Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch mềm di động và khả năng ứng dụng cho viễn thông Lào

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

--------------------------------

KONG SYSOMBOUN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM DI

ĐỘNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHO VIỄN THÔNG LÀO

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2013

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học:

Phản biện 1: ...........................................................

...............................................................

Phản biện 2: ...........................................................

..............................................................

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công

nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc:

........ giờ ........ ngày ........ tháng ....... năm ...............

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

PGS.TS. LÊ NHẬT THĂNG

MỞ ĐẦU

Thị trường di động trong những năm gần đây đã có những bước phát triển vô cùng

mạnh mẽ. Dịch vụ chủ đạo là thoại và tin nhắn SMS. Tuy nhiên, các dịch vụ dữ liệu dựa

trên nền IP ngày càng phát triển. Nhu cầu của con người về dịch vụ mới là không giới hạn,

đòi hỏi các dịch vụ đa dạng và chất lượng cao. Người sử dụng di động mong muốn cùng

một thời điểm họ có thể sử dụng nhiều dịch vụ như vừa gọi điện thoại vừa gửi hình ảnh,

chia sẻ file cho nhau...

Mạng chuyển mạch kênh truyền thống chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu

lượng thoại, không có khả năng để đáp ứng các nhu cầu trên của khách hàng. Vì vậy, mạng

thế hệ sau (Next General Network - NGN) ra đời nhằm thỏa mãn những nhu cầu trên.

Trong luận văn này, em tập trung nghiên cứu về mạng chuyển mạch mềm và giải

pháp chuyển mạch mềm trong mạng di động – Mobile Switching Solution. Giải pháp này

dựa trên kiến trúc mạng phân lớp, mạng tích hợp ngang. Đó là kiến trúc mạng có sự phân

tách chức năng điều khiển với chức năng vận chuyển dữ liệu. Sự phân tách lớp điều khiển

khỏi lớp truyền tải phù hợp với xu hướng phát triển của các hệ thống thông tin di động 3G

và phù hợp với các tổ chức tiêu chuẩn 3GPP.

Nội dung luận văn của em gồm:

Chương 1: Tổng quan về chuyển mạch mềm

Chương 2: Công nghệ chuyển mạch mềm di động và giải pháp chuyển mạch mềm

trong mạng di động của một số hãng cung cấp

Chương 3: Đề xuất ứng dụng triển khai chuyển mạch mềm di động cho Viễn thông

Lào

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH MỀM

1.1. Chuyển mạch mềm trong mạng NGN

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 nhập và mạng lõi của PSTN thành mạng gói là rất tốn kém. Để tận dụng cơ sở hạ tầng

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 1.1 sau:

Hình 1.1: Cấu trúc mạng NGN

Việc phân tách chức năng điều khiển cuộc gọi và các dịch vụ từ mạng truyền tải nằm phía

dưới là giải pháp cho các mạng dựa trên chuyển mạch mềm. Hỗ trợ các giao diện báo hiệu chuẩn sẽ

cung cấp kết nối liền mạch giữa PSTN truyền thống và các mạng công cộng thế hệ mới, đảm bảo

việc phát triển mềm dẻo cho các hệ thống. Thoại qua mạng gói, mạng chuyển tiếp khung và mạng

tế bào thể hiện một thị trường to lớn, tạo cơ hội cho các nhà kinh doanh và nhà khai thác.

Công nghệ chuyển mạch mềm cho phép kết nối giữa Internet, các mạng vô tuyến, các

mạng cáp và các mạng điện thoại truyền thống. Hình 1.2 giới thiệu về sự hội tụ mạng có thể đạt

được nhờ sử dụng chuyển mạch mềm. Chuyển mạch mềm cho phép mạng điện thoại thông tin với

thế giới Internet. Phương thức kết nối, hệ thống đánh số danh bạ và phương thức tính cước của thế

giới thoại sẽ có sẵn đối với các mạng khác (gồm cả Internet) sử dụng chuyển mạch mềm.

Hình 1.2: Vị trí của chuyển mạch mềm trong mạng NGN

1.2. Khái niệm về chuyển mạch mềm

- Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói (như VoIP), và không

chuyển mạch trực tiếp các cuộc gọi PSTN (mặc dù có thể hỗ trợ đầu cuối tương tự như máy điện

thoại thông thường).

- Phần mềm hệ thống chạy trên 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,…

Thuật ngữ chuyển mạch mềm cũng được sử dụng như một tên sản phẩm của thành phần

chính thực hiện kết nối cuộc gọi như Tác nhân cuộc gọi (Call Agent) hay Bộ điều khiển cổng

phương tiện MGC (Media Gateway Controller).

1.3. Ưu điểm của chuyển mạch mềm

Chuyển mạch mềm Softswitch có những ưu điểm sau:

Cho cơ hội mới về doanh thu

Thời gian tiếp cận thị trường ngắn

Khả năng thu hút khách hàng

Giảm chi phí xây dựng mạng

Giảm chi phí điều hành mạng

Sử dụng băng thông một cách hiệu quả:

Quản lý mạng hiệu quả

Cải thiện dịch vụ

Tiết kiệm thời gian đặt thiết bị

Cung cấp môi trường tạo lập dịch vụ mềm dẻo

An toàn vốn đầu tư

1.4. Các tiêu chí kỹ thuật của chuyển mạch mềm

Nhìn chung, một hệ thống chuyển mạch mềm có 4 tiêu chí kỹ thuật sau:

Tính tương thích.

Hỗ trợ nhiều giao thức.

Năng lực hệ thống

Khả năng mở rộng của hệ thống

1.5. Các thành phần chính của chuyển mạch mềm

Thành phần chính của chuyển mạch mềm là bộ điều khiển thiết bị Media Gateway

Controller (MGC). Bên cạnh đó còn có các thành phần hỗ trợ hoạt động như: Signalling 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, Signalling Gateway là thành

phần ở trên cùng lớp với MGC; Media Server và Application Server/Feature Server nằm trên lớp

Application và Service Layer.

Cách kết nối các thành phần trên được thể hiện ở hình sau:

Hình 1.3: Các thành phần của chuyển mạch mềm

1.6. Ứng dụng của chuyển mạch mềm

Chuyển mạch mềm Softswitch hiện nay, khi vẫn tận dụng mạng PSTN, được sử dụng trong

mạng công cộng để thay thế cho tổng đài cấp 4 (Tandem switch) và trong mạng riêng. Và phần

mềm điều khiển chuyển mạch lúc này chỉ có nhiệm vụ đơn giản là thiết lập và kết thúc cuộc gọi.

Trong tương lai khi tiến lên mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụng Softswitch sẽ thay

thế cả các tổng đài nội hạt (lớp 5). Khi đó chuyển mạch mềm Softswitch không chỉ thiết lập và xóa

cuộc gọi mà sẽ thực hiện tất cả các chức năng phức tạp khác của một tổng đài lớp 5.

1.7. Thiết lập cuộc gọi trong chuyển mạch mềm

Với chức năng chuyển mạch và điều khiển cuộc gọi, softswitch là thành phần chính trong

mạng thế hệ mới. Tuy nhiên khác với tổng đài điện tử, lưu lượng cuộc gọi trong mạng chuyển

mạch mềm không đi qua softswitch, các đầu cuối trực tiếp trao đổi dữ liệu với nhau (trong cuộc gọi

VoIP các đầu cuối thiết lập kết nối RTP trực tiếp)

6 Softswitc

h

Báo hiệu

Mạng IP/ MPLS

Báo hiệu

Access gateway

Kết nối

RTP

Máy điện thoại SIP

Máy điện thoại analog

Hình 1.4: Thiết lập cuộc gọi trong mạng chuyển mạch mềm

Để hiểu rõ hơn vai trò của softswitch chúng ta xem xét quá trình thiết lập cuộc gọi như trên

hình 1.4. Máy điện thoại SIP thực hiện quay số đến máy điện thoại analog được kết nối vào Access

gateway. Softswtich, máy điện thoại SIP và gateway trao đổi với nhau các bản tin báo hiệu cuộc

gọi SIP. Sau khi thủ tục báo hiệu cuộc gọi thực hiện xong, máy điện thoại SIP và Access gateway

thiết lập kết nối RTP và trực tiếp trao đổi các gói dữ liệu thoại, không cần đến sự can thiệp của

softswitch.

Như vậy, mạng chuyển mạch mềm là mạng xử lý tập trung về mặt logic nhưng tài nguyên

phân tán. Chuyển mạch cuộc gọi trên nền mạng chuyển mạch gói và tạo ra nhiều ưu thế vượt trội

mà chúng ta sẽ tiếp tục xem xét.

1.8. So sánh hoạt động của chuyển mạch mềm và chuyển mạch kênh

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 phương thức xử

lý cuộc gọi

Bảng dưới đây biểu diễn sự so sánh về các đặc tính của chuyển mạch mềm và chuyển mạch

kênh.

Bảng 1.1: 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”

Giữa phần mềm và phần cứng

Không phụ thuộc

Phụ thuộc chặt chẽ

Cấu trúc

Module, tiêu chuẩn mở

Độc nhất

Khả năng thay đổi

Có

Khó khăn

Giá thành

Rẻ hơn 40%

Cao

Khả năng mở rộng

Dễ dàng với số lượng lớn

Đòi hỏi phải thêm thiết bị

Khả năng sử dụng đa phương tiện

Dễ dàng, nhiều loại hình

Rát hạn chế

Hội nghị truyền hình

Chất lượng tốt

Có hỗ trợ

Loại hình dịch vụ

Thoại, dữ liệu, video, fax

Chủ yếu là thoại

Chất lượng dịch vụ

Tốt

Phần cứng

Nhỏ gọn

Chiếm không gian lớn

1.9. Kết luận chương 1

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.

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM DI ĐỘNG

2.1. Tổng quan về chuyển mạch mềm di động

Giải pháp chuyển mạch mềm trong mạng di động (MSS - Mobile Softswitch Solution) dựa

trên kiến trúc mạng phân lớp, mạng tích hợp ngang. Đó là kiến trúc mạng có sự phân chia về mặt

vật lý và logic, sự phân chia về chức năng điều khiển và quản lý dịch vụ (Lớp điều khiển) với chức

năng vận chuyển dữ liệu (Lớp kết nối).

Giải pháp chuyển mạch mềm trong mạng di động (MSS) là sự kết hợp 2 nút khác nhau:

MSC server (MSC-S) thuộc lớp điều khiển và Mobile Media Gateway (M-MGw) thuộc lớp kết nối.

Trong MSS cho mạng WCDMA, lớp kết nối chủ yếu dựa trên giao thức IP và ATM.

MSC Server điều khiển tất cả báo hiệu mạng và các quá trình thiết lập, giải phóng và giám

sát các cuộc gọi chuyển mạch kênh. Còn M-MGw điều khiển quá trình xử lý và vận chuyển lưu

lượng cuộc gọi chuyển mạch kênh, và kết nối với các mạng ngoài như PSTN, các mạng di động

mặt đất công cộng (PLMN) khác và các mạng viễn thông quốc tế.

Hình 2.1: Giải pháp chuyển mạch mềm trong mạng di động (MSS)

Trong mối tương quan của những điểm khác biệt đó, khái niệm "tích hợp dọc" được sử dụng để mô

tả những hệ thống mạng khi chúng kết hợp thành những chức năng rất khác biệt có liên quan tới

nhau để thực hiện chức năng điều khiển và kết nối. Ngược lại, mạng MSS kết hợp thành một dạng

kiến trúc "tích hợp ngang" và phân tách chức năng kết nối, điều kiển và ứng dụng thành những tầng

riêng biệt.

Hình 2.2: Mạng tích hợp dọc và mạng tích hợp ngang

 MSS đưa ra một kiến trúc mở linh hoạt có khả năng đáp ứng những yêu cầu của hiện tại và

MSS mang lại những lợi ích chính sau:

 MSS cho phép xử lý linh hoạt khi mạng được mở rộng hay thay đổi loại lưu luợng (chuyển

tương lai.

 MSS cho phép mạng dễ dàng tiến tới một giải pháp “all-IP”.

 Đối với các công nghệ truyền tải khác nhau, cả công nghệ đang tồn tại lẫn các công nghệ

mạch kênh hay chuyển mạch gói).

đang nghiên cứu phát triển, ví dụ công nghệ ATM hay IP, đều có thể được triển khai mà

không ảnh hưởng tới lớp điều khiển hay lớp ứng dụng. MSS cho phép các mạng dịch vụ

khác nhau có thể chia sẻ chung một mạng truyền tải.

2.2. Kiến trúc MSS

Kiến trúc phân lớp

Mạng lõi di động 2G và 2.5G ngày nay thường là mạng ngang hàng, nghĩa là các chức

năng điều khiển, chuyển mạch và ứng dụng được tích hợp trong cùng một phần tử. Với sự xuất

hiện của khái niệm mạng phân lớp, các chức năng này được tách biệt, thấp nhất là lớp chuyển

mạch, ở giữa là lớp điều khiển và trên cùng là lớp ứng dụng.

Lớp điều khiển:

Lớp điều khiển được đặt trong các phần tử được gọi là Network Server (MSC Server,

HLR, AUC, EIR ...). Các server này có chức năng thực hiện bảo mật, quản lý di động, thiết lập và

giải phóng cuộc gọi… Các server này liên lạc với nhau và các phần tử mạng khác bằng các giao

thức chuẩn lớp 3 như ISUP, MAP, BICC. MSC-Server điều khiển các MGw và đưa ra các chức

năng và tài nguyên cần thiết cho một cuộc gọi. Giao thức được sử dụng ở đây là H.248 (MGCP).

Lớp kết nối

Mạng kết nối là mạng phân tán dùng để chuyển mạch các cuộc gọi. Phần tử chính ở đây là

các MGw. MGw dùng để thiết lập các kết nối giữa các người dùng và khi cần nó có thể chuyển đổi

các công nghệ chuyển tải khác nhau (TDM, ATM, IP). MGw cũng thực hiện việc xử lý dữ liệu

người dùng như mã hoá/giải mã thoại, khử tiếng vọng... Tài nguyên cho một cuộc gọi có thể được

phân bố trên nhiều MGw, ví dụ một MSC-Server có thể điều khiển nhiều MGw cho cùng một cuộc

gọi. Các phần tử trong mạng phân lớp có thể chạy trên nền mạng IP (Mobile Backbone Packet

Network). MPBN có thể chỉ dùng riêng cho mạng phân lớp hoặc dùng chung với mạng GPRS/CS

hay kết hợp nhiều loại mạng khác nhau (OSS, Billing ...)

Lớp dịch vụ

Lớp này cho phép triển khai các dịch vụ khác trên nền mạng di động ngoài dịch vụ thoại

truyền thống như video, hình ảnh ...

So sánh với kiến trúc không phân lớp

Ưu điểm và nhược điểm của kiến trúc mạng không phân lớp:

Với dự đoán phát triển thuê bao di động trong các năm tới, việc mở rộng mạng, trong đó có

mạng lõi, là tất yếu. Việc thiết lập các tổng đài có lưu lượng lớn sẽ là biện pháp phải tính đến để

giảm chi phí đầu tư về mặt truyền dẫn. Do số phần tử chuyển mạch trong mạng lõi ngày càng

nhiều, phải tính đến việc trang bị các thiết bị chuyển mạch trung gian (GMSC/TSC) để kết nối giữa

các phần tử trong mạng với nhau cũng như kết nối với các phần tử mạng ngoài. Việc phát triển

mạng lõi theo công nghệ chuyển mạch kênh truyền thống cho ta khả năng dễ dàng trong công tác

vận hành khai thác vì đây là công nghệ cũ, ngoài ra công nghệ này đã được triển khai rộng rãi trên

thế giới, có tính ổn định cao.

Tuy nhiên, toàn bộ việc đầu tư này sẽ vẫn kéo theo một mạng truyền dẫn rất lớn, đấu nối

phức tạp, chi phí tốn kém vì phải xây dựng mạng truyền dẫn TDM dựa trên các kênh có tốc độ nhỏ

nhất 64kbps chỉ dùng cho các cuộc gọi 16kbps. Cũng vì vấn đề không tương thích về tốc độ nên

trong mạng di động luôn có phần tử tương thích tốc độ. Đây là phần tử làm góp phần làm suy giảm

chất lượng thoại. Ngoài ra, trong xu hướng phát triển của thế giới, trong tương lai sẽ mất dần các

mạng chuyển mạch kênh. Khi đó tất cả các dịch vụ viễn thông sẽ chạy trên nền IP, không còn ranh

giới giữa di động, cố định.

 Ưu điểm và nhược điểm của kiến trúc mạng phân lớp:

Mạng phân lớp có đặc tính cơ bản là phân tán hệ thống chuyển mạch trong khi vẫn giữa

một số node mạng điều khiển và xử lý cuộc gọi tại một số ít trạm trung tâm. Các MGw có thể được

đặt tại các trạm Remote (có thể đặt cùng một vài BSC ở các tỉnh) và cho phép chuyển mạch các lưu

lượng nội vùng. Mặc dù có sự phụ thuộc vào vùng địa lý, nhưng nhìn chung phần lớn lưu lượng

được sinh ra và kết thúc tại cùng một vùng nào đó, vì vậy, sẽ tiết kiệm được một lượng lớn đầu tư

cho truyền dẫn. Số trạm trung tâm ít chỉ gồm các phần tử lớp Điều khiển cho ta khả năng tiết kiệm

về mặt điện năng tiêu thụ, tiền xây dựng mặt bằng nhà trạm mới trong quá trình vận hành khai thác.

Các phần tử thuộc lớp Kết nối và lớp Điều khiển có thể được định cỡ độc lập và như vậy mạng có

thể mở rộng một cách dễ dàng tại bất kì thời điểm nào tuỳ thuộc vào đặc tính lưu lượng của từng

vùng. Hơn nữa, sự độc lập này cũng cho phép mỗi lớp có thể được nâng cấp độc lập nhau.

Về nhược điểm của kiến trúc mạng phân lớp, đây là công nghệ mới, cũng chưa được triển

khai nhiều trên thế giới nên khó đánh giá được tính chín muồi, khả năng tương thích với các hệ

thống đang có. Mặt khác, dung lượng của thiết bị nhỏ là một trở ngại không nhỏ đối với các nhà

khai thác lớn muốn thay đổi hệ thống hiện có. Kiến trúc mạng phân lớp là công nghệ mới nên giá

thành còn cao, bên cạnh đó việc nâng cao kiến thức để nhân viên vận hành làm quen với công nghệ

viễn thông trên nền mạng IP cũng là một khó khăn.

Bảng 2.1 So sánh mạng không phân lớp và phân lớp

Dễ dàng trong vận hành khai thác và độ ổn định cao.

Mạng không phân lớp Mạng phân lớp

Phân tách giữa điều khiển và chuyển mạch, nên

có thể đặt MGW tại các tỉnh xa để tiết kiệm chi Chi phí truyền dẫn lớn. phí truyền dẫn. Do phần tử tương thích tốc độ dẫn đến ảnh Tiết kiệm trong việc xây dựng và vận hành tổng hưởng chất lượng thoại. trạm.

Dễ dàng trong việc thay đổi và định cỡ lại mạng.

Tiết kiệm băng thông.

So với MSC truyền thống thực hiện cả hai chức năng chuyển mạch và điều khiển, trong kiến trúc

MSS, hai chức năng này đã được phân tách và do hai nút mạng khác nhau thực hiện. Chức năng

điều khiển do MSC server đảm nhiệm và MSC server thuộc lớp điều khiển, còn chức năng chuyển

mạch do M-MGw đảm nhiệm và M-MGw thuộc lớp kết nối.

Cấu trúc MSC truyền thống

Mobile Softswitch Solution

Cấu trúc phân lớp MSC Server

MSC truyền thống

(Control)

MSC-

(Control and Switching)

MSC

S

Mobile Media Gateway

(Switching)

MG

w

Control Layer

MSC-

MSC

S

Connectivity Layer

MG

w

MG

MSC

IP/ATM/TDM

TDM

w

MG

MSC

w

Hình 2.4: So sánh cấu trúc MSC truyền thống và giải pháp MSS

Chức năng chính của MSC-S

Control Layer

MSC-S

Connectivity Layer

• Điều khiển cuộc gọi • Điều khiển và lựa chọn MGW • Có thể điều khiển nhiều hơn một MGW • Quản lý di động • …

MGw IP

MGw

Chức năng chính của Media Gateway

MGw

• Xử lý thoại • Thiết lập và giải phóng user data bearers • Giao tiếp giữa các chuẩn truyền tải khác nhau

(IP/ATM/TDM)

• Ranh giới với các mạng khác • Có thể được điều khiển bởi nhiều MSC-server

Hình 2.5: Kiến trúc MSS

2.3. Mô hình tham chiếu 3GPP

Với yêu cầu cung cấp các dịch vụ số liệu, đặc biệt là dịch vụ truyền thông đa phương tiện, mạng

thông tin di động hiện nay cũng đang phát triển theo cấu trúc NGN. Tổ chức tiêu chuẩn 3GPP đóng

vai trò chủ yếu trong việc xây dựng kiến trúc mạng NGN-Mobile cho các hệ thống thông tin di

động dựa trên mạng lõi GSM.

Hình 2.9: Mô hình tham chiếu 3GPP

2.4. Các phần tử mạng của MSS

Hình 2.10 chỉ ra các nút logic và giao diện với mạng truy nhập vô tuyến, mạng ngoài.

Hình 2.10: Các thành phần mạng WCDMA MSS

2.5. Các giao thức báo hiệu

Hình 2.13: Các giao thức báo hiệu

 Giao thức BSSAP giữa MSC-S và BSC (giao diện A)

 Giao thức RANAP giữa MSC Server và RNC (giao diện Iu)

 Giao thức GCP (Gateway Control Protocol) giữa MSC Server và M-MGw (giao diện Mc)

 Giao thức BICC (Bearer Independent Call Control) định tuyến giữa các MSC Server (giao

diện Nc)

 Giao thức Q.AAL2 (Bearer Control Protocol) trong lớp vận chuyển AAL2 (giao diện Iu và

 Giao thức ISUP (ISDN User Part) định tuyến tới mạng ISDN

 Giao thức IPBCP (IP bearer control protocol) giữa các M-MGw (giao diện Nb)

Iur)

2.6. Giải pháp chuyển mạch mềm di động của một số hãng

2.6.1. Giải pháp của Huawei

Các giải pháp softswitch di động của Huawei được dựa trên các yêu cầu kết nối mạng và

các tính năng mạng của hãng. Nó cung cấp một sơ đồ mạng 2G hoặc 3G tích hợp, dễ dàng để hoạt

động và duy trì. Giải pháp này hỗ trợ cho các mạng GSM, 3GPP, R99, 3GPP R4, và 3GPP R5.

Hình 2.16: Cấu trúc mạng giải pháp mobile softswitch của Huawei

2.6.2. Giải pháp của Nokia Siemens Network (NSN).

Các hệ thống máy chủ MSC của NSN sử dụng một mạch kiến trúc mạng lõi, độc lập với đường

trục truyền dẫn, như quy định trong thông số kỹ thuật 3GPP 4. Đó là sự phát triển quan trọng trong

việc thực hiện của mạng lõi cho các dịch vụ thoại và tin nhắn SMS. Cũng như TDM hiện nay và

các giải pháp xương sống ATM, nó hỗ trợ IP cho cả lưu lượng và báo hiệu. Nó tạo ra ý tưởng cho

việc tích hợp các dịch vụ thoại trong việc phát triển mạng lưới đa dịch vụ dựa trên nền IP.

Các hệ thống máy chủ MSC NSN tách điều khiển cuộc gọi và báo hiệu và lưu lượng thực tế vào

các thành phần mạng khác nhau: máy chủ MSC và Gateway đa phương tiện. Kiến trúc phân chia

này cho phép chi phí có thể được giảm thiểu do năng lực xử lý của các hệ thống máy chủ NSN

MSC, gấp ba lần so với hệ thống MSC truyền thống.

Cách bố trí đơn giản của mạng lõi giúp loại bỏ sự cần thiết phải quá cảnh MSC tại máy chủ MSC

mạng VoIP.

Kiến trúc 3GPP Release 4 cho phép tối ưu mở rộng mạng lưới - điều khiển cuộc gọi và dung lượng

lưu lượng có thể được mở rộng một cách riêng biệt.

NSN MSC Server hỗ trợ cả hai mạng GSM / EDGE và mạng vô tuyến WCDMA. Dung lượng

mạng lõi có thể được tự động chia sẻ giữa hai mạng truy cập vô tuyến, hỗ trợ tốt nhất khi đầu tư

mạng lõi khi thuê bao chuyển sang WCDMA.

Các hệ thống máy chủ MSC NSN hỗ trợ tất cả các giao diện tín hiệu của mạng vô tuyến hiện có,

2.6.3. Giải pháp của Alcatel-Lucent.

cho phép tích hợp các mạng lưới an toàn của cả một và nhiều nhà cung cấp.

MSC Alcatel là một sản phẩm chuyển mạch di động thế hệ tiếp theo nó là cầu nối giữa

thoại và giao thức báo hiệu dữ liệu của các mạng di động thế hệ thứ 2 và thứ 3 với mạng thông

minh. Nó cung cấp giao diện được gói hóa và kênh hóa cho liên kết Trung tâm cung cấp dịch vụ

kết nối chuyển mạch cũng như giao diện cho phép kết nối với hệ thống điện thoại công cộng bên

ngoài.

MSC Alcatel có thể được sử dụng như chuyển mạch Trung tâm di động (MSC). Nền tảng này được

kiến trúc với phần mềm và phần cứng module hóa cho phép nhà điều hành triển khai những yếu tố

2.6.4. Giải pháp của Ericsson

cần thiết cho bất kỳ ứng dụng cụ thể hoặc triển khai toàn mạng.

Đây là giải pháp mà Ericsson đưa ra nhằm tiến tới kiến trúc mạng phân lớp (Mobile

Softswitch – MSS). Giải pháp sử dụng phiên bản MSS R4.1 (MSC-server R12 và MGW R4.1).

Căn cứ theo phân bố lưu lượng và thuê bao, Ericsson đưa ra giải pháp với mạng có các

MSC-Server (in pools), HLR, MGW and BSC.

Lưu lượng qua giao diện Nb từ M-MGw cũng như lưu lượng báo hiệu SS7 (SIGTRAN) từ MSC

Server và M-MGw được vận chuyển qua IP.

Giao diện STM-1 được sử dụng cho lưu lượng TDM tới các mạng khác.

Giao diện STM-1 được sử dụng cho giao diện A, vận chuyển cả tải và lưu lượng báo hiệu BSSAP.

Với site co nhiều hơn một M-MGw thì mỗi BSC được nối tới 2 M-MGw.

2.6.5. Giải pháp của ZTE

Lưu lượng Gb từ BSC được vận chuyển qua IP với giao diện Gigabit Ethernet.

Hệ thống chuyển mạch mềm ZTE, mạng hội tụ theo định hướng, giúp cung cấp một giải

pháp tổng thể để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện thế hệ mới, và trên cơ sở thừa kế, nhận ra

ảnh hưởng lẫn giữa các mạng dịch vụ hiện tại như PSTN / ISDN, PLMN, IN, CATV, internet …

Ngoài ra, bằng cách tối ưu hóa cấu trúc mạng, nó mang đến sự hội tụ mạng cũng như hội tụ dịch

vụ, vì thế cho phép mạng chuyển mạch gói cung cấp không chỉ các dịch vụ mới mà còn dịch vụ

phong phú cho mạng chuyển mạch kênh.

Kiến trúc chuyển mạch mềm chuyển mạch mềm ZTE là hệ thống là một mở, hệ thống phần mềm

tiêu chuẩn thực hiện truyền thông phân phối trên một nền tảng máy tính mở. Nó kết hợp thoại, dữ

liệu và video với nhau. Nó hỗ trợ các giao thức chuyển đổi thông thường (như SS7).

2.7. Kết luận chương 2

Giải pháp chuyển mạch mềm trong mạng di động (MSS - Mobile Softswitch Solution) dựa trên

kiến trúc mạng phân lớp, mạng tích hợp ngang. MSS dựa trên nền tảng của mạng thiết kế theo cấu

trúc phân lớp (bao gồm cả vật lý và logic): lớp dịch vụ (service layer), lớp điều khiển (control

layer), lớp kết nối (connectivity layer). MSS chỉ ứng dụng cho mạng di động và cụ thể hơn là áp

dụng cho mạng lõi chuyển mạch kênh (CNCS - Core Network Circuit Switched).

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM

DI ĐỘNG CHO VIỄN THÔNG LÀO

3.1. Giới thiệu chung về mạng Viễn thông Lào

Năm 2008, thành phố Viêng Chăn khai trương nghiệp vụ mạng 3G, đánh dấu ngành thông

tin-Viễn thông Lào đi vào thời đại 3G, cùng với sự phổ cập của điện thoại di động thông minh, số

thuê bao nghiệp vụ 3G ở Lào hiện nay vào khoảng 280 nghìn thuê bao, chủ yếu tập trung tại các

3.1.1. Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông chính của Lào

 LTC (Lao Telecommunications company)

 ETL (Enterprise of Telecommunications Lao)

thành phố lớn như Thủ đô Viêng Chăn.

 MLL (Milicom Lào Limited)

 Sky Telecom Limited

 Planet Limited

Star Telecom: LAT (Lào Asia Telecommunication) và Viettel Global (ViệtNam)

3.1.2. Tình hình phát triển và dịch vụ viễn thông Lào

Ngoài ra còn một số công ty viễn thông mới ra đời đó là: Stea và LanXang Limited.

Cùng với sự đầu tư của Chính phủ, ngành thông tin-Viễn thông của Lào phát triển nhanh chóng,

tính đến năm 2010, t lệ thuê bao điện thoại di động đạt 65%, thuê bao điện thoại cố định đạt

1,66% và thuê bao băng thông rộng đạt 0,19%; tổng chiều dài cáp quang đạt khoảng 5 nghìn km,

che phủ 138 huyện thuộc 17 tỉnh thành, trong đó mạng 3G đã che phủ 2 nghìn thôn làng. Theo kế

hoạch của Bộ Bưu chính Viễn thông Lào, trong những năm tới sẽ nâng tổng số trạm thu và tiếp

sóng trong cả nước lên 6.684 trạm, che phủ 7.300 trong tổng số 9.119 thôn làng trong cả nước,

3.1.3 Các dịch vụ viễn thông đang hoạt động triển khai tại Lào.

trong đó mạng 3G sẽ che phủ 130 trong số 143 huyện của cả nước.

- Dịch vụ thoại: sử dụng qua mạng 2G, 3G và mạng cố định PSTN

- Dịch vụ dữ liệu: qua mạng 3G bao gồm dịch vụ data, thoại..

- Dịch vụ VIDEO IP TV chưa có chính thức

- Các dịch vụ giá trị gia tăng khác…

3.2. Giới thiệu về công ty thông tin di động Star Telecom(Unitel)

Mạng di động Star telecom Mobile được đưa vào hoạt động chính thức từ ngày 1/4/2008

liên doanh giữa Viễn thông Quân đội Lào(LAT) và Viễn thông Quân đội Việt Nam(Viettel).

Hiện tại, mạng di dộng Star telecom hầu như cung cấp cho khách hàng tất cả các dịch vụ thoại,

SMS và các đầy đủ các dịch vụ giá trị gia tăng khác. kiến trúc mạng của Star telecom là mạng phân

lớp, các thành phần chính trong mạng gồm có 6 MSCs, 4 HLRs (1 dự phòng), 15 BSCs, 05 RNC và

hơn 3000 trạm thu phát sóng trên toàn quốc. Tất cả các MSCs của Star telecom tập trung tại thành

phố Viêng Chăn ở hai trung tâm PhoneXay và NongPhaya. Đây là thành phố trung tâm của nước và

lưu lượng luôn xuất phát từ thành phố này. Trong đó kết nối mạng cố định các tỉnh thông qua tổng

đài Toll, kết nối với điện thoại nội hạt thông qua các tổng đài TANDEM nội hạt, và kết nối trực

tiếp đến các mạng di động khác qua các MSC Gateway.

3.3. Đề xuất ứng dụng triển khai công nghệ chuyển mạch di động cho công ty thông tin

di động Star telecom

Đề xuất việc sử dụng cộng nghệ chuyển mạch mềm áp dụng cho Star Teleccom cụ thể như

3.3.1. Lựa chọn công nghệ

Với quan điểm chống độc quyền về công nghệ trong mạng và dựa trên các giải pháp, Ưu điểm và

nhuộc điểm của các hãng cung cấp dich vụ mạng Viễn thông.

Star Telecom lựa chọn tối thiểu hai vendor (nhà cung cấp) khác nhau cho mỗi hệ thống mạng. Hiện

tại, các nhà cung cấp chính đang cung cấp thiết bị cho Star Telecom là: Ericson, Huawei, ZTE và

Nokia Simen Network.

Với những hệ thống thuộc các nhà cung cấp khác nhau và liên tục được cập nhật các version mới

nhất. Hạ tầng mạng Star Telecom có khả năng hỗ trợ tất cả các phương thức kết nối thoại và báo

hiệu khác nhau. Sẵn sàng kết nối tới các đối tác VAS, các đối tác trong và ngoài nước để cung cấp

3.3.2. Giao diện kết nối của MSOFTX3000

đầy đủ các dịch vụ tới khách hàng.

Là thiết bị điều khiển trong mạng lõi, có thể đóng vai trò là MSC Server, GMSC

3.3.3. Cấu trúc hệ thống

Server,TMSC và cung cấp chức năng SSP.

Cấu trúc mạng Star Telecom được minh họa ở hình dưới đây.

Hình 3.3: Cấu trúc mạng Star Telecom

3.4. Kết luận chương 3

Với việc lựa chọn công nghệ và triển khai tổ chức mạng theo các quan điểm rõ ràng như:

 Quan điểm về lựa chọn công nghệ chuyển mạch mềm (Lựa chọn khi đầu tư thiết bị và công

nghệ triển khai)

 Quan điểm về tổ chức phân lớp mạng.

 Quan điểm về dự phòng

Với việc ứng dụng công nghệ chuyển mạch mềm di động, mạng Star Telecom được đánh giá là nhà

mạng có hạ tầng kỹ thuật hiện đại nhất ở Lào và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật khắt khe về

công nghệ và khả năng cung cấp dịch vụ viễn thông. Hiện tại, Star Telecom được các tổ chức Viễn

thông quốc tế đánh giá cao và đã có được rất nhiều giải thưởng quốc tế trong thời gian vừa qua.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Sự phát triển bùng nổ của mạng Internet, nhu cầu sử dụng các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch

gói di động ngày càng tăng, đặc biệt là các dịch vụ truyền thông đa phương tiện dựa trên nền IP

chính là động lực thúc đẩy sự phát triển của công nghệ mạng thông tin di động theo một kiến trúc

mới, kiến trúc phân lớp mềm dẻo và linh hoạt. Đối với các mạng GSM, việc lựa chọn kiến trúc

mạng phân lớp lấy nền tảng truyền dẫn là công nghệ IP là giải pháp tiết kiệm, chất lượng và phù

hợp với xu hướng chung trên thế giới.

Kết quả của quá trình chuyển đổi ta sẽ được mạng phân lớp. Đây là kiến trúc mạng đã tiết

kiệm đáng kể về mặt truyền dẫn. Bên cạnh đó, mạng có tính tập trung điều khiển mang lại khả năng

dễ dàng quản lý, tiết kiệm chi phí vận hành khai thác. Hơn nữa, các phương thức TrFO và TFO sẽ

nâng cao chất lượng và giảm chi phí về mặt đầu tư truyền dẫn trong mạng một cách đáng kể.

Việc chuyển đổi kiến trúc mạng phải đảm bảo các yêu cầu:

1. Các bước phát triển mạng phải tuân theo các khuyến nghị của 3GPP, tương thích với công

nghệ GSM và các công nghệ trong tương lai đã được thử nghiệm, triển khai thành công trên thế

giới; đảm bảo các không có sự khác biệt lớn giữa các dòng sản phẩm trên thị trường.

2. Quá trình chuyển đổi không làm gián đoạn dịch vụ trong mạng hiện tại.

3. Đảo bảo việc tái sử dụng tối đa với các tài nguyên sẵn có.

4. Các bước trong quá trình phát triển mạng phải riêng biệt, sự phức tạp và chi phí phải được

giảm thiểu để không có sự chênh lệch so với mạng truyền thống.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Lê Nhật Thăng và các thầy cô của Học viện

Công Nghệ Bưu chính Viễn thông đã nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này.

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng (2004), “Thông tin di động 3G”, Nhà xuất bản Bưu điện.

2. TS. Đặng Đình Lâm, TS Chu Ngọc Anh, Ths. Nguyễn Phi Hùng, Ths. Hoàng Anh (2004),

“Hệ thống thông tin di động 3G và xu hướng phát triển”, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật.

3. Tổng công ty Viễn thông quân đội (2008), Báo cáo quy hoạch mạng thổng thể 2008, Hà Nội.

4. http://www.tapchibcvt.gov.vn

Tiếng Anh

5. Alcatel Technologies Co.Ltd.(2006) Next Generation Network Division – NGN, feature

Overview, Tài liệu kỹ thuật

6. AXE 810 Platform Description. Tài liệu kỹ thuật

7. GSM MSC/MSC-S R12 Configuration, Ericsson student book. Tài liệu kỹ thuật

8. Ericsson MSC Server R12 Product Description. Tài liệu kỹ thuật

9. GSM/WCDMA M-MGw R4 Operation and Configuration, Ericsson student book. Tài liệu kỹ

thuật

10. Ericsson MSC R12 Product Description. Tài liệu kỹ thuật

11. Ericsson M-MGw R4 Product Description. Tài liệu kỹ thuật

12. Ericsson WCDMA System Overview, Ericsson student book. Tài liệu kỹ thuật

13. Huawei Technologies Co. Ltd. (2007), GSM MSOFTX3000 Product Training, Tài liệu kỹ

thuật

14. Huawei Technologies Co. Ltd. (2007), Mobile Softswitch Product Overview.Training,

Tài liệu kỹ thuật

15. Huawei Technologies Co. Ltd. (2009), HUAWEI MSOFTX3000 Product Description,

Tài liệu kỹ thuật

16. Keiji Tachikawa (2001), “W-CDMA Mobile communications system” , John Wiley & Sons,

Ltd. Tài liệu kỹ thuật

17. Jjuh-cheng Chen, Tao Zhang (2004), “IP-Based Next-Generation Wireless Networks”, John

Wiley & Sons, Inc. Tài liệu kỹ thuật

18. DR. Jonathan P. Castro (2001), “The UMTS Network and Radio Access Technology”, John

Wiley & Sons, Ltd. Tài liệu kỹ thuật

19. WCDMA MSS R4 Introduction, Ericsson student book. Tài liệu kỹ thuật

20. 3GPP, Technical Specification TS 21.105, V4.0.0, Services and Service Capabilities,

December 2000. Tài liệu kỹ thuật