Đồ án Tổng quan chuyển mạch mềm và giải pháp của các hãng

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục Nguyễn Ngọc Quang, D01VT 1 MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ............................................................................................................... 1 LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................................. 4 PHẦN I. TỔNG QUAN CHUYỂN MẠCH MỀM ........................................................................ 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI ................................................................ 6 1.1 Định nghĩa ................................................................................................................................ 6 1.2 Động cơ xuất hiện mạng thế hệ mới ......................................................................................... 7 1.3 Đặc điểm của NGN................................................................................................................... 8 1.4 Cấu trúc NGN ........................................................................................................................... 8 1.5 Các thành phần của NGN ....................................................................................................... 10 1.6 Các dịch vụ mạng thế hệ mới ................................................................................................. 12 1.7 Giải pháp xây dựng mạng thế hệ mới của ngành ................................................................... 15 1.7.1 Giải pháp xây dựng NGN trên cơ sở mạng hiện tại ............................................................ 15 1.7.2 Giải pháp xây dựng NGN hoàn toàn mới ............................................................................ 16 1.7.3 Nhận xét và đánh giá ........................................................................................................... 16 CHƯƠNG 2. CHUYỂN MẠCH MỀM ......................................................................................... 17 2.1 Tại sao cần có công nghệ chuyển mạch mềm ........................................................................ 18 2.2 Sự ra đời của chuyển mạch mềm ............................................................................................ 20 2.3 Khái niệm về chuyển mạch mềm ........................................................................................... 23 2.4 Lợi ích của softswitch đối với các nhà khai thác và người sử dụng ....................................... 24 2.5 Thiết lập cuộc gọi trong chuyển mạch mềm........................................................................... 29 2.5 So sánh chuyển mạch mềm với chuyển mạch kênh. .............................................................. 29 2.5.1 Đặc tính chuyển mạch ......................................................................................................... 29 2.5.2 Cấu trúc hai mạng có sự khác biệt ....................................................................................... 32 2.5.3 Quá trình xử lý cuộc gọi ...................................................................................................... 33 2.5.3.1 Cuộc gọi chuyển mạch kênh .............................................................................................. 33 2.5.3.2 Cuộc gọi chuyển mạch mềm ............................................................................................ 34 2.6 Các ứng dụng chính ................................................................................................................ 37 2.6.1 Ứng dụng làm SS7 PRI Gateway (giảm tải Internet) .......................................................... 37 2.6.2 Ứng dụng tổng đài Packet tandem ....................................................................................... 39 2.6.3 Ứng dụng tổng đài nội hạt ................................................................................................... 42 2.7 Vị trí của softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN ....................................... 43 CHƯƠNG 3. KIẾN TRÚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA SOFTWITCH ............................... 44 3.1 Kiến trúc chuyển mạch mềm. ................................................................................................. 44 3.1.1 Mặt bằng truyền tải. ............................................................................................................. 44 3.1.2 Mặt bằng điều khiển cuộc gọi và báo hiệu .......................................................................... 46 3.1.3 Mặt bằng dịch vụ và ứng dụng. ........................................................................................... 46 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục Nguyễn Ngọc Quang, D01VT 2 3.1.4 Mặt bằng quản lý. ................................................................................................................ 46 3.2 Các thành phần của chuyển mạch mềm.................................................................................. 46 3.2.1 Bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC). ............................................................................ 47 3.2.2 Cổng báo hiệu (SG) ............................................................................................................. 50 3.2.3 Cổng phương tiện (MG) ...................................................................................................... 51 3.2.4 Máy chủ phương tiện (MS) ................................................................................................. 52 3.2.5 Máy chủ ứng dụng/ máy chủ đặc tính (AS/FS) ................................................................... 53 CHƯƠNG 4. CÁC GIAO THỨC TRONG CHUYỂN MẠCH MỀM ......................................... 55 4.1 H.323 ...................................................................................................................................... 57 4.1.2 Giới thiệu về H.323 ............................................................................................................. 57 4.1.2 Cấu hình mạng H.323 .......................................................................................................... 57 4.2 SIP .......................................................................................................................................... 60 4.2.1 Giới thiệu về SIP .................................................................................................................. 60 4.2.2 Chức năng của SIP .............................................................................................................. 60 4.2.3 Các thành phần của SIP ....................................................................................................... 61 4.3 SIGTRAN ............................................................................................................................... 62 4.3.1 Giới thiệu về SIGTRAN ....................................................................................................... 62 4.3.2 Mô hình chức năng .............................................................................................................. 62 4.4 MGCP (Media Gateway Control Protocol) ............................................................................ 64 4.4.1 Giới thiệu về MGCP ............................................................................................................ 64 4.4.2 Kiến trúc và các thành phần ................................................................................................ 64 4.4.3 Thiết lập cuộc gọi ................................................................................................................ 65 4.5 MEGACO ............................................................................................................................... 66 4.5.1 Giới thiệu về MEGACO ...................................................................................................... 66 4.5.2 Chức năng của giao thức MEGACO ................................................................................... 67 4.5.3 Vị trí của giao thức MEGACO trong mô hình OSI ............................................................. 68 4.5.4 Hoạt động của giao thức MEGACO .................................................................................... 68 PHẦN II. GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM .......................................................................... 70 CHƯƠNG 5. GIẢI PHÁP CỦA HÃNG ALCATEL ................................................................... 70 5.1 Kiến trúc NGN của Alcatel .................................................................................................... 70 5.2 Giải pháp chuyển dịch NGN của Alcatel ............................................................................... 72 5.2.1 Cải tiến chuyển mạch kênh .................................................................................................. 72 5.2.2 Giải pháp "giảm tải" PSTN ................................................................................................. 73 5.2.3 Giảm tải PSTN thông qua truy nhập băng rộng .................................................................. 74 5.2.4 Truy nhập đa dịch vụ ........................................................................................................... 75 5.2.5 Giải pháp NGN cấp 4 .......................................................................................................... 76 5.3 Giải pháp cải tiến chuyển mạch kênh ..................................................................................... 76 5.3.1 Mạng hiện tại ....................................................................................................................... 76 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục Nguyễn Ngọc Quang, D01VT 3 5.3.2 Bước đầu tiên tiến đến hội tụ thoại - dữ liệu ở mức truy nhập ............................................ 77 5.3.3 Bổ sung tính năng MGC vào A1000 MM E10 .................................................................... 78 5.3.4 Liên kết với các thuê bao IP (H.323 hoặc SIP). .................................................................. 80 5.4 Tổng quan về Alcatel 1000 MM E10 MGC ........................................................................... 81 5.4.1 Tổng quan chức năng .......................................................................................................... 81 5.4.2 Kiến trúc chung ................................................................................................................... 82 5.4.3 Báo hiệu trong A1000 MM E10 MGC ................................................................................ 84 5.4.3.1 Giao thức báo hiệu H.248 ................................................................................................. 84 5.4.3.2 Giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi độc lập với tải tin BICC .................................... 85 5.6 Lưu đồ cuộc gọi ví dụ ............................................................................................................. 85 CHƯƠNG 6. GIẢI PHÁP CỦA HÃNG SIEMENS ..................................................................... 87 6.1 Kiến trúc NGN của Siemens .................................................................................................. 87 6.2 Chuyển mạch thế hệ mới ........................................................................................................ 88 6.2.1 Trung kế ảo (Virtual trunking) ............................................................................................ 88 6.2.2 Chuyển mạch gói nội hạt (Packet Local Switch) ................................................................ 89 6.2.3 Truyền thoại qua mạng băng thông rộng ............................................................................. 89 6.2.4 Báo hiệu ............................................................................................................................... 90 6.2.5 Các ứng dụng thế hệ mới ..................................................................................................... 90 6.3 Một số sản phẩm của SIEMENS ............................................................................................ 90 6.3.1 SURPASS hiG 1000 ............................................................................................................ 90 6.3.1.1 Giới thiệu .......................................................................................................................... 90 6.3.1.2 Mô tả chức năng ............................................................................................................... 91 6.3.1.3 Chức năng VoIP ............................................................................................................... 92 6.3.2 SURPASS hiQ 9200 ............................................................................................................ 92 6.3.2.1 Giới thiệu .......................................................................................................................... 92 6.3.2.2 Các khối chức năng của SURPASS hiQ 9200 ................................................................. 93 KẾT LUẬN ................................................................................................................................... 95 PHẦN PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 96 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ ................................................................................................... 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 102 Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt Nguyễn Ngọc Quang, D01VT 1 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACF Admission Confirm Xác nhận ACK Acknowledgment Báo nhận ACM Address Complete Message Bản tin thông báo địa chỉ A-F Acouting - Function Chức năng tính cước AGS-F Access Gateway Signalling Function Chức năng cổng truy nhập AGW Acceess Gateway Cổngt truyền thông truy nhập AIN Advanced Intelligent Network Mạng thông minh tiên tiến AMA Automatic Message Accounting Tự động đếm bản tin ANM Answer Message Bản tin trả lời API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng AS Application Server Máy chủ ứng dụng AS-F Application Server Function Chức năng máy chủ ứng dụng ASP Application Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng ATM Asynchornous Tranfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ BICC Bearer Independent Call Control Protocol Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập tải tin BSS Business Support System Hệ thống hỗ trợ doanh nghiệp CAS Channel Associated Signalling Báo hiệu kênh chung CDR Call Detail Record Bản ghi chi tiết cuộc gọi CRCX Create Connection Tạo kết nối CPG Call Process Message Bản tin xử lý cuộc gọi CSG Call Signalling Gateway Cổng báo hiệu cuộc gọi CSN Subscriber Connection Unit Khối kết nối thuê bao DNS Domain Name Server Tên miền máy chủ DSLAM Digital Subcriber Line Access Multiplexer Bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số DSP Digital Signal Processors Bộ xử lý tín hiệu số DWDM Dense Warelength Division Multiplexing Ghếp kênh phân chia theo bước sóng hẹp ENUM tElephone Numbering Mapping Ánh xạ số điện thoại FC Feature Server Máy chủ đặc tính IAD Intergrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp IAM Initial Address Message Bản tin địa chỉ đầu IETF Internet Engineering Task Force Uỷ ban tư vấn kỹ thuật Internet IN Intelligent Network Mạng thông minh INAP Intelligent Network Application Part Phần ứng dụng mạng thông mình Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt Nguyễn Ngọc Quang, D01VT 2 IP Internet Protocol Giao thức mạng ISDN Intergrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ISUP ISDN User Part Phần ứng dụng dành cho người dùng ISDN ITU-T International Telecomunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế IVR Interactive Voice Response Đáp ứng thoại tương tác IW-F Interworking Function Chức năng liên kết mạng LDAP Lightweight Directory Access Protocol Giao thức truy nhập danh bạ đơn giản MAP Mobile Application Path Phần ứng dụng di động M2UA MTP level 2 User Adaptation Tương thích với người dùng mức 2 MDCX Modify Connection Thay đổi kết nối MCU Multi-point Control Unit Khối điều khiển đa điểm MGC-F MGC Function Chức năng MGC MG-F MG Function Chức năng MG MLMGI Machine Logique (logical) Media Gateway Interface Giao diện cổng truyền thông logic MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MTP Message Tranfer Part Phần truyền tải bản tin NAS Network Access Servers Máy chủ truy nhập mạng NCS Network Call Signalling Mạng báo hiệu cuộc gọi NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới NSP Network Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng OSS Operations Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động PBX Private Branch eXchange Tổng đài nhánh PCM Pulse Coded Modulation Điều chế xung mã PDU Protocol Data Unit Khối dữ liệu giao thức POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ điện thoại đơn giản PRI Primary Rate Interface Giao diện tốc độ bít cơ sở PSTN Public Switched Telephony Network Mạng điện thoại công cộng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RANAP Radio Access Network Application Part Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến RAS Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa REL Release Giải phóng R-F Routing Function Chức năng định tuyến Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt Nguyễn Ngọc Quang, D01VT 3 RGW Residential Gateway Cổng thường trú RSU Remote Subscriber Unit Khối thuê bao xa RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức giành trước tài nguyên RTCP Real-Time Transport Protocol Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực RTP Real-Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực SCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ SCN Switched Circuit Network Mạng sử dụng chuyển mạch kênh SCTP Stream Control Tranmission Protocol Giao thức điều khiển truyền tải luồng SG Signalling Gateway Cổng báo hiệu SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ SIGTRAN Signalling Transport Truyền tải báo hiệu SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SMC Service Management Centre Trung tâm quản lý dịch vụ STM Synchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải đồng bộ STP Signal Tranfer Point Điểm truyền tải báo hiệu TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TGW Trunk Gateway Cổng trung kế UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin người sử dụng VoIP Voice over IP Thoại qua IP VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WDM Warelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng xDSL x Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu Nguyễn Ngọc Quang, D01VT 4 LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển của công nghệ viễn thông cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng dẫn đến sự ra đời cộng nghệ mạng thế hệ mới NGN (Next Generation Network). NGN là một mạng có kiến trúc đồng nhất, có khả năng hội tụ, tích hợp các công nghệ và dịch vụ viễn thông tốc độ cao đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu. NGN cho phép các nhà khai thác viễn thông chi phí đầu tư thấp nhưng có khả năng thu lợi nhuận cao. Một trong những công nghệ nền tảng của NGN là công nghệ chuyển mạch mềm. Chuyển mạch mềm là hệ thống phần mềm điều khiển phân tán đảm bảo khả năng điều khiển cuộc gọi và xử lý báo hiệu trong mạng thế hệ mới. Vì thế việc nghiên cứu