Luận văn: Mạng thế hệ sau (NGN) và công nghệ chuyển mạch mềm Softswitch

Tìm hiểu về Mạng Thế Hệ Sau NGN và công nghệ chuyển mạch mềm, kiến trúc hệ thống, ưu điểm vượt trội trong truyền thông đa phương tiện hiện đại.

• Tác giả: Trịnh Văn Quý
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Thức Hải
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Mạng Thế Hệ Sau (NGN) & Công Nghệ Chuyển Mạch Mềm
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái Niệm Và Đặc Điểm Của Mạng Thế Hệ Sau NGN

Mạng Thế Hệ Sau (NGN - Next Generation Network) là một khái niệm mới mẻ xuất hiện vào cuối những năm 90, được phát triển dựa trên các yêu cầu công nghệ, thị trường và nhu cầu của người sử dụng. NGN đại diện cho sự chuyển đổi từ các mạng truyền thống sang mạng dựa trên công nghệ gói IP. Khác với mạng PSTN truyền thẳng, NGN sử dụng một tổng đài duy nhất có cơ sở là công nghệ chuyển mạch mềm. Các tổ chức quốc tế như ITU (International Telecommunication Union) và ETSI (European Telecommunication Standard Institute) đã bắt đầu tiêu chuẩn hóa NGN để tạo ra định nghĩa thống nhất. Tại Việt Nam, khái niệm về NGN còn khá mới mẻ, mặc dù một số công ty lớn như Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam đã bắt đầu nghiên cứu và xây dựng hạ tầng NGN.

1.1. Định Nghĩa Và Các Đặc Điểm Chính

NGN là mạng viễn thông tích hợp các dịch vụ đa phương tiện, sử dụng công nghệ gói dữ liệu. Các đặc điểm chính bao gồm: nền tảng công nghệ IP, khả năng cung cấp dịch vụ đa dạng, tính linh hoạt cao trong quản lý tài nguyên mạng, và khả năng tương thích ngược với các mạng cũ.

1.2. Yêu Cầu Và Cấu Trúc Phân Lớp

NGN đặt ra các yêu cầu về chất lượng dịch vụ, bảo mật dữ liệu, và khả năng mở rộng. Cấu trúc phân lớp của NGN gồm lớp vận chuyển (Transport Layer), lớp điều khiển (Control Layer), và lớp dịch vụ (Service Layer), giúp tách biệt các chức năng để nâng cao hiệu suất.

II. Công Nghệ Chuyển Mạch Mềm Softswitch Trái Tim Của NGN

Softswitch là công nghệ cách mạng trong lĩnh vực chuyển mạch viễn thông, được xem là trái tim của NGN. Khác với các tổng đài điện tử truyền thống, Softswitch là một thiết bị chuyển mạch dựa trên phần mềm chạy trên nền kiến trúc máy tính mở, chuyên xử lý các cuộc gọi sử dụng công nghệ gói như VoIP và video hội nghị IP. Softswitch không chuyển mạch trực tiếp các cuộc gọi TDM, mà thay vào đó, nó điều khiển và quản lý các gateway. Khái niệm Softswitch còn rất mới, mới chỉ phổ biến trong vài năm gần đây. Không có định nghĩa cụ thể và thống nhất về Softswitch, mỗi nhà sản xuất có quan niệm riêng về sản phẩm này.

2.1. Chức Năng Chính Của Softswitch

Softswitch thực hiện nhiều chức năng quan trọng: quản lý thuê bao, đánh số gọi, chuyển mạch cuộc gọi, điều khiển media gateway, và cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng. Nó hoàn toàn có khả năng thay thế tổng đài nội hạt, tandem và các hệ thống truyền thống khác.

2.2. Lợi Ích Và Ứng Dụng

Softswitch mang lại nhiều lợi ích: giảm chi phí đầu tư, tăng linh hoạt trong triển khai dịch vụ, và tạo cơ hội cho các công ty nhỏ tham gia thị trường. Các ứng dụng chính bao gồm: dịch vụ VoIP, tích hợp voice và data, cung cấp dịch vụ viễn thông từ xa, và quản lý mạng thông minh.

III. Thành Phần Và Cấu Trúc Của Softswitch

Softswitch bao gồm nhiều thành phần chức năng phối hợp với nhau để thực hiện các nhiệm vụ chuyển mạch và điều khiển. Một trong những thành phần quan trọng nhất là Media Gateway Controller (MGC), có vai trò điều khiển các gateway vật lý. Tuy nhiên, một Softswitch hoàn chỉnh không chỉ có chức năng MGC, mà còn bao gồm các thành phần khác như bộ xử lý cuộc gọi, bộ quản lý dịch vụ, và bộ quản lý tài nguyên. Cấu trúc của Softswitch được thiết kế dựa trên kiến trúc máy tính mở, cho phép tích hợp dễ dàng các thành phần khác nhau từ các nhà cung cấp khác nhau. Sự khác biệt giữa Softswitch và chuyên mạch kênh truyền thống nằm ở chỗ: Softswitch chuyên xử lý công nghệ gói, có khả năng mở rộng cao, và dễ dàng nâng cấp.

3.1. Media Gateway Controller MGC Và Các Gateway

MGC là bộ điều khiển tập trung, quản lý các Media Gateway và điều khiển các yếu tố của cuộc gọi. Các Gateway bao gồm Voice Gateway (chuyển đổi giữa TDM và IP), Signaling Gateway (xử lý tín hiệu), và Media Gateway (xử lý dữ liệu phương tiện).

3.2. Máy Chủ Ứng Dụng Và Giao Thức Quản Lý

Application Server (AS) cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng. Các giao thức như H.323, SIP được sử dụng để quản lý cuộc gọi. Cấu trúc phân tán cho phép Softswitch xử lý lượng lớn cuộc gọi đồng thời một cách hiệu quả.

IV. Thị Trường Softswitch Và Các Sản Phẩm Tiêu Biểu

Cuộc cách mạng trong công nghệ Softswitch đã tạo ra cơ hội lớn cho các công ty tham gia thị trường mới mở. Trước đây, thị trường thiết bị chuyển mạch điện tử dung lượng lớn bị kiểm soát bởi một số hãng lớn tiếng. Tuy nhiên, với sự ra đời của Softswitch, các công ty nhỏ hơn nhưng linh hoạt hơn đã có cơ hội phát triển. Các công ty hoạt động trong lĩnh vực mạng, truyền số liệu, thậm chí các nhà cung cấp dịch vụ cũng có thể tham gia vào thị trường Softswitch đầy hứa hẹn này. Hiện nay, các sản phẩm Softswitch từ các nhà sản xuất khác nhau có đặc điểm khác nhau, nhưng đều hướng tới mục tiêu cung cấp một nền tảng mạnh mẽ, linh hoạt, và kinh tế cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông.

4.1. Xu Hướng Phát Triển Thị Trường

Softswitch được xem là công nghệ tương lai của viễn thông, thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu và sản xuất. Xu hướng phát triển hướng tới các nền tảng Softswitch mã nguồn mở, hỗ trợ nhiều giao thức, và khả năng tương thích cao.

4.2. Cơ Hội Và Thách Thức

Softswitch mở ra cơ hội phát triển mạnh mẽ cho ngành công nghiệp viễn thông. Các thách thức bao gồm: đảm bảo chất lượng dịch vụ, bảo mật an toàn, tương thích với các hệ thống cũ, và chuẩn hóa các tiêu chuẩn quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Trinh ba khái riệm về NŒN, các đặc điểm, tính chất, các yêu cầu đặt ra đối với NGN và cầu trúc phân lớp chức năng của NƠN, Chương 2: Chương này đi sầu nghiên cứu và trình bảy các thành phần của NGK Chương 3: Trình bảy về các giao thức báo hiện trong NGN. Chương 4: Trinh bảy các dịch vụ trong NGN và di vào phân tích, so sánh giữa NGN và mạng PSTN truyền thẳng Phần 2: Sau khi nghiên cứu tổng quan về mạng NƠN, phân nảy tập trung nghiên cửu di sâu vào công nghệ Sofiswitch, nó dược xeru như là trái Gin eda NGN. Phan nảy gồm các chương, Chương 5: Trình bày tổng quan vé Softswitch, céc dinh nghia của Softewiich, cáo lợi ch của Softswiteh, các loại dịch vụ và cáo loại kết nối được Softswitch hế trợ và các ủng dựng chính của Softswitch.

Chương 6 : Chương này đi vào nghiên cứu, trình bảy các thành phần chức năng trong Sofiswitch, so sánh giữa Softswitch với chuyên mạch kênh truyền thống Chương 7: Chương này trình bay những vấn đề về thị trường Sofswitch và đi vào nghiên cửu một sỏ sản phẩm Softswitch của một số hãng trên thế giới Chương 8: Từ những nghiên cứu Lổng quan vé cong nghé Sofiswitch và một SỐ sản phẩm cụ thể của các hãng, chương nảy đưa ra một cách tiếp cận trong việc thiét ké, x4y dung Softswitch. Luận vấn Thạc sĩ Khoa học. Trang 2 Trinh văn Quý Lớp Cao học CNTT 2003 Mạng thể hệ sau và Cổng nghệ chuyển mạch mềm.3 Xây dung Softswitch. Kết luận PHỤ LỤC A: TÀI LIỆU THAM KHẢO.

PHY LUC B: DANH SÁCH CÁC NHÀ CUNG CAP SOFTSWITCH. Luận vấn Thạc sĩ Khoa học. Trang 6 Trịnh văn Quý Lớp Cao học CNTT 2003. Mạng thể hệ sau và Cổng nghệ chuyển mạch mềm.

Trong thời gian làm luận văn vừa qua, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tinh của thây giáo GS-TS Nguyễn Thúc Hải, của một số anh era đồng nghiệp. Tác giá luận văn xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý bảu nảy. Trong một thời gian ngắn, khối lượng công việc khá lớn, hơn nữa hiểu bị: và kinh nghiện chưa nhiều, chắc rằng trong báo cáo này còn nhiều thiết sót, nhiều vấn dễ phải bỗ sung, sửa chữa. Tác giã rất mong nhận được nhiều sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn l Tl nội, tháng 10/2005 Trịnh văn Quý Luận vấn Thạc sĩ Khoa học. Trang 3 Trinh văn Quý Lớp Cao học CNTT 2003 Mạng thể hệ sau và Cổng nghệ chuyển mạch mềm. CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIET TAT Viết tắt Tiếng Ánh Tiếng Việt AGW | Access Gateway Cổng truy nhập. ALL ATM Adaption Layer Lớp tương thích ATM API Application Programming Interface | Giao diện lập trình ứng dung ATM Asynchronous ‘Transfer Mode "Phương thức truyền không đồng bộ BẠN Broadband Access Node Nút truy nhập băng rộng, BCE Bearer Control Function Chức nãng, diều khiên kẽnh mang BICC Bearer independent call control Giao thức điều khiến guộc gọi độc lập.

protocol với kênh mang BIWE — |HearerlnferWorking Lunelien Chức năng liên kết hoạt động kênh mang BNC Backbone Network Connection Kết nội mạng xương sống: CA Call Agent Trung tam cuộc gọi Œ Signalling System number 7 Hệ thống báo hiệu số 7 CPE Customer Premises Equipment Thiết bị tại nhà khách hang cc Call Control Điền khiến cuộc gọi Œ§-4 Capability Set 4 'Tập năng lực 4 CSM Customer Service Management | Quản lý dịch vụ khách bảng DPE Distributed Processing Mỗi trường xứ lý phân tân Environment DSL Digital Subscrible Line Đường thuê bao số DSLAM |DigialSubsoriberline Acces [Bộ ghép kênh try nhập đường đây Multiplexer thuê bao số DIMF — [Dual Tone Multiple Frequency Xung đa lầu EMS Element Management System Hệ thống quân lý các thành phần ETSI European Telecommunications Viện chuẩn hoá viễn thông châu Âu. Standards Institute +8 Feature Server Máy chủ chức năng, GK Gatckeeper Thiết bị điều khiển cuộc gọi với. H323 Luận vấn Thạc sĩ Khoa học. Trang 7 Trinh văn Quý Lớp Cao học CNTT 2003 Mang thể hệ sau và Công nghệ chuyển mạch mềm.

Internet POTS Plain Old Telephony System Hệ thống điện thoại thuần tuý có điển. PRI Primary Rate Interface Giao điện tốc độ cơ sở PSIN |Publie Swnehed Telaphone Mạng thoại chuyển mạch công cộng Network Qos Quality of Service Chất lương dịch vụ RAS Remote Access Service Dich vy tray nhập từ xa REC Request For Comments Các tiêu chuẩn của IETF RSVP | R esource Reservation Protocol | Giao thức dành riêng tải nguyễn RMI Remote Method Invocation Kich hoạt hàm từ xa RICP Realtime ‘Transport Control Giao thức điểu khiển truyền tải thời Đrolocol giam thực RIP Realtime Transport Protocol Giao thức tuyên Tải thời gian thực SCN Switched Circuit Network Mạng chuyến mạch SCE Service Creation\Development Chức năng kiến tạo phát triển dich vu Funclion SCF Service Control Function Chute n&ng diéu khién dich vụ SDL Synchronous Digital Llierachy Phân cấp số đồng bộ 8G Signaling Gateway Cổng, báo hiệu SGCP Simple ateway Conlrol Protoool - | iao thức điều khiên cổng don giãn SIP Session Initiation Protocol GHao thức khởi tạo phiên SRT Specialised Resource Function Chức năng tài nguyên đặc biệt SRP Special Resource Point Diễm tải nguyên đặc biệt S87 Signalling, System maunber 7 Hệ thống bảo hiệu số 7 SSE Service Switching Function Chức năng chuyên mạch dịch vụ SSP Service Switching Point Điểm chuyển mạch dịch vụ STP Service Transfer Point. Điểm chuyển tiếp dịch vụ TAPT Telephony Application Protocol | Giao diện giao thức ứng dụng hệ Interface théng thoai TCAP Transaction Capabilities Phân ứng dựng khả năng thực hiện Application Part Luận vấn Thạc sĩ Khoa học. Trang 2 Trịnh văn Quý Lớp Cao học CNTT 2003.

Mạng thể hệ sau và Cổng nghệ chuyển mạch mềm.1 Tỉnh chất cúa các dịch vụ trên NGN 4.2 Các dịch vụ mà NGN cung cấp 4.3 Kiến trúc dịch vu trong NGN 4.4 5o sánh giữa và mạng PSTN truyền thống. PHAN 2: CHUYEN MACH MEM (Softswitch). Chuong 5: Téng quan ve Softswitch.1 Dit van dé.2 Cac dink nghia ciia Softswitch .3 Cac loi ich ctia Softswitch.4 Các dịch vụ dược Softvwitch hỗ trợ.5 Các luại ¡ được Softswitch hỗ trợ.6 Các Gng dung chinh cia Softswitch 5.1 Ting dung làm 887 PRI Ciateway (giảm lãi Internet).2 Ung đựng tổng di packet tandem - - 53 5.3 Ung dung tổng đôi nội hạt - - 57 Chương 6: Các thành phần chức năng trong Softsvitch.6 So sinh giita Softswitch v3 chuyén mạch kênh truyền thống Chương 7: Thị trường SafLswitch 7.1 Thị trường của tống đài Softswitch 7.2 Sản phẩm Softewitch của một số hãng.1 Cisco BTS 10200 Softswitch.2 San phẩm của CommWorlss.3 San phẩm của SONUS NETW(‘ORKS Chương 8: Hướng tiến cận trong việc thiết kế và xây dựng Soltswitch.1 Thiét ké Softswitch 89 8.1 Các yêu cần chung đổi với Softswilch.2 Cac module cia Softswitch. - 91 Luận vấn Thạc sĩ Khoa học.

Trang 5 Trinh văn Quý Lớp Cao học CNTT 2003 Mạng thể hệ sau và Cổng nghệ chuyển mạch mềm. CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIET TAT Viết tắt Tiếng Ánh Tiếng Việt AGW | Access Gateway Cổng truy nhập. ALL ATM Adaption Layer Lớp tương thích ATM API Application Programming Interface | Giao diện lập trình ứng dung ATM Asynchronous ‘Transfer Mode "Phương thức truyền không đồng bộ BẠN Broadband Access Node Nút truy nhập băng rộng, BCE Bearer Control Function Chức nãng, diều khiên kẽnh mang BICC Bearer independent call control Giao thức điều khiến guộc gọi độc lập. protocol với kênh mang BIWE — |HearerlnferWorking Lunelien Chức năng liên kết hoạt động kênh mang BNC Backbone Network Connection Kết nội mạng xương sống: CA Call Agent Trung tam cuộc gọi Œ Signalling System number 7 Hệ thống báo hiệu số 7 CPE Customer Premises Equipment Thiết bị tại nhà khách hang cc Call Control Điền khiến cuộc gọi Œ§-4 Capability Set 4 'Tập năng lực 4 CSM Customer Service Management | Quản lý dịch vụ khách bảng DPE Distributed Processing Mỗi trường xứ lý phân tân Environment DSL Digital Subscrible Line Đường thuê bao số DSLAM |DigialSubsoriberline Acces [Bộ ghép kênh try nhập đường đây Multiplexer thuê bao số DIMF — [Dual Tone Multiple Frequency Xung đa lầu EMS Element Management System Hệ thống quân lý các thành phần ETSI European Telecommunications Viện chuẩn hoá viễn thông châu Âu.

Standards Institute +8 Feature Server Máy chủ chức năng, GK Gatckeeper Thiết bị điều khiển cuộc gọi với. H323 Luận vấn Thạc sĩ Khoa học. Trang 7 Trinh văn Quý Lớp Cao học CNTT 2003 Mạng thể hệ sau và Cổng nghệ chuyển mạch mềm. CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIET TAT Viết tắt Tiếng Ánh Tiếng Việt AGW | Access Gateway Cổng truy nhập.

ALL ATM Adaption Layer Lớp tương thích ATM API Application Programming Interface | Giao diện lập trình ứng dung ATM Asynchronous ‘Transfer Mode "Phương thức truyền không đồng bộ BẠN Broadband Access Node Nút truy nhập băng rộng, BCE Bearer Control Function Chức nãng, diều khiên kẽnh mang BICC Bearer independent call control Giao thức điều khiến guộc gọi độc lập. protocol với kênh mang BIWE — |HearerlnferWorking Lunelien Chức năng liên kết hoạt động kênh mang BNC Backbone Network Connection Kết nội mạng xương sống: CA Call Agent Trung tam cuộc gọi Œ Signalling System number 7 Hệ thống báo hiệu số 7 CPE Customer Premises Equipment Thiết bị tại nhà khách hang cc Call Control Điền khiến cuộc gọi Œ§-4 Capability Set 4 'Tập năng lực 4 CSM Customer Service Management | Quản lý dịch vụ khách bảng DPE Distributed Processing Mỗi trường xứ lý phân tân Environment DSL Digital Subscrible Line Đường thuê bao số DSLAM |DigialSubsoriberline Acces [Bộ ghép kênh try nhập đường đây Multiplexer thuê bao số DIMF — [Dual Tone Multiple Frequency Xung đa lầu EMS Element Management System Hệ thống quân lý các thành phần ETSI European Telecommunications Viện chuẩn hoá viễn thông châu Âu. Standards Institute +8 Feature Server Máy chủ chức năng, GK Gatckeeper Thiết bị điều khiển cuộc gọi với. H323 Luận vấn Thạc sĩ Khoa học.

Trang 7 Trịnh văn Quý Lớp Cao học CNTT 2003. Mạng thể hệ sau và Cổng nghệ chuyển mạch mềm. MỤC LỤC LỞI NÓI ĐẦU. CÁC THUẬT NGỮ ATU VIET TAT.

DANIT SÁCH CÁC THÌNH VẼ PHAN I: MẠNG LHÉ HỆ SAU. Chuwmg 1: Tổng quan về mạng thế hệ 1.1 Khải niệm NGN .1 Sựra đới của NGN 1.2 Đinh nghĩa NGH.2 Đặc điểm của NGN: 1.3 Các tính chất của NG? 1.4 Các yêu cầu được đặt ra iv 1.5 Cấu trúc phân lớp chức năng Chương 2: Các thành phần trong NG) 2.1 Thiét bi Softswitch.2 Cẵng truyền thông, 1.3 Công truy nhị 1.5 Mang true IP Chương 3: Các giao thức báo hiệu trong NGN.5 MGCP: Media Gateway Control Protocol. Chương 4: Các dịch vụ trên NGN. Luận vấn Thạc sĩ Khoa học.

Trang 4 Trinh văn Quý Lớp Cao học CNTT 2003 Mạng thể hệ sau và Cổng nghệ chuyển mạch mềm. GSM Global System for Mobile Hé thang (héng lin di déng toan cau communications GUL Graphics User Interface Giao điện để hoa người ding IITTP_ |HyperTextTramsportProtoeol Giao thức truyền tãi siêu văn bản HIML | Hyperfext Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản. IAD Integrated Aceess Device Thiết bị truy nhập tích hợp.