Chương 1 : Tổng quan mạng NGN Lớp truy nhập: được triển khai gồm một Media Gateway kết nối với mạng PSTN phục vụ cho dịch vụ VoIP và bộ BRAS kết nối trực tiếp với thiết bị DSLAM-HUB với khả năng chuyển mạch 10Gb/s, sử dụng công nghệ xDSL, có thể hỗ trợ các kết nối ADSL, SHDSL. Với hạ tầng xDSL này, VNPT đã cung cấp các dịch vụ truy nhập Internet băng rộng Mega VNN tại nhiều tỉnh thành. Lớp truyền tải : gồm 3 nút trục quốc gia đặt tại Hà Nội, Tp HCM và Đà Nẵng và 11 nút vùng đặt tại các tỉnh thành trọng điểm khác với băng thông các tuyếb trục và vùng là STM-1 155Mb/s dựa trên truyền dẫn SDH. Hiện tại băng thông tuyến trục đã nâng cấp lên STM-16 ( 2.
Lớp điều khiển: Gồm hai softswitch HiQ9200 đặt tại Hà Nội và Hồ Chí Minh. Hệ thống softswitch bao gồm các chức năng về điều khiển hệ thống mạng, cung cấp các giao diện mở để dễ dàng cho việc phát triển các ứng dụng dịch vụ, hỗ trợ nhiều loại giao thức điều khiển khác nhau như MGCP, H. Hệ thống các Server ứng dụng, tùy theo từng loại hình dịch vụ Server ứng dụng có thể đặt tập trung hoặc phân tán. Bên cạnh đó hệ thống quản lý mạng tập trung và hệ thống tính cước tập trung góp phần quan trọng trong quản lý, vận hành và điều hành mạng.
Lớp dịch vụ : VNPT cung cấp một loạt các dịch vụ : dịch vụ thẻ trả trước 1719, dịch vụ 1800, 1900, và nhiều dịch vụ gia tăng khác. 10 Đồ án tốt nghiệp Chương 2 : Chuyển mạch mềm Chương 2 : CHUYỂN MẠCH MỀM 2.1 Sự ra đời của chuyển mạch mềm : Trong tương lai, mạng thế hệ mới sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng là mạng gói. Vì thế việc chuyển từ mạng viễn thông hiện tại lên mạng thế hệ mới phải trải qua nhiều giai đoạn. Do PSTN hiện tại vẫn hoạt động tốt và dịch vụ nó cung cấp khá tin cậy nên việc chuyển cả mạng truy nhập và mạng lõi của PSTN thành mạng gói là rất tốn kém.
Để tận dụng sự hoạt động tốt của PSTN và ưu điểm của chuyển mạch gói, cấu hình mạng NGN bao gồm chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói như trong hình sau : Hình 2.1 : Cấu trúc mạng NGN Theo hình trên, tổng đài lớp 5 hay tổng đài nội hạt dung chuyển mạch kênh ( circuit-switch local-exchange ) ( thể hiện qua phần mạng PSTN ) vẫn được sử dụng. Như đã biết , phần phức tạp nhất trong những tổng đài này chính là phần mềm dùng để điều khiển quá trình xử lý cuộc gọi. Phần mềm này chạy trên một bộ xử lý chuyên dụng được tích hợp sẵn với phần cứng vật lý chuyển mạch kênh. Hay nói cách khác phần mềm sử dụng trong các tổng đài nội hạt phụ thuộc vào phần cứng của tổng đài.
Điều này gây khó khăn cho việc tích hợp mạng PSTN và mạng chuyển mạch gói khi xây dựng NGN – là mạng dựa trên cơ sở mạng gói. 11 Đồ án tốt nghiệp Chương 2 : Chuyển mạch mềm Một giải pháp có thể thực thi là tạo ra một thiết bị lai ( hybrid ) có thể chuyển mạch thoại ở cả dạng kênh và gói với sự tích hợp của phần mềm xử lý cuộc goi. Điều này được thực hiện bằng cách tách riêng chức năng xử lý cuộc gọi khỏi chức năng chuyển mạch vật lý. Thiết bị đó chính là MGC sử dụng chuyển mạch mềm Softswitch.
Hay chuyển mạch mềm Softswitch chính là thiết bị thực hiện việc xử lý cuộc gọi trong mạng NGN.2 Khái niệm về chuyển mạch mềm : Chuyển mạch mềm (softswitching) là khái niệm tương đối mới, xuất hiện lần đầu tiên vào khoảng năm 1995. Bản thân khái niệm chuyển mạch mềm đã gây nhiều tranh cãi, bởi nhiều nhà cung cấp thiết bị khẳng định sản phẩm của họ đã hỗ trợ chuyển mạch mềm, trong khi thực tế không hoàn toàn như vậy. Như vậy, chuyển mạch mềm là gì? Nói một cách ngắn gọn chuyển mạch mềm là: - Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói (như VoIP chẳng hạn), và không chuyển mạch trực tiếp các cuộc gọi PSTN (mặc dù có thể hỗ trợ các đầu cuối analog như máy điện thoại thông thường). - Phần mềm hệ thống chạy trên các 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.
Như vậy, các hệ thống chuyển mạch mềm đã thực hiện gói hoá các cuộc gọi. Đây là một bước phát triển quan trọng của công nghệ chuyển mạch, sau khi việc số hoá thoại đã được thực hiện trong các tổng đài điện tử khoảng 30 năm trước đây. Về mặt vật lý, những hệ thống phần cứng hoàn toàn đóng của các nhà cung cấp tổng đài đã không còn được tái sử dụng. Thay vào đó là các máy chủ kiến trúc mở, với các giao diện chuẩn, chạy các hệ điều hành thông dụng như Solaris, Linux, Windows NT, Windows 2000.
được dùng làm nền tảng cho hệ thống. Cấu trúc mở, phân tán trên nhiều máy chủ khác nhau tại nhiều địa điểm khác nhau trên mạng, khả năng mở rộng nâng cấp tốt, chi phí đầu tư ban đầu và chi phí trên một thuê bao thấp, hỗ trợ đa dịch vụ trên nền mạng gói, hỗ trợ giao diện lập trình chuẩn. đó là những ưu điểm của các hệ thống chuyển mạch mềm. Việc triển khai mạng chuyển mạch mềm sẽ cho phép tích hợp mạng, sử dụng một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất cho mọi dịch vụ, thoại, thông điệp hay dữ liệu.
Chi phí vận hành bảo dưỡng mạng sẽ giảm đáng kể do khả năng quản lý tập trung tốt.3 Các thành phần chính của chuyển mạch mềm : Thành phần chính của chuyển mạch mềm Softswitch là Media Gateway Controller ( MGC ). Bên cạnh đó còn có các thành phần khác hỗ trợ hoạt động như Signalling Gateway ( SG ), Media Gateway ( MG ), Media Server ( MS ), Application Server ( AS ). 12 Đồ án tốt nghiệp Chương 2 : Chuyển mạch mềm Trong đó MG là thành phần nằm trên lớp Media Layer, SG nằm cùng lớp với MGC, MS và AP nằm trên lớp Application và Service Layer. Cách kết nối thành phần trên thể hiện ở hình sau : Hình 2.2 Kết nối MGC với các thành phần khác MGC chính là thành phần chính của chuyển mạch mềm, và cũng thường được gọi là Softswitch, hay Call Agent.
Các chức năng chính của MGC được thể hiện trong hình sau : Hình 2.3 Chức năng của MGC 13 Đồ án tốt nghiệp Chương 2 : Chuyển mạch mềm CA-F và IW-F là 2 chức năng con của MGC-F. CA-F được kích hoạt khi MGC- F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi. Và IW-F được kích hoạt khi MGC-F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau. Riêng thực thể chức năng Inter- operator Manager có nhiệm vụ liên lạc, trao đổi thông tin giữa các MGC với nhau MGC có nhiệm vụ tạo cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác bao gồm PSTN, SS7, IP.
Các chức năng chính của MGC : - Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên một MG. - Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của MG, SG - Trao đổi bản tin cơ bản giữa 2 MG-F. - Xử lý bản tin SS7 ( Khi sử dụng SIGTRAN ). - Xử lý bản tin liên quan QoS.
- Phát hoặc nhận bản tin báo hiệu. - Tương tác với AS-F để cung cấp dịch vụ hay đặc tính cho người sử dụng. - Có thể quản lý các tài nguyên mạng ( port, băng tầng. Các giao thức MGC có thể sử dụng : - Để thiết lập cuộc gọi : H.
- Điều khiển MG : MGCP, Megaco/H. - Điều khiển SG : SIGTRAN ( SS7). - Để truyền thông tin : RTP, RTCP.4 Giao thức sử dụng giữa các thành phần 14 Đồ án tốt nghiệp Chương 2 : Chuyển mạch mềm 2.4 Chất lượng dịch vụ QoS : 2.1 Tổng quan Chất lượng dịch vụ (Quality of service) gọi tắt là QoS dành cho các gói tin thoại và hình ảnh bao gồm các tính năng dùng để giám sát chất lượng truyền tin như giám sát độ trễ và giám sát hiện tượng mất gói tin nhưng không ảnh hưởng đến đường truyền dữ liệu trên mạng. Theo ITU thì QoS được định nghĩa là: một tập các yêu cầu về chất lượng đối với các hoạt động tổng thể chung của một hay nhiều đối tượng.
Các tham số QoS miêu tả tốc độ và độ tin cậy của truyền số liệu, ví dụ: thông lượng, trễ, tỉ lệ lỗi. Chất lượng dịch vụ (QoS) có vai trò quan trọng quyết định lớn đến sự thành công trong việc phát triển hệ thống VoIP. Các yếu tố dẫn đến sự sút kém trong chất lượng bao gồm độ trễ (latency), độ trượt (jitter), mất gói, và tiếng vọng trên đường truyền. Khả năng cung cấp các cuộc gọi VoIP chất lượng cao cùng với cấu hình các tham số phần cứng và phần mềm khác nhau của mạng đảm bảo sự hài lòng của khách hàng.Trong một hệ thống VoIP, QoS phụ thuộc vào cuộc gọi được thiết lập như thế nào.
Các vấn đề về thiết bị điện thoại và công nghệ máy chủ phải được quan tâm nhiều hơn. Bản thân mạng phải luôn sẵn sàng cho VoIP và các thiết bị cuối cần phải được điều khiển thích hợp với QoS. Để thiết lập được một mạng VoIP chất lượng cao cần có hiểu biết sâu về các nội dung cơ bản của QoS, như là độ trễ, độ trượt, hiện tượng mất gói và tiếng vọng. Mỗi một môi trường xác định cần có một chiến lược phát triển riêng cho mỗi vấn đề phát triển tiềm năng, và cần phải giải quyết chúng.
Mục tiêu cuối cùng của thông tin bằng VoIP là cung cấp dịch vụ tin cậy, chất lượng cao, giá thành thấp,.Tuy nhiên hiện nay mạng VoIP chưa đảm bảo được độ tin cậy, trước tiên do giới hạn về băng thông. Ba yếu tố quyết định chất lượng dịch vụ mạng IP là mất gói, trễ, jitter. Tiêu chí thiết kế là phải đảm bảo độ trễ của VoIP là 150 mili-giây. Tại mức này, độ trễ của gói tin thoại hầu như sẽ không thể hiện rõ nét trên loa người nghe.
Để thực hiện được như vậy, cần phải thiết lập hàng đợi của các gói tin vận hành theo cơ chế thời gian thực (Real Time) bằng các kỹ thuật như weighted round robin, weighted fair và strict priority. Trong đó weighted Fair Queuing (WFQ) là một phương pháp sắp xếp hàng đợi tối ưu.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng VoIP Trễ cơ bản (latency/delay) Trễ cơ bản (gọi tắt là trễ) là yếu tố quan trọng đầu tiên ảnh hưởng đến chất lượng của VoIP.