Đang tải... (xem toàn văn)
TìM HIỂU CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH mềm
TRƯỜNG CAO ĐẴNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT HÀN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ỨNG DỤNG ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TÊN ĐỀ TÀI: TIỀM HIỂU CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM GVHD: Trần Thị Trà Vinh SVTH: Lâm Quang Cảnh Đà Nẵng, ngày tháng năm 2011 Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh MỤC LỤC SVTH: Lâm Quang Cảnh ii Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU SVTH: Lâm Quang Cảnh iii Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt A-F Acounting Function Chức năng tính cước API Application Programming Interface Giao diện chương trình ứng dụng AS Application Server Máy chủ ứng dụng AS-F AS-Function Chức năng máy chủ ứng dụng ASG Access Signalling Gateway Cổng báo hiệu truy nhập ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộ CA Call Agent Tác nhân cuộc gọi CPL Call Processing Language Ngôn ngữ xử lý cuộc gọi IAD Integrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp IETF Internet Engineering Task Force Nhóm kỹ thuật Internet IN Intelligent Network Mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức Internet ISC IMS Service Control Điều khiển dịch vụ IMS ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN ITU-T International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Bureau Ban tiêu chuẩn hóa viễn thông trong Liên minh viễn thông quốc tế IW-F InterWorking- Function Chức năng tương tác JAIN JAIN Language Ngôn ngữ lập trình JAIN LDAP Lightweight Directory Access Protocol Giao thức truy nhập danh bạ dễ dàng MG Media Gateway Cổng phương tiện MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển cổng phương tiện MGC-F MGC- Function Chức năng MGC MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng phương tiện MPLS Multi Protocol Lable Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPT Ministry of Posts and Telecommunications Bộ Bưu chính viễn thông MS Media Server Máy chủ phương tiện NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất PSTN Public Switched Telephone Network Mạng thoại chuyển mạch công cộng R-F Routing Function Chức năng định tuyến RTCP Real Time Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải SVTH: Lâm Quang Cảnh iv Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh thời gian thực RTP Real Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực SCCP Signaling Connection Control Part (SS7) Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCTP Stream Control Transport Protocol Giao thức truyền tải điều khiển Dòng SG Signalling Gateway Cổng báo hiệu SIGTRA N Signalling Transport Giao thức truyền tải báo hiệu SIP Session Intiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SS7 Signalling System number 7 Hệ thống báo hiệu số 7 TCAP Transaction Capabilities Application Part Phần ứng dụng các khả năng giao dịch TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian TUP Telephony User Part Phần người sử dụng điện thoại UDP User Datagram Protocol Giao thức dữ liệu người dùng VoIP Voice over IP Thoại qua IP XML eXtended Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng SVTH: Lâm Quang Cảnh v Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ có yêu cầu cao của các dich vụ Internet, dịch vụ IP, xu thế tích hợp IP/ATM/MPLS cho mạng đường trục cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và viễn thông thế giới đã dẫn đến sự mạng thế hệ sau NGN. Mạng NGN với trái tim là công nghệ chuyển mạch mềm đã đáp ứng được mọi yêu cầu đặc ra của người dùng với giá thành rể. Chuyển mạch mềm là hệ thống chuyển mạch thực hiện đầy đủ chức năng của chuyển mạch truyền thống, có khả năng kết hợp nhiều loại dịch vụ, có thể đáp ứng nhiều loại lưu lượng, khả năng kết nối với nhiều loại mạng, nhiều loại thiết bị, dễ dàng nâng cấp cũng như tương thích với các dịch vụ mới và các dịch vụ trong tương lai. Chính vì những ưu việt trên nên trong đồ án này em chọn công nghệ chuyển mạch mềm để đi sau tìm hiểu cấu trúc và tìm hiểu nhiều hơn về những ưu điểm của nó từ đó so sánh với chuyển mạch kênh truyền thống Bố cục đồ án gồm bốn chương: Chương I: Giới thiệu chung kỹ thuật chuyển mạch Chương II: Mạng thế hệ kế tiếp Chương III: Chuyển mạch mềm Chương IV: Kết luận Công nghệ chuyển mạch mềm được ra đời khi có mạng NGN, nên việc tìm hiểu hết các vấn đề trong khoản thời gian ngắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót.Rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô. Xin chân thành cảm ơn cô Trần Thị Trà Vinh đã tận tình hướng dẫn em trong xuốt quá trình làm đồ án. SVTH: Lâm Quang Cảnh vi Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH 1.1. Giới thiệu chung Viễn thông là một phần của khái niệm thông tin, một dạng thức chuyển giao thông tin. Mạng viễn thông được coi là hạ tầng cơ sở của xã hội sử dụng kỹ thuật điện, điện tử và các công nghệ khác để chuyển giao thông tin. Mạng viễn thông dưới góc độ đơn giản nhất được nhìn nhận gồm tập hợp các nút mạng, các đường truyền dẫn kết nối giữa hai hay nhiều điểm xác định và các thiết bị đầu cuối để thực hiện trao đổi thông tin giữa người sử dụng. - Thiết bị đầu cuối là các trang thiết bị của người sử dụng để giao tiếp với mạng cung cấp dịch vụ. - Thiết bị chuyển mạch là các nút của mạng viễn thông có chức năng thiết lập và giải phóng đường truyền thông giữa các các thiết bị đầu cuối. - Thiết bị truyền dẫn được sử dụng để nối các thiết bị đầu cuối hay giữa các nút với nhau để thực hiện truyền các tín hiệu một cách nhanh chóng và chính xác. Các phần tử và phương tiện của mạng truyền thông cấu trúc thành hạ tầng truyền thông nhằm cung cấp các dịch vụ cho người sử dụng. Tùy thuộc vào các dịch vụ chủ chốt mà các giải pháp công nghệ được xây dựng, phương pháp tiếp cận này đã và đang tồn tại trong hạ tầng mạng truyền thông hiện nay. Trong một số năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ tiên tiến là xu hướng hội tụ cả về công nghệ và dịch vụ mạng truyền thông giữa mạng cố định, mạng di động và mạng internet sang mạng thế hệ kế tiếp NGN. Hạ tầng mạng viễn thông thay đổi không ngừng nhằm đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của người sử dụng, sự tác động này liên quan và ảnh hưởng tới rất nhiều lĩnh vực trên các yếu tố khoa học công nghệ và khoa học kỹ thuật, trong đó bao gồm kỹ thuật chuyển mạch. Một xu hướng mới được hình thành trên cơ sở hội tụ và tích hợp hạ tầng công nghệ nhằm xây dựng một hạ tầng truyền thông chung cho các môi trường kiến tạo dịch vụ lớp cao. Chính vì vậy, một loạt các giải pháp kỹ thuật và công nghệ chuyển mạch mới đã và đang được đưa ra và triển khai. 1.2 Các khái niệm cơ bản 1.2.1. Khái niệm chuyển mạch và hệ thống chuyển mạch Khái niệm chuyển mạch SVTH: Lâm Quang Cảnh 1 Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh Chuyển mạch là một quá trình thực hiện đấu nối và chuyển thông tin cho người sử dụng thông qua hạ tầng mạng viễn thông. Nói cách khác, chuyển mạch trong mạng viễn thông bao gồm chức năng định tuyến cho thông tin và chức năng chuyển tiếp thông tin. Khái hiệm hệ thống chuyển mạch Quá trình chuyển mạch được thực hiện tại các nút mạng, trong mạng chuyển mạch kênh các nút mạng thường gọi là hệ thống chuyển mạch (Tổng đài), trong mạng chuyển mạch gói thường được gọi là thiết bị định tuyến (Bộ định tuyến). Trong một số mạng đặc biệt, phần tử thực hiện nhiệm vụ chuyển mạch có thể vừa đóng vai trò thiết bị đầu cuối vừa đóng vai trò chuyển mạch và chuyển tiếp thông tin. Đối với một số kiến trúc mạng đặc biệt ví dụ như mạng tùy biến (Ad-hoc), các thiết bị đầu cuối còn có thể đóng vai trò như một nơi cấp và nhận nguồn lưu lượng trong mạng, đồng thời đảm nhiệm chức năng chuyển tiếp các thông tin cho các phần tử khác trong mạng. 1.2.2. Phân loại chuyển mạch Ta có hai dạng mạng chuyển mạch cơ bản: - Mạng chuyển mạch kênh - Mạng chuyển mạch gói Tuy nhiên, dưới góc độ truyền và xử lý thông tin, chuyển mạch còn có thể nhìn nhận thành bốn kiểu: - Chuyển mạch kênh - Chuyển mạch bản tin - Chuyển mạch gói - Chuyển mạch tế bào Quá trình chuyển mạch được chia thành 3 giai đoạn phân biệt: thiết lập, truyền và giải phóng. Để thiết lập, giải phóng và điều khiển kết nối, mạng chuyển mạch kênh sử dụng các kỹ thuật báo hiệu để thực hiện như một thành phần bắt buộc. Đối ngược với mạng chuyển mạch kênh là mạng chuyển mạch gói, dựa trên nguyên tắc phân chia các lưu lượng dữ liệu thành các gói tin và truyền đi trên mạng chia sẻ, mỗi gói tin là một thực thể độc lập chứa các thông tin cần thiết cho quá trình xử lý thông tin trên mạng SVTH: Lâm Quang Cảnh 2 Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh CHƯƠNG II. MẠNG THẾ HỆ KẾ TIẾP NGN (Next Generation Network) 2.1. Tổng quang mạng NGN 2.1.1. Sự ra đời của NGN Mạng PSTN của VNPT đã được xây dựng và phát triển khá toàn diện, cung cấp dịch vụ thoại truyền thống chất lượng tốt tới khách hàng. Tuy nhiên, sau nhiều năm hoạt động, PSTN đã bộc lộ một số hạn chế hầu như không thể khắc phục được. Chuyển mạch dựa trên công nghệ TDM cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông (Nx64kb/s) và gặp nhiều khó khăn khi đưa ra các dịch vụ mới, nhất là khi triển khai mạng NGN. Mạng PSTN cần sự đầu tư lớn, giá thành thiết bị cao và chi phí vận hành mạng lớn. Hơn nữa, mạng PSTN có nhiều cấp khác nhau (Gateway quốc tế, Toll, tandem, Host) nên rất phức tạp trong việc phối hợp hệ thống báo hiệu, đồng bộ và triển khai dịch vụ mới. Trong khi đó, nhu cầu về các dịch vụ dữ liệu phát triển mạnh: Internet ngày càng phổ biến, những đòi hỏi về dịch vụ IP, xu thế tích hợp IP/ATM/MPLS cho mạng đường trục cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và viễn thông thế giới đã dẫn đến sự cần thiết phải thay đổi công nghệ mạng. Mạng mới ra đời phải có băng tần rộng, hiệu suất cao, hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ, đơn giản về cấu trúc và quản lý, dễ dàng phát triển dịch vụ và nhanh chóng cung cấp cho khách hàng. Như vậy, để dáp ứng các yêu cầu đặt ra, các nhà quản trị mạng có 2 sự lựa chọn, hoặc là xây dựng một cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới hoặc là xây dựng một mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ IP bằng cách nâng cấp trên hạ tầng mạng PSTN hiện có. Hạ tầng mạng của thế kỷ 20 không thể được thay thế chỉ trong một sớm, một chiều và vì thế phương án thứ hai là sự lựa chọn đúng đắn – đó là mạng thế hệ sau. Do vậy, mạng NGN đã được hình thành và phát triển. Sự hội tụ của các mạng là yêu cầu cần thiết, mang lại nhiều lợi ích cho nhà khai thác dịch vụ. Đối với định hướng NGN mang lại nhiều tính năng có thể đáp ứng được nhiều yêu cầu của khách hàng nhất là các dịch vụ băng rộng như: - Tăng thêm tính mềm dẻo - Tập trung khả năng điều khiển cuộc gọi thông qua chuyển mạch mềm (Softswitches) - Tiết kiệm băng thông - Cung cấp dịch vụ multi-media SVTH: Lâm Quang Cảnh 3 Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh 2.1.2. Khái niệm Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như: - Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau) - Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ) - Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng) - Mạng nhiều lớp (mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM) Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và cung các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN nhưng vẫn chưa có một khái niệm cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN. Mạng thông tin thế hệ mới là sự tích hợp mạng thoại PSTN, chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói, dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ gánh nặng của PSTN. Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. 2.1.3. Đặc điểm và ưu điểm của mạng NGN Hai đặc điểm quan trọng nhất của mạng thế hệ sau NGN đó là: - Mạng tích hợp đa dịch vụ. - Phát triển trên cơ sở hạ tần viễn thông sẵn có với kiến trúc mở và công nghệ chuyển mạch gói. Ưu điểm của mạng NGN: - Các lớp chức năng được tích hợp theo chiều ngang, nghĩa là cùng chung một cơ sở hạ tầng thực hiện hội tụ các chức năng mạng trên lớp truyền dẫn chung dựa trên cơ sở công nghệ chuyển mạch gói và được chia sẻ bởi các dịch vụ khác nhau. - Lớp điều khiển được tách độc lập với lớp truyền dẫn và có khả năng cung cấp các giao diện lập trình mở (API) nhằm đảm bảo môi trường tạo dịch vụ mới một cách mềm dẻo, đa năng và hiệu quả. SVTH: Lâm Quang Cảnh 4 [...]... tương thích phần mềm điều khiển và phần cứng của nhà cung cấp khác nhau Bảng 1: So sánh chuyển mach mềm và chuyển mạch kênh Đặc tính Phương pháp chuyển mạch Kiến trúc Chuyển mạch mềm Trên cớ sở phần mềm Phân tán theo các chuẩn Chuyển mạch kênh Trên kênh truyền Riêng biệt của từng nhà mở sản xuất và tập trung cao Dễ dàng (API mở) Khó khăn Dẽ dàng Khó khăn Thấp Chuyển mạch mềm Cao Chuyển mạch kênh Thấp... trường của mình, các nhà cung cấp khác nhau có quan điểm khác nhau về chuyển mạch mềm, tuy nhiên các quan điểm đó bổ sung cho nhau để hình thành một định nghĩa chung về chuyển mạch mềm SVTH: Lâm Quang Cảnh 8 Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh Chuyển mạch mềm là hệ thống chuyển mạch thực hiện đầy đủ chức năng của chuyển mạch truyền thống, có khả năng kết hợp nhiều loại dịch vụ, có thể đáp... Quang Cảnh 27 Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh • Quản lý cuộc gọi • Sửa đổi địa chỉ định danh • Biên dịch số được quay: GK sẽ chuyển các số được quay sang số E.164 hay số mạng riêng • Quản lý cấu trúc dữ liệu 4.2 So sánh chuyển mạch mềm và chuyển mạch kênh truyền thống • Chuyển mạch mềm thực hiện các trức năng tương tự chuyển mạch kênh nhưng với năng lực mềm dẻo và các tính năng ưu... thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh 3.2 Khái niệm chuyển mạch mềm và vị trí trong phân lớp chức năng NGN 3.2.1 Khái niệm Các ý kiến khác nhau về chuyển mạch mềm cũng xuất phát từ góc độ nhìn nhận khác nhau về kiến trúc, chức năng và các đặc trưng của mạng Trước khi đi tới một khái niệm chung, có thể tham khảo một số quan điểm về chuyển mạch mềm của một số hãng khác nhau CoomWorks: Chuyển mạch mềm. .. MobileIN: Chuyển mạch mềm là khái niệm trong đó bao hàm việc tách phần cứng mạng ra khỏa phần mềm mạng Trong mạng chuyển mạch kênh truyền thống, phần cứng và phần mềm của hệ thống chuyển mạch không độc lập với nhau mà là thực thể toàn vẹn của một nhà cung cấp Mạng chuyển mạch kênh dựa trên những thiết bị chuyên dụng cho việc kết nối và được thiết kế với mục đích phục vụ thông tin thoại Những mạng chuyển mạch. .. 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 gói với sự tích hợp của phần mềm xử lý gọi 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 bộ điều khiển cổng phương tiện MGC sử dụng chuyển mạch mềm Hay chuyển mạch mềm chính... 6 Đồ án Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh CHƯƠNG III CHUYỂN MẠCH MỀM 3.1 Sự ra đời công nghệ 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 cung cấp dịch vụ khá tin cậy (99.999%) nên việc chuyển cả mạng truy... như trên hình 4.2, phía bên phải cho thấy Chuyển mạch mềm cùng với các MG thay thế chức năng của các tổng đài chuyển tiếp chuyển mạch kênh trước đây, các tổng đài nội hạt kết nối tới các cổng đa phương tiện bằng giao diện chuẩn TDM thông thường và với chuyển mạch mềm qua hệ thống báo hiệu số 7 Mô hình này mạng lại một số lợi ích so với mô hình mạng chuyển mạch kênh: - Loại bỏ lưới trung kế hoạt động... PSTN và ưu điểm của chuyển mạch gói, cấu hình mạng NGN bao gồm chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói được thể hiện như trong hình sau: Hình 3.1 Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN Như đã biết, phần phức tạp nhất trong những tổng đài này chính là phần mềm xử lý 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... cực và khoảng trống - Các giao thức ứng dụng bao gồm SIP, H248, MGCP 3.5 Các giao thức cơ bản của chuyển mạch mềm 3.5.1 Phân lọa giao thức báo hiệu Hình 3.4: Phân loại giao thức báo hiệu trong chuyển mạch mềm Hệ thống chuyển mạch mềm có kiến trúc phân tán, các chức năng báo hiệu và xử lý báo hiệu, chuyển mạch, điều khiển cuộc gọi… được thực hiện bởi các thiết bị phân tán trong cấu hình mạng Để có thể . TRƯỜNG CAO ĐẴNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT HÀN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ỨNG DỤNG ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TÊN ĐỀ TÀI: TIỀM HIỂU CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM GVHD: Trần Thị Trà. chung kỹ thuật chuyển mạch Chương II: Mạng thế hệ kế tiếp Chương III: Chuyển mạch mềm Chương IV: Kết luận Công nghệ chuyển mạch mềm được ra đời khi có mạng NGN, nên việc tìm hiểu hết các. truyền và xử lý thông tin, chuyển mạch còn có thể nhìn nhận thành bốn kiểu: - Chuyển mạch kênh - Chuyển mạch bản tin - Chuyển mạch gói - Chuyển mạch tế bào Quá trình chuyển mạch được chia thành 3