu tư ban đầu lớn mà chi phí xây dựng sẽ tăng tuyến
tính theo nhu cầu và số lượng khách hàng. Các nhà khai thác có thể khởi đầu phục

vụ cho một số lượng nhỏ khách hàng nhưng vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ thông
qua các nhà khai thác lớn hơn. Đây là điểm khác biệt vì chuyển mạch truyền thống
luôn được thiết kế với tập tính năng và quy mô lớn hơn nhiều so với số lượng khách
hàng và nhu cầu dịch vụ thực tế.
• Giảm chi phí điều hành
Mạng thế hệ mới Softswitch cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soạt
quá trình sử dụng dịch vụ của mình nên đã giúp cho công việc của các nhà điều hành
mạng được giảm đi một phần. Hơn nữa, khi sử dụng chuyển mạch mềm sẽ không
còn các tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành. Các
chuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán trong mạng và được điều khiển
bởi các giao diện thân thiện với người dùng.
• Sử dụng băng thông một cách hiệu quả
Với mô hình truyền thông, hệ thống chuyển mạch sẽ thiết lập một kênh dành
riêng cho người gọi và người được gọi trong cuộc gọi thông thường. Và kênh này sẽ
không được sử dụng cho mục đích nào khác trong suốt quá trình kết nối. Tuy nhiên
TDM cho phép truyền nhiều kênh trên một trung kế nhưng kênh dành riêng vẫn sử
dụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức yêu cầu thực tế vì tồn tại nhưng khoảng lặng
trong quá trình đàm thoại. Khi đưa mạng thế hệ mới vào sử dụng, do mạng IP được
sử dụng nên đã tận dụng được ưu điểm sử dụng băng thông hiệu quả.
• Quản lí mạng hiệu quả
Đó là do Softswitch cho phép giám sát và điều chỉnh hoạt động mạng theo thời
gian thực đồng thời có thể nâng cấp hay thay đổi cấu hình mạng từ xa. Điều này
giúp cho các nhà điều hành quản lý mạng hiệu quả hơn.
• Cải thiện dịch vụ

Với khả năng cung cấp dịch vụ một các dễ dàng đã giúp cho Softswitch nhanh
chóng được chấp nhận. Bằng cách lắp đặt thêm một máy chủ ứng dụng riêng mới
(còn gọi là nâng cấp phần mềm chuyển mạch Softswitch) hay triển khai thêm một
module của nhà cung cấp thứ 3, các nhà khai thác có thể cung cấp các dịch vụ mới
nhanh chóng hơn và giá thấp hơn so với chuyển mạch truyền thống. Ngoài ra
chuyển mạch mềm còn hỗ trợ nhiều tính năng giúp nhà khai thác phân biệt dịch vụ
cho từng khách hàng riêng lẻ.
• Tiết kiệm không gian đặt thiết bị
Softswitch cho phép ứng dụng được thực thi bất cứ khu vực nào trên mạng.
Mạng có thể được sắp xếp sao cho các mày chủ được bố trí gần những nơi mà nó
thật sự là tài nguyên quan trọng. Các ứng dụng và tài nguyên có nhiệm vụ cung cấp
các dịch vụ và tính năng mới không nhất thiết phải đặt tại cùng một nơi trên mạng.
Hơn thế nữa các thành phần của mạng NGN, đặc biệt là các MGC sử dụng
chuyển mạch mềm Softswitch có kích thước nhỏ và có tính phân tán nên không gian
đặt thiết bị cũng gọn hơn.
• Cung cấp môi trường tạo lập dịch vụ mềm dẻo
Do dịch vụ được tạo ra nhờ phầm mềm nên môi trường tạo lập dịch vụ mới
được linh hoạt.
• An toàn đầu tư vốn
Do mạng NGN hoạt động trên nền hạ tầng cơ sở có sẵn nên các nhà khai thác
vẫn tiếp tục sử dụng mạng truyền thống đồng thời triển khai nhưng dịch vụ mới.
Điều này giúp nhà khai thác vừa thu hồi vốn đầu tư vào mạng cũ vừa thu lợi nhuận
từ dịch vụ do mạng mới cung cấp.
Ngoài những ưu điểm kể trên thì chuyển mạch mềm còn cho phép khách hàng
có được chất lượng dịch vụ của thông tin thoại, số liệu, video qua đường dây điện

thoại hiện vốn có của mình (cùng với đầu cuối thông minh) mà không cần quan tâm
tới kiến trúc hạ tầng mạng. Các hệ thống chuyển mạch tích hợp được với các thành
phần mạng khác nhằm cung cấp các dịch vụ phức tạp, cao cấp cho phép điều khiển
cuộc gọi đa giao thức và hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện.
Bên cạnh việc ứng dụng các chức năng của điện thoại truyền thống trên một
mạng IP chi phí thấp hơn nhiều, chuyển mạch mềm cho phép cho phép các nhà cung
cấp xác lập, triển khai và điều hành các dịch vụ mới, tính toán mức độ sử dụng các
dịch vụ đó để tính cước khách hàng của hai hệ thống trả sau hay trả trước. Bằng
cách sử dụng các giao diện lập trình mở (API) trong chuyển mạch mềm, các nhà
phát triển có thể được tích hợp dịch vụ mới hay thêm các máy chủ mới dễ dàng. Các
nhà khai thác cũng có thể truy nhập tới các danh mục có sẵn để hỗ trợ cho các dịch
vụ nhận dạng cuộc gọi ( Caller – ID) hay chuông có chọn lọc (Selective Ringing).

2.4 Vị trí của Softswitch trong NGN
Do có chức năng xử lí cuộc gọi (Call Control) nên vị trí tương ứng của
Softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN là ở lớp điều khiển.

Hình 2.3 Mô hình phân lớp
2.5 Kiến trúc và các thành phần của Softswitch
2.5.1 Kiến trúc
Kiến trúc Softswitch có thể được chia thành các mặt phẳng phần mềm như sau
(Hình 2.4). Các mặt bằng này thể hiện sự phân chia giữa các thực thể chức năng

trong mạng. Có 4 mặt bằng chức năng riêng biệt được thực hiện bởi Softswitch để
mô tả chức năng của mạng đầu cuối đến đầu cuối:
-

Mặt phẳng truyền tải

-

Mặt phẳng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu

-

Mặt phẳng dịch vụ và ứng dụng

-

Mặt phẳng quản lý

Hình 2.4 Kiến trúc của chuyển mạch mềm
a. Mặt phẳng truyền tải
Thực hiện xử lý và truyền tải các bản tin báo hiệu cuộc gọi, cuộc gọi và thiết
lập phương tiện qua mạng. Cơ chế truyền tải được sử dụng dựa trên bất kì công nghệ
nào phù hợp với các tiêu chuẩn SS7, ANSI hoặc ITU. Nhìn từ ngoài mạng, mặt
phẳng này giống như lớp truy nhập có thể vào để sử dụng các dịch vụ điều khiển

cuộc gọi. Các thiết bị và chức năng của mặt phẳng này được điều khiển bởi các chức
năng trong mặt phẳng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu.
Mặt phẳng truyền tải có thể chia thành 3 miền:
-

Miền truyền tải IP.

-

Miền tương tác (Interworking).

-

Miền truy nhập không IP.

• Miền truyền tải IP
Miền này bao gồm:
-

Mạng đường trục truyền tải và định tuyến/ trường chuyển mạch.

-

Các thiết bị như: Các bộ định tuyến và các chuyển mạch.

-

Các thiết bị cung cấp các cơ chế chất lượng dịch vụ (QoS) và các chính sách
truyền tải thuộc về miền này.

• Miền tương tác
Gồm có các thiết bị thực hiện biến đổi báo hiệu hoặc phương tiện nhận được từ
các mạng ngoài và có thể gửi đến cho các thực thể trong mạng. Chẳng hạn như,
cổng báo hiệu SG (biến đổi báo hiệu giữa các mạng truyền tải và phương tiện khác
nhau) và cổng tương tác IWG (tương tác báo hiệu trên cùng một lớp truyền tải
nhưng giao thức khác nhau).
• Miền truy nhập không IP
Ứng dụng cơ bản đối với các thiết bị đầu cuối không IP và các mạng vô tuyến
truy nhập tới mạng VoIP. Gồm có: Các cổng truy nhập AG hoặc các cổng thường trú
RG cho các thiết bị hoặc máy điện thoại không IP, các thiết bị ISDN, các thiết bị
truy nhập tích hợp (IAD) cho mạng DSL, module cáp/bộ tương thích thiết bị đa

phương tiện (MTA) cho các mạng HFC và các cổng phương tiện cho mạng truy
nhập vô tuyến di động GSM/3G.

b. Mặt phẳng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu
Thực hiện điều khiển các thành phần cơ bản của mạng, đặc biệt là các thành
phần trong mặt phẳng truyền tải. Mặt phẳng này là trái tim của hệ thống, thực hiện
xử lí cuộc gọi và báo hiệu, cụ thể như: Xử lí các yêu cầu của thuê bao để thiết lập và
giải phóng kênh thoại, thực hiện điều khiển cuộc gọi dựa trên cơ sở các bản tin báo
hiệu nhận được, điều khiển các thành phần trong mặt phẳng truyền tải, đảm bảo việc
biên dịch số và định tuyến theo các con số danh bạ…
Mặt phẳng này gồm có các thiết bị như: Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC
hay Call Agent hoặc bộ điều khiển cuộc gọi, Gatekeeper và các máy chủ LDAP.
c. Mặt phẳng dịch vụ và ứng dụng
Cung cấp việc điều khiển chức năng và thực thi của máy chủ đặc tính và các
ứng dụng khác như các mạng thông minh, tức là cung cấp các dịch vụ khác nhau tới
thuê bao. Các thiết bị trong mặt phẳng này điều khiển luồng cuộc gọi dựa trên chức
năng thực thi dịch vụ và đạt được điều này nhờ việc trao đổi thông tin với các thiết
bị khác trong mặt phẳng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu. Ngoài ra, mặt phẳng này
cũng thực hiện việc điều khiển các thành phần mạng đặc biệt như các máy chủ
phương tiện, thực hiện các chức năng hội nghị, IVR, xử lí âm báo.
Mặt bằng này bao gồm các thiết bị như: Các máy chủ ứng dụng và các máy
chủ đặc tính.
d. Mặt phẳng quản lí