Bài giảng Mạng NGN - Chương 3: Chuyển mạch mềm Softswitching

I. GIỚI THIỆU CHUNG

Ta đã được tìm hiểu về tổng thể cũng như cấu trúc của mạng NGN. Và

thành phần cốt lõi trong mạng NGN, thành phần có khả năng liên kết các

loại thông tin trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất, đó chính là MGC

(Media Gateway Controller). MGC có thể thực hiện được điều này nhờ sử

dụng phần mềm điều khiển “thế hệ mới” - chuyển mạch mềm (Softswitch).

Trong chương này ta sẽ đi tìm hiểu về chuyển mạch mềm.

Do thoại là một trong những dịch vụ cơ bản của bất kỳ mạng viễn

thông nào nên phần lớn nội dung của chương này đề cập đến khía cạnh thoại

của mạng thế hệ sau. Và trước hết, hoạt động của mạng cung cấp dịch vụ

thoại hiện nay sẽ được xét đến.

1. Hoạt động của PSTN

Trong mạng PSTN (Public Switched Telephone Network), công

nghệ chuyển mạch kênh được sử dụng để có thể truyền thông tin từ đầu

cuối đến đầu cuối. Đối với chuyển mạch kênh, ta sử dụng kỹ thuật ghép

kênh phân thời gian TDM (Time Division Multiplex). Quá trình chuyển

mạch thoại trong PSTN chính là sự chuyển mạch các khe thời gian

(timeslot).

Có 2 dạng chuyển mạch khe thời gian đó là chuyển mạch thời gian

(T) và chuyển mạch không gian (S). Mỗi dạng chuyển mạch đều có

những ưu và nhược điểm riêng. Trong thực tế, 2 dạng này được kết hợp

để tạo ra chuyển mạch nhiều tầng.

Hỗ trợ hoạt động trong mạng cung cấp dịch vụ thoại là báo hiệu R2

và báo hiệu số 7. Hiện nay, hầu hết trên mạng PSTN của cả nước đều sử

dụng báo hiệu số 7 (SS7). SS7 là báo hiệu sử dụng 1 kênh riêng để\

truyền thông tin báo hiệu cho mọi cuộc gọi, thường là khe thời gian 16

đối với khung 24 khe thời gian (chuẩn Châu Âu).

Thông thường báo hiệu số 7 được tích hợp sẵn trong các tổng đài

trên mạng. Do đó các tổng đài chuyển mạch còn đóng vai trò là các điểm

báo hiệu STP (Signaling Transfer Point) trong mạng SS7.

Đề nghị các bạn SV tìm hiểu lại về chuyển mạch thời gian, chuyển

mạch không gian, chuyển mạch đa tầng cũng như báo hiệu số 7 để nắm

rõ kỹ thuật chuyển mạch kênh cũng như quá trình báo hiệu cuộc gọi khi

sử dụng chuyển mạch kênh.

 

pdf 39 trang yennguyen 320
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mạng NGN - Chương 3: Chuyển mạch mềm Softswitching", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Mạng NGN - Chương 3: Chuyển mạch mềm Softswitching

Bài giảng Mạng NGN - Chương 3: Chuyển mạch mềm Softswitching
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 59 - 
CHƯƠNG 3: 
CHUYỂN MẠCH MỀM 
SOFTSWITCHING 
----WX---- 
I. GIỚI THIỆU CHUNG 
Ta đã được tìm hiểu về tổng thể cũng như cấu trúc của mạng NGN. Và 
thành phần cốt lõi trong mạng NGN, thành phần có khả năng liên kết các 
loại thông tin trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất, đó chính là MGC 
(Media Gateway Controller). MGC có thể thực hiện được điều này nhờ sử 
dụng phần mềm điều khiển “thế hệ mới” - chuyển mạch mềm (Softswitch). 
Trong chương này ta sẽ đi tìm hiểu về chuyển mạch mềm. 
 Do thoại là một trong những dịch vụ cơ bản của bất kỳ mạng viễn 
thông nào nên phần lớn nội dung của chương này đề cập đến khía cạnh thoại 
của mạng thế hệ sau. Và trước hết, hoạt động của mạng cung cấp dịch vụ 
thoại hiện nay sẽ được xét đến. 
1. Hoạt động của PSTN 
Trong mạng PSTN (Public Switched Telephone Network), công 
nghệ chuyển mạch kênh được sử dụng để có thể truyền thông tin từ đầu 
cuối đến đầu cuối. Đối với chuyển mạch kênh, ta sử dụng kỹ thuật ghép 
kênh phân thời gian TDM (Time Division Multiplex). Quá trình chuyển 
mạch thoại trong PSTN chính là sự chuyển mạch các khe thời gian 
(timeslot). 
Có 2 dạng chuyển mạch khe thời gian đó là chuyển mạch thời gian 
(T) và chuyển mạch không gian (S). Mỗi dạng chuyển mạch đều có 
những ưu và nhược điểm riêng. Trong thực tế, 2 dạng này được kết hợp 
để tạo ra chuyển mạch nhiều tầng. 
Hỗ trợ hoạt động trong mạng cung cấp dịch vụ thoại là báo hiệu R2 
và báo hiệu số 7. Hiện nay, hầu hết trên mạng PSTN của cả nước đều sử 
dụng báo hiệu số 7 (SS7). SS7 là báo hiệu sử dụng 1 kênh riêng để 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 60 - 
truyền thông tin báo hiệu cho mọi cuộc gọi, thường là khe thời gian 16 
đối với khung 24 khe thời gian (chuẩn Châu Âu). 
Thông thường báo hiệu số 7 được tích hợp sẵn trong các tổng đài 
trên mạng. Do đó các tổng đài chuyển mạch còn đóng vai trò là các điểm 
báo hiệu STP (Signaling Transfer Point) trong mạng SS7. 
Đề nghị các bạn SV tìm hiểu lại về chuyển mạch thời gian, chuyển 
mạch không gian, chuyển mạch đa tầng cũng như báo hiệu số 7 để nắm 
rõ kỹ thuật chuyển mạch kênh cũng như quá trình báo hiệu cuộc gọi khi 
sử dụng chuyển mạch kênh. 
Hình sau minh họa hoạt động của PSTN cùng với báo hiệu số 7: 
Mạng SS7
Trung kế
Chuyển
mạch
lớp 5
Chuyển
mạch
lớp 5
Chuyển
mạch
lớp 4
Telephone Telephone
Báo
hiệu
Thoại
SCP
Hình 3.1: Hoạt động của mạng PSTN 
SCP: Service Control Point 
Ghi chú: chuyển mạch lớp 5 chính là chuyển mạch ở tổng đài nội 
hạt, chuyển mạch lớp 4 chính là chuyển mạch ở tổng đài toll/tandem. 
Trước khi quá trình truyền thoại thực sự xảy ra, quá trình báo hiệu 
sẽ diễn ra trước. Khi có 1 thuê bao nhấc máy, quá trình báo hiệu sẽ bắt 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 61 - 
đầu diễn ra trên 1 kênh ấn định trước. Cho đến khi thuê bao bị gọi nhấc 
máy thì quá trình thiết lập cuộc gọi sẽ kết thúc, kênh thoại sẽ được thiết 
lập (thông qua các khe thời gian còn rỗi, trừ khe 0 và khe 16) và quá trình 
đàm thoại bắt đầu. Khi có một bên gác máy, quá trình báo hiệu kết thúc 
cuộc gọi bắt đầu và kênh thoại cũng như quá trình báo hiệu dành cho 
cuộc gọi này chỉ thật sự được giải phóng khi bên còn lại gác máy. Trên 
đây chỉ mô tả khái quát hoạt động của PSTN đối với 1 cuộc gọi thông 
thường. Các bước thực hiện một cuộc gọi sẽ được xét chi tiết hơn trong 
những phần sau. 
2. Nhược điểm của chuyển mạch kênh 
Trong quá trình hoạt động, chuyển mạch kênh đã bộc lộ những yếu 
điểm của mình. Sau đây là những nhược điểm chính của chuyển mạch 
kênh: 
- Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt: 
Việc đầu tư một tổng đài nội hạt lớn với chi phí cao cho 
vùng có vài ngàn thuê bao là không kinh tế do đó các tổng đài 
thường được lắp đặt cho vùng có số lượng thuê bao lớn. Ngoài ra 
nhà cung cấp dịch vụ còn phải xem xét đến chi phí truyền dẫn và 
chi phí trên một đường dây thuê bao và việc lắp đặt tổng đài tại 
nơi đó có kinh tế, đem lại lợi nhuận hay không. 
- Dịch vụ không đa dạng, không có sự phân biệt dịch vụ cho các 
khách hàng khác nhau: 
Đó là do các tổng đài chuyển mạch truyền thống cung cấp 
cùng một tập các tính năng của dịch vụ cho các khách hàng khác 
nhau. Hơn thế nữa việc phát triển và triển khai một dịch vụ mới 
phụ thuộc nhiều vào nhà sản xuất, rất tốn kém và mất một thời 
gian dài. 
- Hạn chế về kiến trúc mạng, do đó khó khăn trong việc phát triển 
mạng: 
Đó là do trong cơ cấu chuyển mạch, thông tin thoại đều tồn 
tại dưới dạng các dòng 64kbps nên không thể đáp ứng cho các 
dịch vụ mới có dung lượng lớn hơn. Và do trong chuyển mạch 
kênh đầu vào và đầu ra được nối cố định với nhau nên việc định 
tuyến cuộc gọi và xử lý đặc tính của cuộc gọi có mối liên kết chặt 
chẽ với phần cứng chuyển mạch. Hay nói cách khác phần mềm 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 62 - 
điều khiển trong chuyển mạch kênh phụ thuộc rất nhiều vào phần 
cứng. 
Ngoài ra khi một tổng đài được sản xuất thì dung lượng của 
nó là không đổi. Do đó khi mở rộng dung lượng nhiều khi đòi hỏi 
đến việc phải tăng số cấp chuyển mạch, điều này sẽ ảnh hưởng 
đến việc đồng bộ, báo hiệu cùng nhiều vấn đề phức tạp khác. 
3. Sự ra đời của chuyển mạch mềm (Softswitch) 
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 do nó cung cấp khá tin cậy (99.999%) 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 được thể hiện như trong hình sau: 
IP Network
(WDM/SDH/ATM)
MPLS, Mutticast
Resident
gateway
GPRS
UMTS
Wireless
Access
gateway
Wireless
gateway
DNS
Network
Management
AAA
Charging
Telephone
Users
Directory
Server
Wireless
RSVP, Mobile
IP, IP Sec
LAN
GE, MAN
PSTN
Wireless
Digi. TV
PC
xDSL
Trunk
gateway
MGC Softswich
Business/
Residental Users
Business Users
Mobile Users
ISP
Application/
Feature
Server
SS7
Signaling
gateway
Hình 3.2: Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 63 - 
AAA: Accounting, Authentication, and Authorization 
DNS: Domain Name Server 
DSL: Digital Subscriber Line 
GE: Gigabit Ethernet 
GPRS: General Packet Radio Service 
IP Sec: Internet Protocol Security 
ISP: Internet Service Provider 
LAN: Local Area Network 
MAN: Metropolitan Access Network 
MGC: Media Gateway Controller 
MPLS: Multi Protocol Label Switching 
RSVP: ReSerVation Protocol 
SDH: Synchronous Digital Hierarchy 
UMTS: Universal Mobile Telecommunications Network 
WDM: Wavelength Division Multiplex 
Theo hình trên, tổng đài lớp 5 hay tổng đài nội hạt dùng chuyển 
mạch kênh (circuit-switched 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. 
Một 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 cuộc 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 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. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 64 - 
II. KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN MẠCH MỀM 
Hiện nay có nhiều khái niệm về chuyển mạch mềm, tùy thuộc vào 
từng hãng viễn thông khác nhau. 
Theo hãng Mobile IN, Softswitch là ý tưởng về việc tách phần cứng 
mạng ra khỏi phần mềm mạng. 
Theo hãng Nortel, Softswitch chính là thành phần quan trọng nhất của 
mạng thế hệ tiếp sau. Softswitch là một phần mềm theo mô hình mở, có thể 
thực hiện được những chức năng thông tin phân tán trên một môi trường máy 
tính mở và có chức năng của mạng chuyển mạch thoại TDM truyền thống. 
Chuyển mạch mềm có thể tích hợp thông tin thoại, số liệu và video. Và nó 
có thể phiên dịch giao thức giữa các mạng khác nhau. 
Theo CopperCom, Softswitch là tên gọi dùng cho một phương pháp 
tiếp cận mới trong chuyển mạch thoại có thể giúp giải quyết được các thiếu 
sót 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 lý cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch có khả năng 
chuyển tải nhiều loại thông tin với các giao thức khác nhau. (Ghi chú: chức 
năng xử lý cuộc gọi bao gồm định tuyến cuộc gọi và quản lý, xác định và 
thực thi các đặc tính cuộc gọi). 
Theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng chuyển mạch vật lý 
được thực hiện bởi cổng phương tiện Media Gateway (MG), còn xử lý cuộc 
gọi là chức năng của bộ điều khiển cổng phương tiện Media Gateway 
Controller (MGC). 
Một số lý do chính cho thấy việc tách 2 chức năng trên là một giải 
pháp tốt: 
- Cho phép có một giải pháp phần mềm chung đối với việc xử lý 
cuộc gọi. Và phần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng 
khác nhau, bao gồm cả mạng chuyển mạch kênh và mạng gói (áp 
dụng được với các dạng gói và 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 lý cuộc gọi. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 65 - 
- 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 trong tương lai. 
III. VỊ TRÍ CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM TRONG MÔ HÌNH PHÂN 
LỚP CHỨC NĂNG CỦA NGN 
Do có chức năng là xử lý cuộc gọi (Call control) nên vị trí tương ứng 
của Softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN là lớp Điều 
khiển cuộc gọi và báo hiệu (Call Control and Signaling Layer). Và các thực 
thể chức năng của Softswitch là MGC-F, CA-F, IW-F, R-F và A-F. 
Lớp truy nhập và truyền dẫn
Lớp phương tiện
Lớp điều khiển
Lớp dịch vụ
Softswitch
Hình 3.3: Vị trí của chuyển mạch mềm Softswitch trong mô hình phân lớp chức 
năng của NGN 
IV. THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM 
Thành phần chính của chuyển mạch mềm Softswitch là bộ điều khiển 
cổng thiết bị Media Gateway Controller (MGC). Bên cạnh đó còn có các 
thành phần khác hỗ trợ hoạt động như: Signaling Gateway (SG), Media 
Gateway (MG), Media Server (MS), Application Server (AS)/Feature Server 
(FS). 
Trong đó Media Gateway là thành phần nằm trên lớp Media Layer, 
Signaling Gateway là thành phần ở trên cùng lớp với MGC; Media Server 
và Application Server/Feature Server nằm trên lớp Application and Service 
Layer. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 66 - 
Cách kết nối các thành phần trên được thể hiện ở hình sau: 
Application Server/
Feature Server
Media
Server
Media Gateway
Controller
Signaling
Gateway
Media
Gateway
Media Gateway
Controller
Media Gateway
Controller
SS7 Non IPnetwork
PSTN
TDM/ATM IP network
Hình 3.4: Kết nối MGC với các thành phần khác của mạng thế hệ sau NGN 
ATM: Asynchronous Transfer Mode 
IP: Internet Protocol 
PSTN: Public Switched Telephone Network 
SS7: Signaling System 7 
TDM: Time Division Network 
Ghi chú: các thiết bị thuộc mạng IP là các router, các chuyển mạch 
thuộc mạng backbone để truyền tải các gói tin đi. Trong khi đó mạng không 
IP (non IP network) là mạng có các thiết bị đầu cuối không phải thuộc mạng 
IP và các mạng vô tuyến không dây. Ví dụ về các thiết bị đầu cuối không 
thuộc mạng IP: thiết bị đầu cuối ISDN, IAD (Integrated Access Device) cho 
mạng DSL,  
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 67 - 
Một Media Gateway Controller có thể quản lý nhiều Media Gateway. 
Hình trên chỉ minh họa 1 MGC quản lý 1 MG. Và một Media Gateway có 
thể nối đến nhiều loại mạng khác nhau. 
Xin xem chi tiết trong phần 1, mục Các thành phần của NGN để hiểu rõ các chức năng của 
các thành phần. 
1. Media Gateway Controller 
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: 
Interworking
IW-F
Call control &
Signaling
CA-F
Connection
session manager
MGC-F
Access session
manager
R-F/A-F
Application Server
AS-F
Media Server
MS-F
Signaling Gateway
SG-F
Media Gateway
MG-F
MGC-F
Media Gateway
Controller
Inter-Operator
Manager
Hình 3.5: Chức năng của Media Gateway Controller 
Xin xem chi tiết phần Cấu trúc chức năng của mạng NGN, chương 2 để hiểu rõ chức 
năng của từng thực thể chức năng. 
Chú thích: 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 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 68 - 
hiệu khác nhau. Riêng thực thể chức năng I ... rotocol) được 
định nghĩa nhưng tại 1 thời điểm chỉ có duy nhất 1 giao thức được sử 
dụng. 
3.3 SCTP (Stream Control Transport Protocol) 
SCTP là giao thức hướng kết nối ở cùng cấp với TCP có chức 
năng cung cấp việc truyền các bản tin một cách tin cậy giữa các 
người sử dụng SCTP ngang cấp. 
Chức năng của SCTP được thể hiện ở hình sau: 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 86 - 
Sequenced delivery
within streams
User data
fragmentation
Acknowledgement
& congestion
avoidance
Chunk bundling
Packet validation
Path management
Association
startup &
teardown
SCTP user
(M3UA, SUA, ...)
Upper layers
IP
SCTP
Adaptation
protocol
Hình 3.12: Chức năng của SCTP 
Trong đó: 
• Association startup & teardown: 
Association trong thuật ngữ SCTP được hiểu là một kết 
nối được thiết lập giữa 2 điểm cuối trước khi thực hiện việc 
truyền dữ liệu người dùng (do SCTP là giao thức hướng kết 
nối). Mỗi điểm cuối SCTP được xác định bởi 1 địa chỉ IP và số 
thứ tự cổng. 
Chức năng này được kích hoạt để tạo ra một kết nối khi 
có yêu cầu từ người sử dụng SCTP. 
• Sequenced delivery within streams: 
Được sử dụng để xác định tại thời điểm khởi tạo tổng số 
dòng và số thứ tự dòng dữ liệu (data stream) của người dùng 
trên một kết nối. Mỗi dòng là một kênh logic một chiều. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 87 - 
• User data fragmentation: 
Nhiệm vụ của chức năng này là phân đoạn và tập hợp bản 
tin người dùng . 
• Acknowledgement & congestion avoidance: 
Mỗi bản tin người dùng (đã được phân đoạn hay chưa) 
đều được SCTP gán một số thứ tự truyền TSN (Transmission 
sequence number). Nơi nhận sẽ xác nhận tất cả TSN nhận được 
kể cả khi số thứ nhận không liên tục. 
• Chunk bundling: 
Một gói SCTP bao gồm một header chung và một hay 
nhiều chunk. Các loại chunk bao gồm tải dữ liệu, khỏi tạo, kết 
thúc,  
• Packet validation: 
Dùng để kiểm tra gói SCTP thông qua trường xác nhận và 
32-bit checksum. 
• Path management: 
Dùng để chọn địa chỉ truyền đích cho mỗi gói SCTP 
truyền đi dựa trên lệnh của SCTP user và trạng thái của đích 
đến. 
Cấu trúc của gói SCTP: 
Header chung
Chunk # 1
. . .
. . .
Chunk # n
32 bits
Hình 3.13: Cấu trúc của gói SCTP 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 88 - 
Source port number Destination port number
Verification tag
Checksum
32 bits
Hình 3.14: Định dạng của header chung của gói SCTP 
Với: 
• Source/Destination port number: 16 bits này dùng để xác định 
cổng của người gói và người nhận SCTP. 
• Verification tag: bên nhận gói này sẽ dùng trường này để kiểm 
tra sự hợp lệ của người gói. 
• Checksum: 32 bits này dùng để chứa kết quả checksum của gói 
SCTP. 
3.4 M2PA (Message Transfer Part 2 Peer-to-Peer Adaptation) 
M2PA hỗ trợ việc truyền bản tin báo hiệu số 7 lớp MTP3 qua 
mạng IP. Signaling Gateway sử dụng giao thức thích ứng này đóng 
vai trò như một nút trong mạng SS7. M2PA có chức năng tương tự 
như MTP2. 
3.5 M2UA (MTP2 User Adaptation) 
M2UA cũng được sử dụng để truyền bản tin lớp MTP3 nhưng 
Signaling Gateway sử dụng nó không phải là một nút mạng SS7. 
3.6 M3UA (MTP3 User Adaptation) 
M3UA dùng để truyền bản tin của người dùng lớp MTP3 (như 
bản tin ISUP, SCCP). Lớp này cung cấp cho ISUP và SCCP các dịch 
vụ của MTP3 tại Signaling Gateway ở xa. 
3.7 SUA (SCCP User Adaptation) 
SUA định nghĩa giao thức truyền bản tin báo hiệu của người 
dùng lớp SCCP (TCAP, RANAP). SUA cung cấp cho TCAP các dịch 
vụ của lớp SCCP tài Signaling Gateway ở xa. 
Để hiểu rõ hơn các giao thức thích nghi trên, xin xem thêm phần so sánh M2PA với 
M2UA, M3UA với SUA trong phần phụ lục. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 89 - 
4. RTP (Real Time Transport Protocol) 
RTP là giao thức dùng để truyền các thông tin yêu cầu tính thời gian 
thực (real-time) như thoại và hình ảnh. RTP và giao thức hỗ trợ RTCP 
(Real Time Control Protocol) là các giao thức hoạt động ngay trên lớp 
UDP. 
Bản thân RTP không thực hiện một hoạt động nào liên quan đến sự 
đảm bảo chất lượng của thông tin cần truyền tải có yêu cầu về thời gian 
thực. Nó chỉ đơn giản cung cấp đầy đủ thông tin lên ứng dụng lớp cao hơn 
để lớp này đưa ra quyết định hợp lý để dữ liệu với mức chất lượng yêu 
cầu được xử lý như thế nào. 
Các bản tin RTCP được trao đổi giữa các người sử dụng phiên nhằm 
để trao đổi thông tin phản hồi về chất lượng của phiên làm việc. 
2 thành phần chính mà RTP đưa cho lớp trên để lớp này quyết định 
chất lượng truyền của các loại thông tin trên là: số thứ tự của gói truyền 
(sequence number) và thời gian truyền tối đa của 1 gói (timestamp). 2 
thành phần này sẽ được trình bày tiếp sau đây. 
Cấu trúc gói RTP được trình bày trong hình sau: 
RTP header RTP payload
Hình 3.15: Cấu trúc gói RTP 
V Sequence number
Timestamp
Synchronising Source (SSRC) Identifier
Contributing Source (CSRC) Identifiers
(0 - 15 entries)
32 bits
P X CC PTM
0 1 3 8 16 31
Hình 3.16: Mào đầu của RTP 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 90 - 
Trong đó: 
- V (version): cho biết phiên bản RTP nào đang được sử dụng. 
- P (padding): bit này cho biết trong gói RTP có sử dụng chèn bit 
0 hay không. Ta sử dụng chèn bit này sau phần payload khi 
thông tin có trong phần tải không lấp đầy phần RTP payload 
cho trước. 
- X (extension): cho biết header có được mở rộng ra thêm hay 
không. Vì trong một số ứng dụng, phần header mở rộng được 
thêm vào giữa phần header cố định và phần tải (payload). 
- CC (count of contributing sources): cho biết số lượng dòng dữ 
liệu được ghép chung vào 1 gói. Thông thường việc ghép các 
dòng thông tin được thực hiện khi có nhiều user tham gia vào 
một phiên làm việc (ví dụ như hội nghị truyền hình – video 
conference) và CC dùng để xác định số người tham gia hội 
nghị. 
- M (marker): được sử dụng khi có ứng dụng yêu cầu đánh dấu 
tại 1 điểm nào đó trong dòng dữ liệu. 
- PT (payload type): cho biết kiểu dữ liệu được truyền đi. 
- Sequence number: cho biết số thứ tự được truyền đi của gói. Số 
thứ tự của gói đầu tiên được truyền đi trong một phiên hoạt 
động là một số ngẫu nhiên bất kỳ. Nhờ vào số thứ này mà ta sẽ 
xác định được gói nào bị mất và các gói có đến đúng thứ tự hay 
không. 
- Timestamp: cho biết thời gian mà octet đầu tiên được lấy mẫu. 
Bên nhận sẽ dùng thông số này để xác định mình có thể thực 
hiện được yêu cầu phát thông tin đã được gởi có đảm bảo thời 
gian thực hay không. Nếu không thì nó sẽ phát lại thông tin 
(playback). 
- Synchronising Source (SSRC) Identifier: là số nhận dạng của 
nơi gốc phát dữ liệu. 
- Contributing Source (CCRC) Identifier: là số nhận dạng của 
các nơi phát dữ liệu cùng tham gia vào phiên làm việc với 
SSRC. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 91 - 
VII. SO SÁNH HOẠT ĐỘNG CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM VÀ 
CHUYỂN MẠCH KÊNH 
Sau khi tìm hiểu các thành phần cùng với chức năng của chúng, các 
giao thức hoạt động trong chuyển mạch mềm, trong phần này sẽ so sánh 
chuyển mạch mềm với phần mềm điều khiển xử lý cuộc gọi của chuyển 
mạch kênh (nói ngắn gọn là chuyển mạch kênh) để hiểu rõ hơn về chuyển 
mạch mềm Softswitch và các ưu điểm của nó. 
Việc so sánh sẽ dựa vào các tiêu chí sau: đặc tính của chuyển mạch 
(về phần cứng và phần mềm), cấu trúc chuyển mạch (các thành phần cơ bản 
và sự liên hệ giữa chúng) và cách thực hiện cuộc gọi. 
1. Các đặc tính của chuyển mạch 
Đặc tính Chuyển mạch mềm Chuyển mạch kênh
Phương thức chuyển mạch cơ 
bản 
Dựa trên phần mềm Dựa trên “kênh” 
Sự phụ thuộc giữa phần mềm 
và phần cứng 
Không Chặt chẽ 
Cấu trúc Có tính module, dựa 
trên các chuẩn mở 
Độc nhất 
Tính linh động Cao Thấp 
Khả năng tích hợp ứng dụng 
của thực thể thứ 3 
Dễ dàng Khó khăn 
Khả năng thay đổi Có Khó khăn 
Giá thành Không quá mắc, rẻ hơn 
40% so với chuyển 
mạch truyền thống về 
mặt cấu hình 
Mắc 
Khả năng mở rộng Dễ dàng với số lượng 
lớn 
Đòøi hỏi phải thêm 
thiết bị 
Tương thích với đầu vào Có thể xây dựng một 
chuyển mạch nhỏ phục 
vụ một số ít khách hàng 
Lắp đặt 1 tổng đài 
để phục vụ một số 
lượng lớn khách 
hàng (vì tính kinh 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 92 - 
tế) 
Khả năng sử dụng đa phương 
tiện 
Dễ dàng, nhiều loại Rất hạn chế 
Hội nghị truyền hình Cho chất lượng tốt hơn Có hỗ trợ 
Các loại dữ liệu hỗ trợ Thoại, dữ liệu, video, 
fax 
Thường chủ yếu là 
thoại 
Độ dài cuộc gọi (thường do 
chủ quan người gọi) 
Không giới hạn Thường ngắn 
Chất lượng dịch vụ cung cấp Tốt Tốt 
Phần cứng Nhỏ gọn Lớn, chiếm không 
gian 
Bảng 3.1: So sánh các đặc tính của chuyển mạch kênh với chuyển mạch mềm 
2. Cấu trúc chuyển mạch 
Cấu trúc chuyển mạch mềm được thể hiện trong hình sau: 
SCP
Softswitch
Dịch vụ
Hệ thống
tính cước Mạng SS7
MG MGMạng lõigói
MGCP MGCP
T
D
M
T
D
M
Hình 3.17: Cấu trúc chuyển mạch mềm 
Còn cấu trúc của chuyển mạch kênh thì được mô tả trong hình sau: 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 93 - 
Bộ trao
đổi khe
thời gian
Bộ điều khiển
chuyển mạch
TDM
Dịch vụ
Mạng
SS7
T
D
M
T
D
M
Card
đường dây
Card
trung kế
Hình 3.18: Cấu trúc chuyển mạch kênh 
Nhận xét: cả 2 dạng chuyển mạch đều sử dụng phương pháp ghép 
kênh trước khi thực sự chuyển mạch. 
Như trên hình vẽ ta cũng thấy rõ trong chuyển mạch mềm các thành 
phần cơ bản của hệ thống chuyển mạch là các module riêng biệt nhau, 
phần mềm xử lý điều khiển cuộc gọi không phụ thuộc vào phần cứng 
chuyển mạch vật lý cũng như môi trường lõi truyền thông tin. Còn đối với 
mạng truyền thống thì tất cả các thành phần đều tích hợp trong 1 phần 
cứng. 
3. Quá trình thực hiện chuyển mạch 
Trước hết, quá trình thực hiện một cuộc gọi sẽ được tìm hiểu. Quá 
trình này gồm những giai đoạn sau: 
(1) Thuê bao gọi (caller-CR): nhấc máy. 
(2) Tổng đài gọi (calling switch, gọi là CRX): gởi dial tone cho 
CR để mời quay số. 
(3) CR: nhấn số. 
(4) CRX: nhận số và xác định tuyến để chuyển cuộc gọi đến đích. 
Bản tin SS7 được chuyển đến tổng đài đích để rung chuông 
thuê bao bị gọi. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 94 - 
(5) Tổng đài bị gọi (callee switch, gọi là CEX): nhận biết bản tin 
rung chuông, quan sát tình trạng của thuê bao (bận hay rỗi) và 
cấp tín hiệu chuông nếu CE rỗi. Đồng thời cũng thông báo 
cho CRX trạng thái của CE. 
(6) Thuê bao bị gọi (callee-CE): nhấc máy. 
(7) CRX và CEX: bắt đầu tính cước và truyền thông tin thoại qua 
kênh 64kbps. 
(8) CR và CE: đàm thoại. 
(9) CR hoặc CE đáp máy: cuộc gọi kết thúc. 
(10) CRX và CEX: ngừng tính cước, bản tin cuộc gọi kết thúc được 
trao đổi. 
Để tiện so sánh ở đây, cuộc gọi trong mạng chuyển mạch kênh sử 
dụng báo hiệu số 7. Đối với chuyển mạch mềm, cuộc gọi được thực hiện 
giữa 2 thuê bao điện thoại (vẫn sử dụng báo hiệu số 7) trong mạng PSTN 
với nhau thông qua mạng lõi của mạng thế hệ sau NGN. 
Cả 2 cách thực hiện cuộc gọi, bằng chuyển mạch mềm hay chuyển 
mạch kênh, đều phải thiết lập kết nối trước khi thực hiện đàm thoại. 
Trong chuyển mạch kênh, kênh báo hiệu và kênh thoại là 2 kênh 
khác nhau nhưng cùng truyền đến 1 điểm xử lý trên cùng đường dây, hay 
nói cách khác là trên cùng kết nối vật lý. (Kênh báo hiệu được thiết lập 
trước, sau đó kênh thoại mới được thiết lập ). 
Trong khi đó đối với chuyển mạch mềm thì 2 kênh này không chỉ là 
2 kênh riêng biệt mà chúng còn được truyền trên 2 kết nối khác nhau. Và 
thông tin báo hiệu được truyền qua SG, thông tin thoại được truyền qua 
MG. 
Các hình sau sẽ trình bày quá trình thực hiện một cuộc gọi: 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 95 - 
Telephone Telephone
Local SW Local SW
Nhấc máy,
nhấn số
Rung
chuông
Nhấc máy
Ringback
tone
Đàm thoại Đàm thoại
STP STP
IAM
ACM
CBK
SS7
ANC
CLF
RLG
Gác máy
Gác máy
Hình 3.19: Quá trình thực hiện một cuộc gọi khi sử dụng chuyển mạch kênh 
Lưu ý: đề nghị tham khảo lại mạng báo hiệu số 7 để hiểu rõ các bản 
tin được sử dụng trong quá trình thực hiện cuộc gọi. 
Ở đây chỉ trình bày quá trình thiết lập ban đầu, các bạn sinh viên tự 
hoàn thiện các sơ đồ phần kết thúc cuộc gọi. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 96 - 
Telephone
SG MG MGC SGMGMGC
Telephone
IAM
IAM
CRCX
OK Invite
CRCX
OK
IAMIAM
ACM
ACM
183
ACMACM ANM
ANM
200
MDCX
OK
ACK
ANMANM
STP STP
SS7
SIGTRAN
MGCP
SIP
Thông tin thoại
IP network
Local SW Local SW
SS7 SS7Softswitch Softswitch
Caller Callee
Nhấc máy,
nhấn số
Chuông
rung
Ringback
tone Nhấc máytrả lời
Đàm
thoại
Đàm
thoại
Hình 3.19: Quá trình thực hiện một cuộc gọi khi sử dụng chuyển mạch mềm 
IAM: Initial Address Message 
ACM: Address Complete Message 
CPG: Call Progress Message 
ANM: Answer Message 
CRCX: Create Connection 
MDCX: Modify Connection 
BÀI GIẢNG NGN Chương 3: Chuyển mạch mềm 
 - 97 - 
VIII. GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM CỦA CÁC HÃNG 
Trong phần này chỉ giới thiệu các sản phẩm Softswitch của các hãng 
khác nhau mà không đi sâu tìm hiểu chúng. Đây là phần dành cho SV tự 
nghiên cứu. 
Hãng Alcatel có Alcatel 1000 Softswitch, Cisco có Cisco BTS 10200, 
Lucent có Lucent Softswitch, Huges Software Systems có HSS Softswitch, 
hãng Open Telecommunications có openCallAgent, hãng Telic có Multi-
protocol Call Control Server (MPCCS),  
IX. KẾT LUẬN 
Với sự ra đời của chuyển mạch mềm đã làm cho việc thực hiện chuyển 
mạch được linh hoạt, không còn phụ thuộc vào phần cứng của tổng đài. Đây 
là yếu tố giúp cho việc kết hợp mạng PSTN với mạng IP dễ dàng và thuận 
lợi, từ đó phát triển lên NGN hoàn toàn. 

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_mang_ngn_chuong_3_chuyen_mach_mem_softswitching.pdf