Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Häc viÖn c«ng nghÖ b−u chÝnh viÔn th«ng
MạngMạng thếthế hệhệ mớimới
NguyÔn TiÕn Ban
A-P
DF
PP
T T
O P
DF
DE
MO
: Purchase from
ww
w.A
-PD
F.com
to remove the w
atermark
http://www.a-pdf.com/?pp-demo
NéiNéi dungdung
� PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI
� PHẦN 2: CÔNG NGHỆ VoIP
2
� PHẦN 3: CÔNG NGHỆ MPLS
PHPHẦẦN 1: TN 1: TỔỔNG QUAN VNG QUAN VỀỀ MMẠẠNG NGNNG NGN
� GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN
� MẠNG NGN THEO MÔ HÌNH CALL SERVER
3
� ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN
1. 1. GiớiGiới thiệuthiệu chungchung vềvề NGNNGN
�� Những hạn chế của mạng hiện tại và nhu cầu phát triển NGNNhững hạn chế của mạng hiện tại và nhu cầu phát triển NGN
�� Nguyên tắc tổ chức mạng NGNNguyên tắc tổ chức mạng NGN
�� Các công nghệ nền tảng cho NGNCác công nghệ nền tảng cho NGN
�� Các tổ chức và hướng phát triển NGNCác tổ chức và hướng phát triển NGN
4
�� Các tổ chức và hướng phát triển NGNCác tổ chức và hướng phát triển NGN
�� Sự tiến hóa lên NGN và các vấn đề cần quan tâmSự tiến hóa lên NGN và các vấn đề cần quan tâm
1.1. 1.1. Những hạn chế của mạng hiện tại và nhu cầu phát triển NGNNhững hạn chế của mạng hiện tại và nhu cầu phát triển NGN
- Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông;
- Khó khăn trong việc tổ hợp mạng;- Khó khăn trong việc tổ hợp mạng;
- Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ mới;
- Đầu tư cho mạng PSTN lớn;
- Giới hạn trong phát triển mạng;
5
- Không đáp ứng được sự tăng trưởng nhanh của
các dịch vụ dữ liệu.
1.2. Nguyên tắc tổ chức mạng 1.2. Nguyên tắc tổ chức mạng NGNNGN
�� Khái niệm Khái niệm NGNNGN và sự hội tụ công nghệvà sự hội tụ công nghệ
Định nghĩa NGN: Định nghĩa NGN:
- Mạng thế hệ sau (NGN) là mạng chuyển mạch gói có khả năng cung
cấp các dịch vụ viễn thông và tạo ra ứng dụng băng thông rộng, các
công nghệ truyền tải đảm bảo chất lượng dịch vụ, trong đó các chức
năng dịch vụ độc lập với các công nghệ truyền tải liên quan.
NGN là mạng NGN là mạng
- Có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói;
6
- Triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng;
- Đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động;
- Các hệ thống hỗ trợ có khả năng mềm dẻo, cho phép khách hàng sử
dụng nhiều loại hình dịch vụ mà chỉ cần một nhà cung cấp.
Sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di độngSự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động trong NGNtrong NGN
7
Xu hướng hội tụ các công nghệ mạng (Xu hướng hội tụ các công nghệ mạng (theotheo 3GPP)3GPP)
PCSIS-95A
IS-95BCDMA2000
1X1X EV-DO
1X EV-DV
Trước đây Hiện tại Tương lai
PCSIS-95A
IS-95BCDMA2000
1X1X EV-DO
1X EV-DV
Trước đây Hiện tại Tương lai
WCDMA
IEEE802.11 IEEE802.11bIEEE802.11a
IEEE802.11g
Mạng hội tụ băng rộng Toàn IP
Mạng không dây
Mạng di độngWCDMA
IEEE802.11 IEEE802.11bIEEE802.11a
IEEE802.11g
Mạng hội tụ băng rộng Toàn IP
Mạng không dây
Mạng di động
8
PSTNModem
ISDN
ADSL VDSL FTTH
Mạng cố định
PSTNModem
ISDN
ADSL VDSL FTTH
Mạng cố định
Xu hướng hội tụ các Xu hướng hội tụ các dịch vụ viễn thôngdịch vụ viễn thông ((theotheo 3GPP)3GPP)
Môi trường hội tụ
Dịch vụ định vị
Điều khiển từ xa
Dịch vụ biểu cảm
Thô
ng m
inh Môi trường hội tụ
Dịch vụ định vị
Điều khiển từ xa
Dịch vụ biểu cảm
Thô
ng m
inh
Người-Người
Người-Máy
DAB/DVB
Thoại thấy hình
TV di động
VOD
Video streaming
Dịch vụ biểu cảm
Hội nghị truyền hình
Người-Người
Người-Máy
DAB/DVB
Thoại thấy hình
TV di động
VOD
Video streaming
Dịch vụ biểu cảm
Hội nghị truyền hình
9
SMS
Tải nhạc chuông
Di động
Video streaming
Dịch vụ theo vị trí
Hướng thoại
Hư
ớng
thoạ
i
Dữ liệu tốc độ thấp Multimedia Multimedia nhanh, băng rộng
SMS
Tải nhạc chuông
Di động
Video streaming
Dịch vụ theo vị trí
Hướng thoại
Hư
ớng
thoạ
i
Dữ liệu tốc độ thấp Multimedia Multimedia nhanh, băng rộng
Nguyên tắc tổ chức mạng Nguyên tắc tổ chức mạng NGNNGN
� Mạng có cấu trúc đơn giản;
� Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông
phong phú và đa dạng;phong phú và đa dạng;
� Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm
chi phí khai thác, bảo dưỡng;
� Dễ dàng tăng dung lượng, phát triển dịch vụ mới;
� Có độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh;
10
� Tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lý
và nhu cầu phát triển dịch vụ, không theo địa bàn hành chính
mà theo vùng mạng hoặc vùng lưu lượng.
Các đặc điểm củaCác đặc điểm của NGNNGN
Nền tảng là hệ thống mạng mởNền tảng là hệ thống mạng mở: :
- Các khối chức năng của tổng đài truyền thống được chia thành các phần tử mạng
độc lập, các phần tử phân theo chức năng và phát triển một cách độc lập.
- Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng.
Là mạng dịch vụ thúc đẩy: Là mạng dịch vụ thúc đẩy:
- Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi;
- Chia tách cuộc gọi với truyền tải.
Là mạng Là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhấtchuyển mạch gói, giao thức thống nhất: :
- Các mạng thông tin tích hợp trong một mạng thống nhất dựa trên nền gói;
- IP trở thành giao thức vạn năng, làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ;
11
- NGN là nền tảng cho cơ sở hạ tầng thông tin quốc gia (NII).
LLà mạng có dung lượng và tính thích ứng caoà mạng có dung lượng và tính thích ứng cao,, đủ năng lực để đáp ứng nhu cầuđủ năng lực để đáp ứng nhu cầu::
- Có khả năng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đa phương tiện băng thông cao;
- Có khả năng thích ứng với các mạng đã tồn tại để tận dụng cơ sở hạ tầng mạng,
dịch vụ và khách hàng sẵn có.
1.3. Các công nghệ nền tảng cho 1.3. Các công nghệ nền tảng cho NGNNGN
�� Công nghệ truyền dẫnCông nghệ truyền dẫn
Truyền dẫn quang:Truyền dẫn quang:
- Công nghệ SDH cho đường truyền tốc độ cao với khả năng bảo vệ của
các mạch vòng;các mạch vòng;
- Công nghệ WDM cho phép sử dụng độ rộng băng tần rất lớn của sợi
quang, nâng tốc độ truyền dẫn lên tới 10 Gb/s, 20 Gb/s, ...
- Một giải pháp hiện nay là hội tụ các lớp dữ liệu và quang trong mạng lõi.
Truyền dẫn vệ tinh:Truyền dẫn vệ tinh:
- Thị trường thông tin vệ tinh phát triển mạnh trong những năm gần đây;
12
- Thị trường thông tin vệ tinh phát triển mạnh trong những năm gần đây;
- Nhiều loại hình dịch vụ vệ tinh đang được phổ biến như: DTH tương tác,
truy nhập Internet, các dịch vụ băng rộng, HDTV, v
- Kết hợp các ưu điểm của CDMA, thông tin vệ tinh ngày càng phát triển,
đặc biệt trong lĩnh vực thông tin di động và cá nhân.
1.3. Các công nghệ nền tảng cho 1.3. Các công nghệ nền tảng cho NGNNGN
�� Công nghệ truy nhậpCông nghệ truy nhập
- Duy trì nhiều loại hình mạng truy nhập vào một môi truyền dẫn chung:
+ Truy nhập quang,
+ Truy nhập vô tuyến,+ Truy nhập vô tuyến,
+ Truy nhập cáp đồng sử dụng các công nghệ ADSL, HDSL, v
+ Truy nhập băng rộng.
- Tích cực phát triển và hoàn thiện để đem vào ứng dụng rộng rãi các công nghệ
truy nhập tiên tiến băng rộng, triển khai hệ thống di động 3G.
�� Công nghệ chuyển mạchCông nghệ chuyển mạch
13
- IP,
- ATM,
- IP over ATM
- MPLS.
1.4. Các tổ chức và hướng phát triển 1.4. Các tổ chức và hướng phát triển NGNNGN
ITUITU--TT ((International Telecommunication UnionInternational Telecommunication Union))
- Các nhóm SG16, SG11, SG13, SG2, SG8
IETFIETF (Internet Engineering Task Force)(Internet Engineering Task Force)
- Các nhóm PINT, MMUSIC, IPTEL, SIGTRAN
MSF (Multiservice Switching Forum)MSF (Multiservice Switching Forum)
- Mô hình mạng chuyển mạch đa dịch vụ.
ETSIETSI (European Telecommunications Standards Institute)(European Telecommunications Standards Institute)
- Các dự án TIPHON, TISPAN
ISC (International Softwitch Consortium)ISC (International Softwitch Consortium)
14
ISC (International Softwitch Consortium)ISC (International Softwitch Consortium)
- Các nghiên cứu về chuyển mạch mềm
3GPP (Third Generation Partnership Project) 3GPP (Third Generation Partnership Project)
- Mô hình kiến trúc phân hệ đa phương tiện IP (IMS)
Mô hình NGN của ITUMô hình NGN của ITU--TT
GII (Global Information Infrastructure)GII (Global Information Infrastructure)
- Mô hình kiến trúc thông tin toàn cầu;
- Gồm 3 lớp chức năng.
Các chức năng ứng dụng;Các chức năng ứng dụng;
- Kiến tạo ứng dụng.
Các chức năng trung gian:Các chức năng trung gian:
- Chức năng điều khiển dịch vụ,
- Chức năng quản lý.
CCáác chức nc chức năăng cng cơ ơ sởsở::
15
CCáác chức nc chức năăng cng cơ ơ sởsở::
- Các chức năng mạng (truyền tải và điều khiển),
- Các chức năng lưu trữ và xử lý,
- Các chức năng giao tiếp người – máy.
Các chức năng của GII và mối quan hệ giữa chúngCác chức năng của GII và mối quan hệ giữa chúng
Giao diÖn
CÊu tróc
C¸c chøc n¨ng øng dông
Cung cÊp dÞch vôxö lý vµ l−u tr ÷
th«ng tin ph©n t¸n
TruyÒn th«ng
vµ nèi m¹ng th«ng tin
Giao diÖn
CÊu tróc
C¸c chøc n¨ng øng dông
Cung cÊp dÞch vôxö lý vµ l−u tr ÷
th«ng tin ph©n t¸n
TruyÒn th«ng
vµ nèi m¹ng th«ng tin
C¸c chøc n¨ng trung gian
Giao diÖnch−¬ng
tr×nh øngdông
Giao diÖnch−¬ngtr×nh c¬
së
C¸c chøc n¨ng øng dông
C¸c chøc n¨ng c¬ së
Cung cÊp dÞch vô
truyÒn th«ngchung
C¸c chøc n¨ng trung gian
Giao diÖnch−¬ng
tr×nh øngdông
Giao diÖnch−¬ngtr×nh c¬
së
C¸c chøc n¨ng øng dông
C¸c chøc n¨ng c¬ së
Cung cÊp dÞch vô
truyÒn th«ngchung
16
C¸c chøcn¨ng
giao tiÕpng−êi–m¸y
C¸c chøcn¨ng
xö lý vµl−u tr÷
Chøc n¨ng®iÒu khiÓn
Chøc n¨ngtruyÒn t¶i
Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn
Chøc n¨ng truyÒn t¶i
C¸c chøcn¨ng
giao tiÕpng−êi–m¸y
C¸c chøcn¨ng
xö lý vµl−u tr÷
Chøc n¨ng®iÒu khiÓn
Chøc n¨ngtruyÒn t¶i
Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn
Chøc n¨ng truyÒn t¶i
Mô hình tiến tới NGN từ các mạng hiện cMô hình tiến tới NGN từ các mạng hiện có (theo ITUó (theo ITU--T)T)
17
Mô hình Mô hình mạng chuyển mạch đa dịch vụ của MSFmạng chuyển mạch đa dịch vụ của MSF
...
Lípøng dông
Líp
C¸c giao thøc, giao diÖn, API b¸o hiÖu/IN tiªu chuÈn
...
Lípøng dông
Líp
C¸c giao thøc, giao diÖn, API b¸o hiÖu/IN tiªu chuÈn
Multiservice
... Bé ® iÒu khiÓnIP/MPLS
Bé ® iÒu khiÓnVoice/SS7
Bé ®iÒu khiÓnATM/SVC
ChuyÓn m¹ch lai ghÐp
Líp
® iÒu khiÓn
LípchuyÓn
m¹ch
Líp thÝch
Líp
qu¶n
lý
Multiservice
... Bé ® iÒu khiÓnIP/MPLS
Bé ® iÒu khiÓnVoice/SS7
Bé ®iÒu khiÓnATM/SVC
ChuyÓn m¹ch lai ghÐp
Líp
® iÒu khiÓn
LípchuyÓn
m¹ch
Líp thÝch
Líp
qu¶n
lý
18
... TCP/IP Video ATMVoice TDM FR
Líp thÝch øng
C¸c giao thøc , giao diÖnmë réng
C¸c giao diÖn logic vµ vËt lý tiªu chuÈn
... TCP/IP Video ATMVoice TDM FR
Líp thÝch øng
C¸c giao thøc , giao diÖnmë réng
C¸c giao diÖn logic vµ vËt lý tiªu chuÈn
Phân hệ đa phương tiện IP (IMS)Phân hệ đa phương tiện IP (IMS)
Các đặc điểm chính: Các đặc điểm chính:
- IP Multimedia Subsystem (IMS) là một phần của kiến trúc NGN, được
phát triển bởi 3GPP và 3GPP2 nhằm hỗ trợ truyền thông đa phương tiện và
hội tụ truy nhập giữa 2G, 3G và 4G với mạng không dây. hội tụ truy nhập giữa 2G, 3G và 4G với mạng không dây.
- Là kiến trúc chuẩn và có tính mở nhằm mục đích chuyển tiếp các dịch vụ
đa phương tiện qua các mạng di động và IP;
- Sử dụng cùng một loại giao thức chuẩn cho cả các dịch vụ di động và cố
định, IMS cho phép phối hợp hoạt động giữa các dịch vụ và ứng dụng IP
cũng như giữa các thuê bao;
19
cũng như giữa các thuê bao;
- IMS định nghĩa các giao diện mặt bằng điều khiển chuẩn để tạo ra các
ứng dụng, cho phép phát triển nhanh chóng và linh hoạt các dịch vụ mới;
- Thiết kế của IMS đặc biệt tối ưu hoá cho các ứng dụng SIP và đa phương
tiện.
Kiến trúc IMS (theo 3GPP)Kiến trúc IMS (theo 3GPP)
HSS
M¹ng di ®éng kÕ thõa
Server øng dông
R-SGWHLR Mh
Sh
Gc
UE
UE
BSS GERAN
RNC UTRAN SGSN
GGSNP-CSCF I-CSCF S-CSCF
MGCF BGCF
MRFC
MRFP
SLFCx Cx
ISC
MRF
Ms
Mr
MiMg
Mj
MwMw
Mm
Mm
Mp
Dx
Sh
Gi
Gr
Iu
Iu
Go
20
MGW T-SGW
M¹ng IMS ngoµi M¹ng PSTN kÕ thõa
MkD÷ liÖu vµ b̧ o hiÖu
B̧ o hiÖu
Các hướng nghiên cứu của ETSICác hướng nghiên cứu của ETSI
ETSI phân chia nghiên cứu cấu trúc mạng theo các lĩnh vực:ETSI phân chia nghiên cứu cấu trúc mạng theo các lĩnh vực:
- Lớp truyền tải trên cơ sở công nghệ quang
- Mạng lõi dung lượng cao trên cơ sở công nghệ gói IP/ATM
- Điều khiển trên nền IP- Điều khiển trên nền IP
- Dịch vụ và ứng dụng trên nền IP
- Quản lý trên cơ sở IT và IP
TISPAN TISPAN
- Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for
Advanced Networking;
- Tập trung vào phần hội tụ mạng cố định và Internet;
21
- Tập trung vào phần hội tụ mạng cố định và Internet;
- Khởi phát một kế hoạch đơn giản để đáp ứng được những yêu cầu cấp thiết
của thị trường.
- Phát triển tính độc lập mạng truy nhập và xúc tiến FMC (Fixed Mobile
Convergence).
Giải pháp TISPANGiải pháp TISPAN
Các đặc điểm chính:Các đặc điểm chính:
- Đảm bảo cung cấp tất cả các dịch vụ hỗ trợ bởi phân hệ IMS của 3GPP
đến người sử dụng băng rộng và những dịch vụ IMS lựa chọn cho các
khách hàng PSTN/ISDN kết nối đến NGN;khách hàng PSTN/ISDN kết nối đến NGN;
- Cung cấp phần lớn dịch vụ PSTN/ISDN hiện có của một nhà khai thác
mạng đến thiết bị và những giao diện kế thừa để hỗ trợ các kịch bản thay
thế PSTN/ISDN;
- Mở rộng IMS của 3GPP để bao trùm các vùng mà 3GPP không phủ đến
được, đặc biệt là những dịch vụ như chặn cuộc gọi, cuộc gọi khẩn cấp, v.v.
22
được, đặc biệt là những dịch vụ như chặn cuộc gọi, cuộc gọi khẩn cấp, v.v.
- Mạng truy nhập được xem như là thành phần mạng giữa các thiết bị của
khách hàng, hỗ trợ những tương tác điều khiển dịch vụ;
- Hỗ trợ các mạng truy nhập băng rộng cố định hiện thời và mạng truy nhập
kết nối IP (IP-CAN).
Kiến trúc NGN theo ETSIKiến trúc NGN theo ETSI
Multimedia kh¸c
Streaming services
C¸c øng dông
Streaming services
IMS
Ph©n hÖ m« phángPSTN/ISDN
Ph©n hÖm¹ng g¾n vµo
Ph©n hÖ ®iÒu khiÓntµi nguyªn
¹ng kh¸c (vÝ dô PSTN)
23
M¹ng truyÒn t¶i lâiM¹ng truyÒn t¶i
Truy nhËp
3GPP IP-CAN
C¸c m
¹
IP
Kiến trúc NGN theo Kiến trúc NGN theo ETSIETSI
Các đặc điểm chính:Các đặc điểm chính:
- Phân hệ IMS nằm giữa và liên kết các lớp truyền tải (mạng truy nhập
thông qua phân hệ điều khiển tài nguyên và mạng lõi) và lớp dịch vụ. thông qua phân hệ điều khiển tài nguyên và mạng lõi) và lớp dịch vụ.
- Kế thừa từ các mạng hiện có như PSTN, ISDN, Internet, PLMN, v.v.
- Xây dựng thêm các phân hệ và giao thức mới để bổ sung các loại
hình dịch vụ, cung cấp dịch vụ đa phương tiện và hội tụ mạng.
- Mạng truyền tải được gói hóa hoàn toàn với công nghệ IP.
- Các mạng riêng rẽ trước đây được kết hợp thành một mạng chung
24
- Các mạng riêng rẽ trước đây được kết hợp thành một mạng chung
duy nhất, cho phép nhà cung cấp có thể cung cấp tất cả các loại hình
dịch vụ.
1.5. Sự tiến hóa lên 1.5. Sự tiến hóa lên NGNNGN và các vấn đề cần quan tâm và các vấn đề cần quan tâm
Mục tiMục tiêêu tiến tới NGNu tiến tới NGN::Mục tiMục tiêêu tiến tới NGNu tiến tới NGN::
- Cung cấp đa loại hình dịch vụ với giá thành thấp, đảm bảo thời gian đưa
ra dịch vụ mới được rút ngắn.
- Giảm chi phí khai thác mạng và dịch vụ.
- Nâng cao tối đa hiệu quả đầu tư.
- Tạo ra những nguồn doanh thu mới, không phụ thuộc vào nguồn doanh
25
thu từ các dịch vụ truyền thống.
1.5. Sự tiến hóa lên 1.5. Sự tiến hóa lên NGNNGN và các vấn đề cần quan tâm và các vấn đề cần quan tâm
Yêu cầu chung khi xây dựng NGNYêu cầu chung khi xây dựng NGN::
- Tránh làm ảnh hưởng đến các chức năng cũng như việc cung cấp
dịch vụ của mạng hiện tại.
- Tiến tới cung cấp dịch vụ thoại và số liệu trên cùng một hạ tầng
thông tin duy nhất, đồng thời phải hỗ trợ các thiết bị khách hàng
đang sử dụng.
- Mạng phải có cấu trúc đơn giản, giảm thiểu số cấp chuyển mạch
và chuyển tiếp truyền dẫn nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng, chất
26
lượng mạng lưới và giảm chi phí khai thác bảo dưỡng.
- Cấu trúc tổ chức mạng không phụ thuộc vào định giới hành chính.
- Cấu trúc chuyển mạch phải đảm bảo an toàn, dựa trên chuyển
mạch gói.
1.5. Sự tiến hóa lên 1.5. Sự tiến hóa lên NGNNGN và các vấn đề cần quan tâm và các vấn đề cần quan tâm
Yêu cầu chung khi xây dựng NGN (tiếp)Yêu cầu chung khi xây dựng NGN (tiếp)::
- Hệ thống quản lý mạng, dịch vụ phải có tính tập trung cao.
- Việc chuyển đổi phải thực hiện theo từng bước và theo nhu cầu
của thị trường.
- Hạn chế đầu tư các kỹ thuật phi NGN cùng lúc với việc triển khai
và hoàn thiện các công nghệ mới.
- Phải bảo toàn vốn đầu tư của nhà khai thác.
27
- Xác định các giai đoạn cần thiết để chuyển sang NGN. Có các
sách lược thích hợp cho từng giai đoạn chuyển hướng để việc triển
khai NGN được ổn định và an toàn.
1.5. Sự tiến hóa lên 1.5. Sự tiến hóa lên NGNNGN và các vấn đề cần quan tâm và các vấn đề cần quan tâm
Lộ trLộ trìình chuyểnnh chuyển đđổiổi::
- Ưu tiên giải quyết phân tải lưu lượng Internet cho tổng đài chuyển mạch
nội hạt, đảm bảo cung cấp dịch vụ truy nhập băng rộng tại các thành phố
lớn trước.lớn trước.
- Tạo cơ sở hạ tầng thông tin băng rộng để phát triển các dịch vụ đa
phương tiện, phục vụ các chương trình tin học hóa và chính phủ điện tử
của quốc gia.
- Ưu tiên thực hiện trên mạng liên tỉnh trước nhằm đáp ứng nhu cầu về
thoại và tăng hiệu quả sử dụng các tuyến truyền dẫn đường trục.
28
thoại và tăng hiệu quả sử dụng các tuyến truyền dẫn đường trục.
- Mạng nội tỉnh thực hiện có trọng điểm tại các thành phố có nhu cầu truyền
số liệu, truy nhập Internet băng rộng.
- Lắp đặt các thiết bị chuyển mạch thế hệ mới, các máy chủ để phục vụ các
dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao.
1.5. Sự tiến hóa lên 1.5. Sự tiến hóa lên NGNNGN và các vấn đề cần quan tâm và các vấn đề cần quan tâm
Các vấn đề cần quan tâm khi triển khai NGNCác vấn đề cần quan tâm khi triển khai NGN::
- Xem xét mạng TDM đã đầu tư để quyết định xây dựng NGN xếp chồng hay thay
thế các tổng đài truyền thống bằng các chuyển mạch công nghệ mới.
- Công nghệ gói với cơ chế “best effort” phải hỗ trợ dịch vụ thoại qua IP và các dịch
vụ giá trị gia tăng khác.
- Có thể mở rộng mạng theo nhiều hướng với nhiều khả năng cung cấp dịch vụ
song vẫn giữ được ưu thế gọn nhẹ của mạng IP.
- Quy mô mạng phải đủ lớn để chống lại hiện tượng nghẽn cổ chai trong lưu lượng
của mạng lõi.
- Mạng phải đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy, đồng thời đảm bảo an toàn thông
29
tin để chống lại sự xâm nhập trái phép từ bên ngoài.
- Các dịch vụ triển khai phải được tối ưu hoá trong việc sử dụng các nguồn tài
nguyên mạng.
- Phát triển các giải pháp quản lý thích hợp cho NGN trong môi trường đa nhà khai
thác và đa loại hình dịch vụ.
2. 2. MạngMạng NGN NGN theotheo mômô hìnhhình Call ServerCall Server
�� Kiến trúc phân lớp mạngKiến trúc phân lớp mạng
�� Chức năng và hoạt động của các phần tử mạngChức năng và hoạt động của các phần tử mạng
�� Cấu hình và thiết bị mạng NGN của VNPT trong giải Cấu hình và thiết bị mạng NGN của VNPT trong giải
pháp SURPASSpháp SURPASS
30
pháp SURPASSpháp SURPASS
2.1. Kiến trúc phân lớp mạng 2.1. Kiến trúc phân lớp mạng
Líp øng dông
Giao diÖn më API
Líp ®iÒu khiÓn
Líp truyÒn th«ng
Giao diÖn më API
Líp
qu
¶n lý
31
Líp truy nhËp vµ truyÒn dÉn
Giao diÖn më API
Lớp truy nhập và truyền tảiLớp truy nhập và truyền tải
Phần truy nhập:Phần truy nhập:
- Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng
đường trục qua cổng giao tiếp thích hợp.
- Cung cấp các truy nhập chuẩn và không chuẩn của thiết bị đầu cuối như: - Cung cấp các truy nhập chuẩn và không chuẩn của thiết bị đầu cuối như:
truy nhập đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài PBX, v
- Với truy nhập vô tuyến: các hệ thống thông tin di động GSM hoặc CDMA,
truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh.
- Trong tương lại các hệ thống truy nhập không dây sẽ phát triển rất nhanh
như truy nhập hồng ngoại, bluetooth hay WLAN (802.11).
32
như truy nhập hồng ngoại, bluetooth hay WLAN (802.11).
- Với truy nhập hữu tuyến: hiện nay cáp đồng và xDSL đang được sử
dụng.
- Trong tương lai truyền dẫn quang DWDM, PON sẽ dần chiếm ưu thế, thị
trường của xDSL và modem sẽ dần thu nhỏ lại.
Lớp truy nhập và truyền tảiLớp truy nhập và truyền tải
PhầnPhần truyền tảitruyền tải::
- Tại lớp vật lý các công nghệ truyền dẫn quang như SDH, WDM hay
DWDM sẽ được sử dụng.
- Công nghệ ATM hay IP có thể được sử dụng trên mạng lõi để đảm bảo
QoS.
- Các router được sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn. Khi lưu
lượng nhỏ switch–router có thể đảm nhận luôn chức năng những bộ định
tuyến này.
- Lớp truyền tải có khả năng hỗ trợ các mức QoS cho cùng một dịch vụ và
33
- Lớp truyền tải có khả năng hỗ trợ các mức QoS cho cùng một dịch vụ và
cho các dịch vụ khác nhau.
- Lớp ứng dụng đưa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và lớp truyền tải
sẽ thực hiện yêu cầu đó.
Lớp truyền thLớp truyền thôôngng
- Chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (PSTN/ISDN,
LAN, vô tuyến, v) sang môi trường gói trên mạng lõi và ngược lại.LAN, vô tuyến, v) sang môi trường gói trên mạng lõi và ngược lại.
- Gồm các thiết bị cổng phương tiện MG (Media Gateway),
- Cổng truy nhập:
+ AG kết nối giữa mạng lõi và mạng truy nhập,
+ RG kết nối mạng lõi và mạng thuê bao nhà.
- Cổng giao tiếp:
34
- Cổng giao tiếp:
+ TG kết nối mạng lõi với mạng PSTN/ISDN,
+ WG kết nối mạng lõi với mạng di động.
LớpLớp đđiều khiểniều khiển
Chức nChức năăngng::
- Điều khiển kết nối để cung cấp các dịch vụ truyền thông từ đầu cuối đến đầu cuối
với bất kỳ loại giao thức báo hiệu nào.
- Quản lý và chăm sóc khách hàng. - Quản lý và chăm sóc khách hàng.
CCáác thành phầnc thành phần::
- Thành phần chính là Softswitch, còn gọi là MGC hay Call Agent,
- Các thành phần như SG, MS, FS, AS để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP.
CCáác đặc điểmc đặc điểm::
- Nhờ giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, cho phép dịch
vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng.
35
vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng.
- Hiện nay lớp điều khiển vẫn rất phức tạp, khả năng tương thích giữa thiết bị của
các hãng là vấn đề cần quan tâm.
- Các giao thức, giao diện báo hiệu và điều khiển kết nối rất đa dạng, còn chưa
được chuẩn hoá và đang tiếp tục phát triển.
LớpLớp ứng dụngứng dụng
- Gồm các nút thực thi dịch vụ (máy chủ dịch vụ), có chức năng cung cấp
các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải.
- Các dịch vụ cung cấp có thể là dịch vụ mạng thông minh IN, dịch vụ trả - Các dịch vụ cung cấp có thể là dịch vụ mạng thông minh IN, dịch vụ trả
tiền trước, dịch vụ giá trị gia tăng Internet, v.v.
- Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng liên kết với lớp điều khiển thông qua
các giao diện mở API. Nhờ giao diện mở mà nhà cung cấp có thể triển khai
nhanh dịch vụ trên mạng.
- Cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ.
36
- Cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ.
- Một số dịch vụ thực hiện làm chủ việc điều khiển logic của chúng và truy
nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng,
- Một số dịch vụ khác sẽ thực hiện điều khiển từ lớp điều khiển.
LớpLớp quản líquản lí
- Là một lớp đặc biệt, xuyên suốt các lớp từ kết nối cho đến
ứng dụng.
- Tại lớp quản lý có thể khai thác hoặc xây dựng mạng quản lý
viễn thông TMN như một mạng riêng để theo dõi và điều phối
các thành phần mạng đang hoạt động.
- Các chức năng quản lý được chú trọng là quản lý mạng,
37
- Các chức năng quản lý được chú trọng là quản lý mạng,
quản lý dịch vụ và quản lý kinh doanh.
2.2. Chức năng và hoạt động của các phần tử mạng 2.2. Chức năng và hoạt động của các phần tử mạng
�� Cổng phCổng phươương tiệnng tiện
((Media GatewayMedia Gateway –– MGMG))
�� BộBộ đđiều khiển cổng phiều khiển cổng phươương tiện ng tiện �� BộBộ đđiều khiển cổng phiều khiển cổng phươương tiện ng tiện
((Media Gateway ControllerMedia Gateway Controller –– MGCMGC))
�� Cổng báo hiệu Cổng báo hiệu
(Signalling Gateway (Signalling Gateway –– SG)SG)
�� Máy chủ phương tiện Máy chủ phương tiện
38
(Media Server (Media Server –– MS)MS)
�� Máy chủ ứng dụng/đặc tính Máy chủ ứng dụng/đặc tính
(Application Server/Feature Server (Application Server/Feature Server –– AS/FS)AS/FS)
Vị trí của các phần tử trong mạng NGNVị trí của các phần tử trong mạng NGN
39
Cổng phCổng phươương tiệnng tiện –– MGMG
Chức năng:Chức năng:
- Là thiết bị chuyển đổi giao thức đóng khung và truyền tải từ loại mạng này
sang một loại mạng khác, thông thường là từ dạng chuyển mạch kênh sang
dạng gói.
- Thực tế, nó chuyển đổi giữa dạng dữ liệu trong mạng IP (RTP/UDP/IP)
với luồng số truyền trong mạng chuyển mạch kênh (PCM, GSM).
- Việc chuyển đổi được điều khiển bằng Softswitch.
- MG thực hiện việc mã hoá, giải mã và nén dữ liệu. Các hoạt động này
được thực hiện bởi các bộ xử lý tín hiệu số DSP.
40
được thực hiện bởi các bộ xử lý tín hiệu số DSP.
- Ngoài ra, MG còn tập hợp dữ liệu cho việc tính cước và chăm sóc khách
hàng hay phát hiện ngưỡng dữ liệu nếu yêu cầu.
- MG hỗ trợ các giao thức định tuyến chính như OSPF, IS-IS, BGP.
Các loại cổng phCác loại cổng phươương tiện ng tiện -- MGMG
MG trung kếMG trung kế ((TGTG –– Trunking GatewayTrunking Gateway))::
- kết nối các chuyển mạch thuộc PSTN/ISDN tới phần lõi NGN;
MG truy nhậpMG truy nhập ((AGAG –– Access GatewayAccess Gateway))::
- kết nối giữa mạng lõi NGN với mạng truy nhập; - kết nối giữa mạng lõi NGN với mạng truy nhập;
MG dMG dâân cn cư (ư (RGRG –– Residential GatewayResidential Gateway):):
- Kết nối mạng lõi NGN với mạng thuê bao nhà dân; .
MG truy nhập diMG truy nhập di đđộngộng ((WAGWAG –– Wireless Access GatewayWireless Access Gateway):):
- cho phép các khách hàng của mạng di động 3G kết nối tới NGN;
MG trung kế diMG trung kế di đđộngộng ((WGWG –– Wireless GatewayWireless Gateway):):
41
MG trung kế diMG trung kế di đđộngộng ((WGWG –– Wireless GatewayWireless Gateway):):
- cho phép mạng di động 3G kết nối tới NGN;
MG bMG bááo hiệuo hiệu ((SGSG –– Signalling GatewaySignalling Gateway): ):
- chuyển đổi tín hiệu báo hiệu số 7 giữa mạng chuyển mạch kênh và mạng
gói.
Các yêu cầu kĩ thuật đối với MGCác yêu cầu kĩ thuật đối với MG
Cung cấp chất lCung cấp chất lưượng thoại tốtợng thoại tốt::
- Đảm bảo độ trễ và tỉ lệ mất gói ở mức thấp.
- Hỗ trợ việc nén dữ liệu: MG cung cấp tập hợp các bộ mã hóa/giải mã
thoại như G.711, G.723.1, G.726, G.729, GSM.
- Cho phép lựa chọn các yêu cầu về chất lượng thoại và băng thông.
- Hỗ trợ khử tiếng vọng
- Có khả năng khử jitter nhằm cải thiện chất lượng thoại và đáp ứng nhu
cầu của người dùng.
- Hỗ trợ triệt các khoảng lặng trong đàm thoại và tạo nhiễu nền để giảm
42
- Hỗ trợ triệt các khoảng lặng trong đàm thoại và tạo nhiễu nền để giảm
khối lượng tải truyền trong mạng.
Tính Tính linh hoạt: linh hoạt:
- Cho phép nhà điều hành mạng mở rộng mạng khi cần thiết.
Các yêu cầu kĩ thuật đối với MGCác yêu cầu kĩ thuật đối với MG
TTíính mở:nh mở:
- Cho phép kết nối với các phần tử mạng khác như MGC, sử dụng các giao
thức như MGCP, Megaco/H.248 hay SIP.
- Việc sử dụng các giao thức chuẩn cho phép nhà điều hành ít phụ thuộc - Việc sử dụng các giao thức chuẩn cho phép nhà điều hành ít phụ thuộc
nhất vào các nhà cung cấp và thuận tiện trong việc thay thế các phần tử
mạng;
- Hiện nay các thiết bị MG hỗ trợ IPv4, nhưng chúng có thể được phát triển
để hỗ trợ IPv6 là chuẩn trong tương lai.
TTíính bảo mật:nh bảo mật:
43
TTíính bảo mật:nh bảo mật:
- Hỗ trợ nhận thực và bảo mật, sử dụng các giao thức như PAP, CHAP hay
IPSec.
Độ tin cậy: Độ tin cậy:
- Là một yêu cầu quan trọng, không thể thiếu đối với các thiết bị MG.
BộBộ đđiều khiển cổng phiều khiển cổng phươương tiệnng tiện –– MGCMGC
Chức năng:Chức năng:
- Là thành phần chính của hệ thống Softswitch, đưa ra các quy luật xử lý
cuộc gọi;cuộc gọi;
- Thực hiện việc định tuyến và đánh số, báo hiệu, thu thập dữ liệu lưu
lượng, bảo dưỡng hệ thống, điều khiển quá tải, ghi số liệu cước;
- Điều khiển mạng, cung cấp các dịch vụ mạng thông minh và dịch vụ
mạng IP.
- Kết hợp cùng MG, SG và các thành phần khác như MS, FS, AS để kết nối
44
- Kết hợp cùng MG, SG và các thành phần khác như MS, FS, AS để kết nối
cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP.
- Giao tiếp với hệ thống OS và BSS.
BộBộ đđiều khiển cổng phiều khiển cổng phươương tiệnng tiện –– MGCMGC
Các đặc điểm:Các đặc điểm:
- MGC là cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, chịu trách nhiệm quản lý
lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng này.
- MGC còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin. Call Agent - MGC còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin. Call Agent
cung cấp một giao diện phù hợp với AS để điều khiển dịch vụ và chính sách.
- Các Call Agent phối hợp hoạt động với nhau để thực hiện cuộc gọi. Truyền thông
giữa chúng được thực hiện bởi các giao thức chuẩn như BICC hay SIP-T.
- Ngoài ra, Call Agent cũng cho phép đầu cuối IP kết nối trực tiếp sử dụng các giao
thức như SIP hay H.323.
- Yêu cầu cơ bản đối với MGC là tính mở: cho phép sử dụng các giao thức chuẩn
45
- Yêu cầu cơ bản đối với MGC là tính mở: cho phép sử dụng các giao thức chuẩn
và giao diện lập trình ứng dụng mở, đảm bảo tính độc lập của nhà cung cấp đối với
sự phát triển dịch vụ và cho phép sử dụng dịch vụ ba bên.
- Hiện nay các giao thức chuẩn và giao diện lập trình ứng dụng chưa đủ hoàn thiện
để đảm bảo tương thích hoàn toàn.
Vai trò và vị trí của Call Agent trong mô hình mạng thế hệ mớiVai trò và vị trí của Call Agent trong mô hình mạng thế hệ mới
Signalling
CO
SwitchCO
Switch
Signalling
Gateway
Call
Agent
Call
Agent
46
Residential
Gateway
Cổng báo hiệu Cổng báo hiệu –– SGSG
Các đặc điểm:Các đặc điểm:
- Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu, tạo ra chiếc cầu nối giữa
mạng báo hiệu SS7 với mạng IP dưới sự điều khiển của MGC;
- Cung cấp việc liên kết báo hiệu giữa mạng TDM và mạng gói, SG làm cho
MGC giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7.
- Giao thức SIGTRAN được sử dụng một cách hiệu quả để đảm bảo tính
thời gian thực và tin cậy.
- Với thoại và báo hiệu được nhận trên cùng một kênh, chức năng SG
47
- Với thoại và báo hiệu được nhận trên cùng một kênh, chức năng SG
thường được tích hợp trên MG.
- Với ISUP “quasi-associated” (sử dụng STP) thì SG là thiết bị độc lập.
Máy chủ phương tiện Máy chủ phương tiện –– MSMS
Các chức năng:Các chức năng:
- Là thành phần lựa chọn, được sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt.
- Cung cấp chức năng tương tác giữa người gọi và ứng dụng thông qua thiết bị
viễn thông (trả lời cuộc gọi, phát thông báo, đọc thư, cung cấp lệnh thoại, v.v.) viễn thông (trả lời cuộc gọi, phát thông báo, đọc thư, cung cấp lệnh thoại, v.v.)
- Chức năng MS có thể được tích hợp trong Softswitch hoặc để ở MG. Các chức
năng có thể là bắt buộc hoặc lựa chọn.
- Có hai nhóm chức năng chính là:
+ Tài nguyên phương tiện (tách tone, tổng hợp thoại, nhận dạng tiếng nói, ...)
+ Điều khiển phương tiện (nhắc, ghi bản tin, ...)
Các đặc điểm:Các đặc điểm:
48
Các đặc điểm:Các đặc điểm:
- MS phân phát dịch vụ thoại và video trên mạng gói như cầu hội nghị, thông báo
(do MG gửi), IN và một số tương tác người dùng.
- MS là thiết bị được điều khiển bằng SIP, MGCP hoặc H.248/Megaco và là giải
pháp của SRP (Service Resource Point) hỗ trợ cho IN.
Máy chủ ứng dụng/đặc tính Máy chủ ứng dụng/đặc tính –– AS/FSAS/FS
- FS là máy chủ ở lớp ứng dụng, chứa một loạt dịch vụ của doanh nghiệp. Vì vậy,
nó còn được gọi là máy chủ ứng dụng thương mại (AS).
- FS xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống
đa chuyển mạch. đa chuyển mạch.
- Giữa Softswitch và FS có thể sử dụng các giao thức chuẩn hoặc giao diện
chương trình ứng dụng mở API.
- AS/FS tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP, không ràng buộc nhiều
với Softswitch về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng.
- Mục tiêu của AS là điều khiển và quản lý ứng dụng hiệu quả. Nó cho phép đưa ra
các dịch vụ mới không cần cập nhật ở Softswitch trong thời gian ngắn.
49
các dịch vụ mới không cần cập nhật ở Softswitch trong thời gian ngắn.
- Một dịch vụ mới có thể được phát triển bởi bản thân nhà khai thác mạng. Các máy
chủ ứng dụng điều khiển các logic và kết nối ứng dụng.
- Phần mềm AS có thể đơn giản hoá việc kết nối các hệ thống web mới, các hệ
thống đặt trong các vị trí khác nhau và các hệ thống kế thừa thông qua web client.
2.3. Mạng NGN của VNPT trong giải pháp SURPASS2.3. Mạng NGN của VNPT trong giải pháp SURPASS
Cấu trúc:Cấu trúc:
- Dựa trên cấu trúc phân tán, gồm 3 lớp: truy nhập, truyền dẫn và điều khiển.
- Lớp điều khiển bao gồm cả điều khiển kết nối, quản lý mạng, khai báo và quản lý
dịch vụdịch vụ
SURPASS hiQ.SURPASS hiQ.
- Là hệ thống máy chủ tập trung cho lớp điều khiển, với chức năng điều khiển các
tính năng thoại và kết hợp khả năng báo hiệu để kết nối với nhiều mạng khác nhau.
- Tuỳ theo chức năng và dung lượng, hiQ được chia thành các loại hiQ 10, 20,
9100, 9200, 9400.
SURPASS hiSSURPASS hiS
50
SURPASS hiSSURPASS hiS
- Sản phẩm Gateway báo hiệu.
SURPASS hiGSURPASS hiG
- Là các hệ thống cổng phương tiện (MG), nằm ở biên mạng đường trục và chịu sự
quản lý của SURPASS hiQ.
2.3. Mạng NGN của VNPT trong giải pháp SURPASS2.3. Mạng NGN của VNPT trong giải pháp SURPASS
SURPASS hiA SURPASS hiA
- Là hệ thống truy nhập đa dịch vụ, phục vụ cho truy nhập thoại, xDSL và
các dịch vụ số liệu trên một nền duy nhất.
- Để cung cấp các giải pháp truy nhập, SURPASS hiA có thể kết hợp với - Để cung cấp các giải pháp truy nhập, SURPASS hiA có thể kết hợp với
tổng đài EWSD hiện có qua giao diện V5.2 cũng như cùng với SURPASS
hiQ tạo nên mạng thế hệ mới.
- SURPASS hiA chia thành nhiều loại: 7100, 7300, 7500.
Hệ thống quản lý Hệ thống quản lý
- NetManager: hệ thống quản lý cho chuyển mạch thế hệ sau, sử dụng
51
- NetManager: hệ thống quản lý cho chuyển mạch thế hệ sau, sử dụng
SNMP và chạy trên nền JAVA/CORBA, có giao diện HTTP để quản lý qua
trang web.
- TNMS cho truyền tải quang thế hệ sau;
- AccessIntegrator cho truy nhập thế hệ sau.
Các lớp và thiết bị NGN trong giải pháp SURPASSCác lớp và thiết bị NGN trong giải pháp SURPASS
SURPASS NG Management
NGN Management
NGN Control
SURPASS hiQ
AccessIntegrator
TNMS
NetManager
SURPASS NG Optics
SURPASS NG Switching
NGN Control
NGN Core
NGN Access
PSTN/ Mobile Network
Media Gateways
Switch
Switch Switc
h
Access
IP/Optical Backbone
SURPASS
hiG
SURPASS hiS
SURPASS hiX SURPASS hiT
52
SURPASS NG Access
NGN Access Media
Gateway
Access Gateway Metro
Optics
Residential Customers
Triple Play Voice, Video, Data
Multi-Service Access
Business Customers
LA
PB
CP
SURPASS hiG
Cấu hình mạng NGN giai đoạn hai của VNPTCấu hình mạng NGN giai đoạn hai của VNPT
53
3. 3. ĐiềuĐiều khiểnkhiển kếtkết nốinối trongtrong mạngmạng NGNNGN
�� Vai trò của điều khiển kết nối trong NGNVai trò của điều khiển kết nối trong NGN
�� Hoạt động của hệ thống chuyển mạch mềmHoạt động của hệ thống chuyển mạch mềm
�� Một số giao thức điều khiển báo hiệu điển hìnhMột số giao thức điều khiển báo hiệu điển hình
54
3.1. 3.1. Vai trò của điều khiển kết nối trong NGNVai trò của điều khiển kết nối trong NGN
Chức năng của lớp điều khiển: Chức năng của lớp điều khiển:
- Trong cấu trúc NGN chức năng điều khiển kết nối được tách riêng thành
một lớp và đẩy lên nằm trên lớp truyền tải và dưới lớp ứng dụng/dịch vụ.
- Lớp điều khiển được tổ chức thành một cấp cho toàn mạng nhằm giảm - Lớp điều khiển được tổ chức thành một cấp cho toàn mạng nhằm giảm
số cấp mạng và tận dụng tối đa năng lực xử lý cuộc gọi của các thiết bị thế
hệ mới.
- Lớp điều khiển có nhiệm vụ thống nhất các tiêu chuẩn kết nối giữa các
nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng, giữa các nhà cung cấp mạng
thành viên, nhằm đảm bảo thông suốt việc cung cấp các dịch vụ viễn thông
55
thành viên, nhằm đảm bảo thông suốt việc cung cấp các dịch vụ viễn thông
đến người sử dụng.
- Với các chức năng điều khiển lớp truyền tải, truy nhập và cung cấp dịch
vụ mạng NGN, lớp điều khiển bao gồm nhiều module như: điều khiển kết
nối ATM, điều khiển kết nối IP/MPLS, v
Kết nối và điều khiển các phần tử trong mạng NGNKết nối và điều khiển các phần tử trong mạng NGN
Feature
COPS Controllers SIP
AIN or CS-x
…… SS7
POTS
ISDN
ISDN xDSL ATM
COPS
NB NB
SS7 BICC or SIP
Controllers
Controllers
Access Router
Trunk Gateway
SS7
SIP
PTS
56
ISDN
xDSL
ATM Mạng lõi ATM/IP/MPLS
PSTN
Access Gateway Trunk Gateway
……
3.1. 3.1. Vai trò của điều khiển kết nối trong NGNVai trò của điều khiển kết nối trong NGN
Tổ chức điều khiển kết nối: Tổ chức điều khiển kết nối:
- Các thiết bị của lớp truyền tải và truy nhập được điều khiển và kết nối
thông qua giao diện API.
- Các ứng dụng và dịch vụ cho khách hàng được điều khiển bằng các máy - Các ứng dụng và dịch vụ cho khách hàng được điều khiển bằng các máy
chủ độc lập với mạng truyền tải.
- Các bộ điều khiển như IP/MPLS Controller, ATM/SVC Controller,
Voice/SS7 Controller được đặt tương ứng với vị trí của các nút lõi (core) tại
các vùng lưu lượng chính.
- Việc tổ chức kết nối các mạng hiện thời (PSTN, PLMN, Internet, v) được
57
- Việc tổ chức kết nối các mạng hiện thời (PSTN, PLMN, Internet, v) được
thực hiện thông qua các cổng phương tiện (MG).
- Giao thức điều khiển sử dụng là MGCP hoặc Megaco/H.248.
- Các thiết bị Softswitch hay MGC trên mạng được kết nối với nhau qua
kênh báo hiệu BICC hoặc SIP.
Cấu trúc và các giao thức điều khiển báo hiệu trong mạng NGNCấu trúc và các giao thức điều khiển báo hiệu trong mạng NGN
SS7 link
SG Hệ thèng qu¶n lý m¹ng
Corba, SNMP, API,PINT
BICC Sigtran
C7/IP Sigtran SS7 link C7/IP Sigtran
SG
PSTN PSTN
BICC Sigtran
H.248/Megaco Sigtran
MG
Softswitch MGC Softswitch
MGC
H.248/Megaco Sigtran
MG
M¹ng
IP (ATM, MPLS)
STP STP
58
ATM
ISDN
xDSL
BBB
xDSL
BBBBB
ATM
ISDN Kªnh Trung kÕ Kªnh Trung kÕ
Nót truy nhËp, MG Nót truy nhËp, MG
3.2. 3.2. Hoạt động của hệ thống chuyển mạch mềmHoạt động của hệ thống chuyển mạch mềm
Mô hình hệ thống:Mô hình hệ thống:
HÖ thèng Qu¶n lý
C¸c øng dông
HÖ thèng TÝnh c−íc
M¹ng b¸o hiÖu SS7
ChuyÓn m¹ch
mÒm
MGCP Megaco
59
T D M
T D M
M¹ng gãi
(Packet Network)
Media Gatewa
y
Media Gatewa
y
IP
ATM
IP
ATM
Các chức năng MGCCác chức năng MGC
60
Các chức năng MGCCác chức năng MGC
ASAS--F (Application Server Function) F (Application Server Function)
- Là thực thể thi hành các ứng dụng, có nhiệm vụ chính là cung cấp các
logic dịch vụ và thi hành một hay nhiều ứng dụng/dịch vụ.
MSMS--F (Media Server Function)F (Media Server Function)
- Cung cấp các dịch vụ tăng cường cho xử lý cuộc gọi.
- Hoạt động như một máy chủ để xử lý các yêu cầu từ AS-F hoặc MGC-F.
MGCMGC--F (Media Gateway Control Function) F (Media Gateway Control Function)
- Cung cấp logic cuộc gọi và tín hiệu báo hiệu xử lý cuộc gọi cho một hay
nhiều Media Gateway.
61
nhiều Media Gateway.
CACA--F (Call Agent Function) F (Call Agent Function)
- Là một phần chức năng của MGC-F. Thực thể này được kích hoạt khi
MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi.
Các chức năng MGCCác chức năng MGC
IWIW--F (Interworking Function) F (Interworking Function)
- Là một phần chức năng của MGC-F.
- Được kích hoạt khi MGC-F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo
hiệu khác nhau.hiệu khác nhau.
RR--F (Routing Function) F (Routing Function)
- Cung cấp thông tin định tuyến cho MGC-F.
AA--F (Accounting Function) F (Accounting Function)
- Cung cấp thông tin dùng cho việc tính cước.
SGSG--F (Signaling Gateway Function)F (Signaling Gateway Function)
62
SGSG--F (Signaling Gateway Function)F (Signaling Gateway Function)
- Dùng để chuyển các thông tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP.
MGMG--F (Media Gateway Function) F (Media Gateway Function)
- Dùng để chuyển thông tin từ định dạng truyền dẫn này sang định dạng
truyền dẫn khác.
Quá trình xử lí cuộc gọiQuá trình xử lí cuộc gọi
Nhấc máy, nhấn số
Ringback tone
Rung chuông
Nhấc máy
IAM IAM
CRCX
OK Invite
CRCX
OK
IAM IAM
ACM ACM
ACM ACM
183
ANM ANM
63
tone Nhấc máy trả lời
ANM ANM
200 MDCX
OK ACK
SS7 SIGTRAN
MGCP SIP
ANM ANM
Thông tin thoại Đàm thoại Đàm thoại
3.3. Một số giao thức điều khiển báo hiệu điển hình 3.3. Một số giao thức điều khiển báo hiệu điển hình
�� H.323H.323
�� SIP (Session Initiation Protocol);SIP (Session Initiation Protocol);
�� SIGTRAN (Signaling Transport);SIGTRAN (Signaling Transport);
�� MGCP (Media Gateway Control Protocol);MGCP (Media Gateway Control Protocol);
64
�� Megaco/H.248;Megaco/H.248;
�� BICC (Bearer Independent Call Control).BICC (Bearer Independent Call Control).
Vị trí và mối quan hệ giữa các giao thức trong mạng NGNVị trí và mối quan hệ giữa các giao thức trong mạng NGN
65
PHẦN 2: CÔNG NGHỆ VoIP
� GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VoIP
� CÁC KỸ THUẬT HỖ TRỢ VoIP
� CÁC GIAO THỨC SỬ DỤNG TRONG VoIP
1
� HIỆN TRẠNG TRIỂN KHAI VoIP
1. 1. GiớiGiới thiệuthiệu chungchung vềvề VoIPVoIP
�� Sự ra đời và phát triển của VoIPSự ra đời và phát triển của VoIP
�� Ưu nhược điểm của VoIPƯu nhược điểm của VoIP so với điện thoại thôngso với điện thoại thông thườngthường
�� Các loại hình dịch vụ VoIPCác loại hình dịch vụ VoIP
2
�� Các mô hình triển khai dịch vụ VoIPCác mô hình triển khai dịch vụ VoIP
Sự phát triển của VoIPSự phát triển của VoIP
KÕtKÕt nnèèii ISDNISDN
ADSLADSL
FTTxFTTx
Lợi nhuận từ PSTN Lợi nhuận từ mạng IP
KÕtKÕt nnèèii ISDNISDN
ADSLADSL
FTTxFTTx
Lợi nhuận từ PSTN Lợi nhuận từ mạng IP
PSTN
IP-NW
2001 2005
PSTN IP-NW IP-NWPSTN
1998 20xx
PSTN
IP-NW
2001 2005
PSTN IP-NW IP-NWPSTN
1998 20xx
3
ISDNISDN
ADSLADSL
FTTxFTTx
Dịch vụ băng rộng((VoIPVoIP, , OO))
Liên kết PSTN PSTN -- IPIP--NWNW
Giảm phát triển PSTNPSTN
Các tổng đài cũ dần((cần phải thay thế))
ISDNISDN
ADSLADSL
FTTxFTTx
Dịch vụ băng rộng((VoIPVoIP, , OO))
Liên kết PSTN PSTN -- IPIP--NWNW
Giảm phát triển PSTNPSTN
Các tổng đài cũ dần((cần phải thay thế))
Ưu nhược điểm của VoIPƯu nhược điểm của VoIP
� Ưu điểm
� Giảm cước dịch vụ điện thoại đường dài;
� Cho phép thực hiện nhiều cuộc gọi hơn, giảm độ rộng băng thông cho mỗi kết nối;
� Hỗ trợ thêm nhiều dịch vụ bổ sung khác và giúp triển khai các dịch vụ mới nhanh chóng, dễ dàng và tự động;
� Sử dụng hiệu quả nhất những ưu thế của giao thức IP là tính mềm dẻo và dễ dàng tương thích;
� Nhược điểm
� Giao thức IP là không tin cậy và không hỗ trợ QoS;
4
� Thời gian trễ truyền trên mạng có thể vượt quá giới hạn cho phép làm ảnh hưởng đến chất lượng thoại;
� Độ trễ không đồng nhất giữa các gói tin gây ra hiện tượng Jitter (biến động trễ);
Dịch vụ VoIP và triển khai
� Các loại hình dịch vụ VoIP
� Thoại thông minh
� Dịch vụ điện thoại Web
� Truy nhập các trung tâm trả lời điện thoại� Truy nhập các trung tâm trả lời điện thoại
� Dịch vụ fax qua IP
� Dịch vụ tính cước cho thuê bao bị gọi
� Các mô hình triển khai dịch vụ VoIP
� VoIP cho khách hàng là người dùng đầu cuối
� Mô hình cung cấp VoIP đường dài
5
� Mô hình cung cấp VoIP đường dài
� Mô hình cung cấp VoIP quốc tế
� VoIP cho khách hàng doanh nghiệp
� Mô hình mạng tích hợp, cung cấp cả thoại và dữ liệu
� Mạng sử dụng kết hợp IP và DSL hỗ trợ truyền thông
Mô hình mạng hỗ trợ VoIP đường dài
6
Mô hình mạng doanh nghiệp truyền thống
7
Mô hình mạng doanh nghiệp tích hợp
8
Mạng doanh nghiệp sử dụng DSL và IP hỗ trợ truyền thông
9
2. 2. CácCác kĩkĩ thuậtthuật hỗhỗ trợtrợ VoIPVoIP
�� Xử lý số tín hiệu thoạiXử lý số tín hiệu thoại
�� Đóng gói tín hiệu thoại Đóng gói tín hiệu thoại
�� Khử tiếng vọngKhử tiếng vọng
10
�� Các kỹ thuật đảm bảo QoS Các kỹ thuật đảm bảo QoS
22..11. . Xử lý số tín hiệu thoạiXử lý số tín hiệu thoại
� Các phương pháp mã hóa thoại
� Mã hóa tín hiệu thoại tốc độ thấp� Mã hóa tín hiệu thoại tốc độ thấp
� Chuẩn mã hoá G.729
� Chuẩn mã hoá G.729A
11
� Chuẩn mã hoá G.729B
� Chuẩn mã hoá G.723.1
Các phương pháp mã hóa thoại
� Mã hóa dạng sóng
� Nguyên lý:
� Mã hoá dạng của tín hiệu tương tự
� Tại phía phát, bộ mã hóa sẽ nhận các tín hiệu tương tự liên tục � Tại phía phát, bộ mã hóa sẽ nhận các tín hiệu tương tự liên tục và mã hoá thành tín hiệu số trước khi truyền đi.
� Tại phía thu sẽ làm nhiệm vụ ngược lại để khôi phục tín hiệu tương tự từ luồng số thu được.
� Tính chất:
� Nếu không có lỗi truyền dẫn thì dạng sóng của tiếng nói khôi phục sẽ giống với dạng sóng tiếng nói gốc.
12
� Nếu người nghe nhận được một bản sao dạng sóng của tiếng nói gốc thì chất lượng âm thanh sẽ rất trung thực.
� Trong thực tế quá trình mã hoá có thể sinh ra tạp âm lượng tử (méo dạng sóng), tuy nhiên nó không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng tiếng nói thu được.
Các phương pháp mã hóa thoại
� Mã hóa dạng sóng (tiếp)
� Ưu điểm:
� Đơn giản,
� Giá thành thiết kế rẻ,� Giá thành thiết kế rẻ,
� Độ trễ và công suất tiêu thụ thấp.
� Nhược điểm:
� Không tạo được tiếng nói chất lượng cao tại tốc độ bit thấp (dưới 16 kb/s).
� Ví dụ:
� Điều chế xung mã (PCM),
13
� Điều chế xung mã (PCM),
� Điều chế xung mã thích ứng vi sai (ADPCM).
� Ứng dụng:
� Mã hóa các tín hiệu báo hiệu,
� Mã hóa tín hiệu tương tự ở giải tần âm thanh, ...
Các phương pháp mã hóa thoại
� Mã hóa nguồn� Nguyên lý:
� Mã hóa theo kiểu phát âm (vocoder), trong đó cơ chế tạo ra tiếng nói được mô tả bằng một số tham số độc lập.
� Các tham số này đóng vai trò là tín hiệu mang thông tin và được � Các tham số này đóng vai trò là tín hiệu mang thông tin và được truyền đến máy thu.
� Tại đầu thu, bộ giải mã sẽ mô hình hóa cơ quan phát âm và sử dụng các tham số nhận được để tổng hợp lại tiếng nói.
� Đặc điểm:
� Giả thiết rằng: • Tín hiệu tiếng nói bao gồm âm hữu thanh và vô thanh,
• Cơ chế tạo tiếng nói gồm có nguồn kích thích và bộ lọc để phát âm.
� Đối với âm hữu thanh: nguồn kích thích là một dãy xung tuần hoàn
14
� Đối với âm hữu thanh: nguồn kích thích là một dãy xung tuần hoàn
� Đối với âm vô thanh: nguồn kích thích là một nguồn tạp âm ngẫu nhiên
� Các bộ vocoder phân tích tín hiệu dựa trên mô hình phát âm và lấy ra một tập các tham số nguồn-lọc, mã hóa chúng và phát đi.
� Bộ giải mã sử dụng mô hình phát âm tương tự, kết quả tổng hợp tiếng nói phụ thuộc vào tập các tham số nhận được.
Các phương pháp mã hóa thoại
� Mã hóa nguồn (tiếp)
� Cách xây dựng:
� Có nhiều cách để kích thích cơ quan phát âm
� Mô hình đơn giản:
• Giả thiết nguồn và bộ lọc là độc lập với nhau.• Giả thiết nguồn và bộ lọc là độc lập với nhau.
• Chỉ có một điểm kích thích trong toàn bộ giai đoạn lên giọng (dù là âm hữu thanh hay vô thanh).
• Cho chất lượng tiếng nói không cao.
� Mô hình kích thích đa xung:
• Dù là âm hữu thanh hay vô thanh, là giai đoạn lên giọng hay không, sự kích thích được mô hình hóa bằng một số xung (4 xung/5 ms);
• Các xung có biên độ và vị trí được xác định bởi việc cực tiểu hóa sai lệch,
15
• Các xung có biên độ và vị trí được xác định bởi việc cực tiểu hóa sai lệch, có tính đến trọng số thụ cảm giữa tiếng nói gốc và tiếng nói tổng hợp.
• Là mô hình đầu tiên của thế hệ các bộ mã hóa phân tích-tổng hợp.
• Cho tiếng nói chất lượng cao với tốc độ bit 10 kb/s (có thể đạt 4.8 kb/s).
• Tín hiệu kích thích được tối ưu hóa dựa trên sự sai lệch giữa tiếng nói gốc và tiếng nói tổng hợp.
Các phương pháp mã hóa thoại
� Mã hóa lai ghép (hybrid)
� Nguyên lý:
� Kết hợp hai loại mã hóa nhằm đạt chất lượng tiếng nói cao và tốc độ bit thấp.
� Sử dụng kĩ thuật của vocoder để phân tích-tổng hợp tiếng nói.� Sử dụng kĩ thuật của vocoder để phân tích-tổng hợp tiếng nói.
� Tín hiệu được số hóa bởi các bộ DSP chuyên dụng.
� Đặc điểm:
� Có thể sử dụng phương pháp mã hóa dự đoán tuyến tính LPC (Linear Predictive Coding) kết hợp với mã hóa dạng sóng của tín hiệu.
� Sử dụng sơ đồ mã hóa với mạch vòng hồi tiếp. Tín hiệu sau khi mã hóa được dùng để tái tạo lại dạng sóng và so sánh với tín hiệu gốc.
16
� Kết quả so sánh được dùng để tối ưu hóa các tham số mã hóa nhằm đạt sự trùng hợp tối đa giữa tín hiệu gốc và tín hiệu mã hóa.
� Yêu cầu năng lực tính toán cao, tạo thêm thời gian trễ xử lí.
� Công nghệ DSP phát triển có thể khắc phục được những vấn đề này.
� Đang ngày càng phổ biến và ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị VoIP.
Mã hoá sử dụng kĩ thuật dự đoán tuyến tính
� Nguyên lý và đặc điểm:
� LP (Linear Predictive) - dự đoán tuyến tính.
� Tín hiệu đầu vào là dãy các giá trị biên độ đã được số hóa, nhưng giải thuật mã hóa không ứng dụng với từng giá trị số mà với từng khối xác định.
� Với mỗi khối sẽ tính toán các tham số đặc trưng như tần số, biên độ, ... (các tham số này được truyền đi trên mạng).
� Yêu cầu năng lực xử lí cao và làm tăng thời gian trễ do các giá trị biên độ cần được tích lũy thành khối trước khi qua xử lí mã hóa.
� Họ CELP:
� CELP (Code Excited Linear Predictive) - phương pháp kích thích theo mã.
� Có tốc độ bit thường từ 16 tới 4.8 kb/s.
� Bao gồm một số thuật toán được cải tiến từ CELP cơ sở:
� ACELP (Algebraic CELP) – Dự đoán tuyến tính kích thích theo mã đại số;
17
� ACELP (Algebraic CELP) – Dự đoán tuyến tính kích thích theo mã đại số;
� LD-CELP (Low Delay CELP) – CELP trễ thấp;
� CS-CELP (Conjugate Structure CELP) – CELP cấu trúc liên hợp;
� CS-ACELP (Conjugate Structure Algebraic CELP) – CELP đại số cấu trúc liên hợp.
� Ví dụ: G.723, G.723.1, G.728, G.729, G.729A, G.729B.
Một số chuẩn mã hoá thoại của ITU-T
Bộ mã hóaTốc độđỉnh (kb/s)
Kích thước gói (bytes)
Băng thông(tính cả tiêu đề)
Hệ số nén(so với
PCM/STM)
G.711(PCM)
6440 (5ms) 142.4 kb/s 0.45
(PCM)64
160 (20ms) 83.6 kb/s 0.77
G.726/G.727
(ADPCM)32
20 (5ms) 110.4 kb/s 0.58
80 (20ms) 51.6 kb/s 124
G.728(LD-CELP)
1610 (5ms) 94.4 kb/s 0.68
40 (20ms) 35.6 kb/s 18
18
40 (20ms) 35.6 kb/s 18
G.729(CS-
ACELP)8
5 (5ms) 86.4 kb/s 0.74
20 (20ms) 27.6 kb/s 2.32
G.723.1 6.34 (5ms) 83.5 kb/s 0.77
16 (20ms) 25.6 kb/s 2.5
Chuẩn mã hoá G.729
� Bộ mã hóa CS-ACELP (G.729)
19
Chuẩn mã hoá G.729
� Bộ giải mã CS-ACELP (G.729)
Bảng mã cố Bảng mã cố định
Bộ xử lý sau Bộ lọc ngắn hạn
Bảng mã thích ứng
+ Gc
Gp
20
Chuẩn mã hoá G.729B
� Sơ đồ mã hóa/giải mã thoại sử dụng VAD
21
Đóng gói tín hiệu thoại
� Mô hình hệ thống truyền thông thoại gói
22
Đóng gói tín hiệu thoại
� Ví dụ đóng gói khung thoại VoIP
23
Các kỹ thuật đóng gói
� Đóng gói từng khung thoại của mỗi cuộc gọi
IP UDP RTP ThoạiCuộc gọi 1
IP UDP RTP ThoạiCuộc gọi 2
IP UDP RTP ThoạiCuộc gọi 3
Dòng gói VoIPtới mạng
24
IP UDP RTP ThoạiCuộc gọi n
}...
Các kỹ thuật đóng gói
� Đóng gói nhiều khung thoại của cùng một cuộc gọi
25
Các kỹ thuật đóng gói
� Đóng gói nhiều khung thoại của nhiều cuộc gọi
26
2.3. Khử tiếng vọng
� Khái niệm
� Tiếng vọng (echo) là hiện tượng người đàm thoại nghe thấy giọng nói của mình sau một khoảng thời gian trễ nào đó.
� Nguyên nhân là do một phần năng lượng của tín hiệu truyền đi được phản hồi lại về người nói.
� Sự phản hồi xảy ra ở bộ chuyển đổi 2 dây – 4 dây (có tiếng vọng khi trễ hai chiều từ người nói tới bộ chuyển đổi là đủ lớn).
� Trong mạng VoIP tiếng vọng có thể được tạo ra bởi mạch lai ghép và được truyền theo đường vòng (round-trip).
� Trễ tích lũy qua các quá trình xử lý (mã hoá/giải mã, đóng/tách gói) và truyền dẫn cũng có thể gây ra hiện tượng tiếng vọng.
� Tiếng vọng càng lớn và kéo dài thì làm cho người đàm thoại càng khó chịu.
� Bộ khử tiếng vọng
27
� Bộ khử tiếng vọng
� Khử tiếng vọng cần giải quyết để cải thiện chất lượng cuộc thoại VoIP.
� Xây dựng trong các bộ mã hóa/giải mã, điều khiển dựa trên DSP;
� Trong một số trường hợp, có thể thực hiện bằng phần mềm.
� Nguyên tắc: lưu ảnh ngược của tiếng người nói trong một khoảng thời gian, sau đó lắng nghe âm thanh đến từ đầu dây bên kia và trừ đi thành phần này.
Hệ thống thoại gói sử dụng bộ khử tiếng vọng
28
2.4. Các kĩ thuật đảm bảo QoS
� Kiểm soát trễ đầu cuối đến đầu cuối
� Bộ đệm Jitter� Bộ đệm Jitter
� Xử lí mất gói
� Sử dụng hiệu quả băng thông
29
� Các mô hình dịch vụ QoS
Kiểm soát trễ đầu cuối đến đầu cuối
� Trễ ETE (End to End)
� Là khoảng thời gian từ khi người nói phát ra một từ cho tới khi người nghe
thực sự nghe được từ đó.
� Cảm nhận của người nghe đối với trễ ETE:
� Từ 0 đến 150 ms: có thể chấp nhận được;
� 150 ms: có thể xuất hiện tiếng vọng nhưng không làm giảm tính tương tác
30
giữa những người đàm thoại;
� Trong khoảng 200 ms – 400 ms: tính tương tác sẽ thấp hơn nhưng vẫn có
thể chấp nhận được;
� Lớn hơn 400 ms: việc đàm thoại sẽ rất khó khăn và không chấp nhận được.
Jitter (biến động trễ)
� Khái niệm Jitter
Thêi gian ®Õn P1 P2 P3 P4
Thêi gian
20 ms 20 ms 20 ms
mong muèn
� Jitter là hiện tượng các gói đến đích với độ trễ khác nhau.
� Thời gian đến mong đợi là giá trị trung bình của một lượng lớn các mẫu giá trị trễ từ nút nguồn tới nút đích trong điều kiện tải trên mạng bình thường.
Thêi gian ®Õn P1 P2 P3 P4
32 ms 8 ms 25 ms
mong muèn
thùc tÕ
31
trị trễ từ nút nguồn tới nút đích trong điều kiện tải trên mạng bình thường.
� Nguyên nhân Jitter
� Các gói truyền trong mạng theo những đường khác nhau, do đó có trễ nối tiếp khác nhau;
� Tình trạng mạng liên tục biến động (thay đổi băng thông khả dụng, tắc nghẽn hay sự cố liên kết, ...).
Bộ đệm Jitter
� Nguyên lí:
� Sử dụng bộ đệm để lưu các gói VoIP đến với độ trễ khác nhau;
� Các mẫu thoại sau đó được lấy ra với tốc độ ổn định để tạo ra cảm giác độ trễ không thay đổi;
� Điều này giúp duy trì tính thời gian thực và sống động của tín hiệu thoại.� Điều này giúp duy trì tính thời gian thực và sống động của tín hiệu thoại.
� Yêu cầu:
� Xác định được độ trễ của gói trong hành trình qua mạng;
� Xác định độ trễ chuẩn cho bộ đệm Jitter.
� Ví dụ sử dụng bộ đệm Jitter
32
Xử lí mất gói
� Hiện tượng mất gói� IP là mạng phi kết nối, mỗi gói thoại VoIP có thể tới đích theo nhiều tuyến
khác nhau. Điều này làm tăng khả năng các gói bị mất.
� Các gói thoại có thể bị mất do mạng bị quá tải hay tắc nghẽn (liên kết bị lỗi, tràn bộ đệm ở các bộ định tuyến, ...). tràn bộ đệm ở các bộ định tuyến, ...).
� Thông thường, nếu các gói bị mất vượt quá 10% thì không thể chấp nhận được.
� Xử lí mất gói� Do đặc tính nhạy cảm với thời gian thực của tín hiệu thoại, cơ chế truyền lại
gói bị mất của TCP là không phù hợp.
� Để đối phó với việc mất các gói thoại có thể áp dụng các phương pháp:
� Thay thế gói bị mất bằng các mẫu khoảng lặng hay gói vừa nhận được đúng gần nhất.
33
đúng gần nhất. • Đây là phương pháp đơn giản để điền đầy vào khoảng thời gian giữa các
khung thoại không liên tục.
• Kĩ thuật này chỉ làm việc tốt khi sự mất gói là không thường xuyên.
� Dùng phương pháp nội suy gói để tạo lại gần đúng gói bị mất.
Sử dụng hiệu quả băng thông
� Ý nghĩa
� Các gói thoại yêu cầu tính liên tục theo luồng và đòi hỏi băng thông
khả dụng của các liên kết phải luôn đáp ứng được. khả dụng của các liên kết phải luôn đáp ứng được.
� Việc thiếu băng thông sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sự suy giảm chất
lượng dịch vụ của VoIP.
� Vì vậy, vấn đề sử dụng băng thông một cách hiệu quả có ý nghĩa rất
quan trọng.
� Biện pháp giảm nhu cầu băng thông
34
� Triệt khoảng lặng
� Nén tiêu đề RTP
Triệt khoảng lặng
� Ý nghĩa� Trong một cuộc đàm thoại hai chiều có khoảng 60% thời gian là khoảng lặng.
� Việc triệt bỏ khoảng lặng cho phép tiết kiệm được băng thông một cách đáng kể.
� Bài toán và giải pháp � Phát hiện hoạt động thoại
� Làm thế nào xác định được tín hiệu âm thanh sau một khoảng lặng nào đó.
� Để giải quyết, trong các sơ đồ mã hóa/giải mã thoại sử dụng bộ phát hiện thoại VAD.
� Độ ồn nền
� Khi các gói khoảng lặng bị loại, người nghe sẽ có cảm giác âm thanh không thật.
� Để khắc phục, người ta cố tình tạo ra một độ ồn nền phù hợp nhất định.
� Quá trình tạo độ ồn nền được gọi là CNG (Comfort Noise Generation).
� Các kĩ thuật CNG
35
� Các kĩ thuật CNG � Tạo ra một tín hiệu nhiễu trắng với âm lượng thấp
� Người đàm thoại sẽ dễ dàng nhận ra tính nhân tạo của độ ồn nền này.
� Lưu lại một số mẫu khoảng lặng ở đầu cuộc đàm thoại
� Những mẫu này không bị loại và được truyền qua mạng.
� Tại đầu thu chúng được sử dụng để tạo ra độ ồn nền giống như thật nhằm làm tăng tính sống động của cuộc đàm thoại.
Nén tiêu đề RTP
� Ý nghĩa� Khi đóng gói các khung thoại vào gói tin IP thì phải thêm các tiêu đề IP,
UDP và RTP. Tổng số byte tiêu đề có thể chiếm lượng băng thông phụ tương đối lớn.
� Ví dụ, khi sử dụng G.729 (8 kb/s), khung thoại 20 byte phải bổ sung thêm 40 � Ví dụ, khi sử dụng G.729 (8 kb/s), khung thoại 20 byte phải bổ sung thêm 40 byte tiêu đề IP/UDP/RTP.
� Như vậy, lượng bit tiêu đề tổng cộng gấp đôi lượng bit tải tin và yêu cầu băng thông lên tới 24 kb/s.
� Cơ chế nén tiêu đề RTP � Còn gọi là compressed RTP (cRTP, RFC 2508);
� Sử dụng kỹ thuật giống như nén tiêu đề TCP, cho phép nén 40 byte tiêu đề IP/UDP/RTP xuống còn từ 2 đến 4 byte.
36
Các mô hình dịch vụ QoS
� Xu hướng� Kết hợp các cơ chế QoS trong mạng IP nhằm hỗ trợ các dịch vụ như VoIP.
� Tổ chức có nhiều đóng góp: IETF với hai mô hình IntServ và DiffServ.
� DiffServ � Sử dụng các gói có cấp ưu tiên khác nhau để làm tăng hiệu quả xếp hàng � Sử dụng các gói có cấp ưu tiên khác nhau để làm tăng hiệu quả xếp hàng
trong các bộ định tuyến.
� Sử dụng trường ToS trong IPv4 hoặc DS trong IPv6 để chỉ định PHB, giúp cho các gói tin nhạy cảm thời gian thực như VoIP được ứng xử ưu tiên hơn.
� IntServ� Sử dụng giao thức RSVP để đảm bảo QoS từ đầu cuối tới đầu cuối;
� Dự phòng băng thông để thỏa mãn yêu cầu QoS của các gói tin thời gian thực;
37
thực;
� Đặc biệt hữu ích trong các mạng đường trục.
� MPLS � Hỗ trợ QoS từ đầu cuối tới đầu cuối;
� Diễn đàn MPLS đã đưa ra bản thỏa thuận hỗ trợ truyền thoại thời gian thực qua MPLS (VoMPLS).
3. Các giao thức sử dụng trong VoIP
� Tổng quan về các giao thức hỗ trợ truyền thoại qua mạng IP
� Hệ thống VoIP dựa trên H.323� Hệ thống VoIP dựa trên H.323
� Hệ thống VoIP dựa trên SIP
� Hệ thống VoIP sử dụng báo hiệu lai ghép
38
� ENUM và vấn đề đánh số trong VoIP
Các loại giao thức sử dụng trong VoIP
� Giao thức IP:
� Hỗ trợ cả phương thức truyền dẫn gói tin cậy và không tin cậy;
� IPv4 là phiên bản được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới;
� IPv6 giải quyết tốt hơn vấn đề bảo mật, khắc phục giới hạn không gian địa chỉ.
� Các giao thức lớp vận chuyển:
� TCP (RFC 793) � TCP (RFC 793)
� Tin cậy, sử dụng cho báo hiệu, thỏa thuận tham số, thiết lập/điều khiển kết nối.
� Ví dụ: H.225, H.245 và DNS sử dụng TCP làm giao thức vận chuyển.
� UDP (RFC 768)
� Không tin cậy, thích hợp cho việc truyền lưu lượng từ các nguồn tạo thông tin thời gian thực.
� Ví dụ: H.225, DNS, RTP và RTCP có thể sử dụng UDP làm giao thức vận chuyển.
� Các giao thức hỗ trợ việc truyền tải gói tin theo thời gian thực:
39
� Các giao thức hỗ trợ việc truyền tải gói tin theo thời gian thực:
� RTP,
� RTCP.
� Các giao thức báo hiệu và điều khiển:
� giao thức ngang cấp: H.323, SIP, ...
� Giao thức chủ/tớ: MGCP, H.248/Megaco, ...
3.2. Hệ thống VoIP dựa trên H.323
� Vùng mạng H.323 và các phần tử
40
Mô hình giao thức H.323 trong mối tương quan với OSI
41
3.2. Hệ thống VoIP dựa trên H.323
� Thiết bị đầu cuối H.323
42
3.2. Hệ thống VoIP dựa trên H.323
� Mạng H.323 phân cấp và mô hình quản lý của các GK
43
3.2. Hệ thống VoIP dựa trên H.323
� Kết nối hệ thống H.323 với các mạng khác
44
3.2. Hệ thống VoIP dựa trên H.323
� Thiết lập phiên VoIP H.323 giữa hai điện thoại PSTN qua mạng IP
45
Hệ thống VoIP dựa trên SIP
� Các đặc điểm của SIP (Session Initiation Protocol) � Thuộc lớp ứng dụng, được sử dụng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên đa
phương tiện hay các cuộc gọi qua mạng IP.
� Là giao thức client/server, bao gồm tập hợp các yêu cầu được gửi từ SIP client tới SIP server.
� Máy chủ xử lý các yêu cầu này và trả lời ứng dụng khách.� Máy chủ xử lý các yêu cầu này và trả lời ứng dụng khách.
� Một bản tin trả lời cùng với các bản tin liên kết với nó gọi là một giao dịch (SIP transaction).
� SIP sử dụng một số kiểu bản tin và trường mào đầu giống HTTP, xác định thông tin theo mào đầu cụ thể.
� Các giao thức sử dụng với SIP� SIP liên kết với SAP (Session Announcement Protocol) và SDP (Session Description
Protocol) để cung cấp một số lượng lớn các dịch vụ VoIP.
� SDP bao gồm các thông tin về luồng phương tiện, thuộc tính khả năng của bên nhận,
46
� SDP bao gồm các thông tin về luồng phương tiện, thuộc tính khả năng của bên nhận, địa chỉ đích cho unicast hoặc multicast, cổng UDP, kiểu tải tin, ...
� Những đặc điểm của SDP gần giống với những đặc điểm của giao thức H.245.
� SAP được dùng với SDP để thông báo các mô tả phiên tới người dùng (qua gói tin UDP).
� SIP hỗ trợ việc đánh địa chỉ linh hoạt (có thể là địa chỉ email, URL, hoặc số điện thoại E.164 của ITU-T).
Hệ thống VoIP dựa trên SIP
� Các thành phần của hệ thống SIP
SIP Components
Redirect Server
Location Server
Registrar Server
47
Gateway
PSTN
Proxy Server User Agent
Proxy Server
Hệ thống VoIP dựa trên SIP
� Thiết lập phiên VoIP giữa hai đầu cuối SIP qua mạng IP
48
Hệ thống VoIP sử dụng báo hiệu lai ghép
� Sử dụng MGCP và H.248/Megaco
Báo hiệu cuộc gọi/Điều khiển định tuyến và Gateway Ứng dụng
API Trình diễn
(Truyền phương tiện)
Trình diễn Đánh địa
chỉ DTMF
Mã hóa (G.7xx)
Đánh địa chỉ
Phiên DNS
Điều khiển giao
Quản lí
đồng
Điều khiển
RTP
(RFC 1889) [đánh số trình tự,
kiểu gói, timestamp]
DNS (RFC 2065,
2136/37) [đầu cuối sử
49
Phiên DNS giao dịch
đồng bộ
khiển lệnh
timestamp]
RTCP
(RFC 1890) [quan trắc QoS]
[đầu cuối sử dụng để phát
hiện địa chỉ IP của thiết bị]
Giao vận TCP
(RFC 793) UDP (in MGCP)
TCP/UDP (in H.248/Megaco)UDP (RFC 768)
Hệ thống VoIP sử dụng báo hiệu lai ghép
� Kiến trúc mạng VoIP toàn cầu sử dụng báo hiệu lai ghép
50
3.5. ENUM và vấn đề đánh số trong VoIP
� Khái niệm
� ENUM (E.164 Number Mapping) là hệ thống sử dụng dịch vụ DNS để ánh xạ các sốđiện thoại dạng +8448549352 thành các định danh URI (Uniform Resource Identifier).
� ENUM cho phép sử dụng hệ thống quản lý phân cấp của DNS.
� Các thủ tục truy vấn Internet đã phát triển để mở rộng nội dung thông tin chứa trong cùng một số điện thoại.
� Với một số điện thoại ứng với cá nhân nào đó, thông qua các phép truy vấn có thể tìm được rất nhiều các thông tin liên quan.
� Ở đây, hệ thống lưu trữ thông tin là DNS được sửa đổi, phép truy vấn là thủ tục DNSđã rất phát triển.
� Tên miền cho ENUM
� Để sử dụng được ENUM cần dành cho nó một tên miền trong hệ thống tên miền cấp1 trên Internet.
51
1 trên Internet.
� Tên miền cấp 1 được chỉ định để sử dụng thử là .arpa (Address and Routing Parameter Area), tên miền cấp 2 là e164.arpa và tiếp tục các cấp dưới.
� Trong hệ thống tên miền, sử dụng trường dữ liệu NAPTR (Naming Authority Pointer) để chỉ ra các dịch vụ khác nhau khi kết nối tới một trạm nào đó.
� Việc xử lý các trường NAPTR được thực hiện thông qua thuật toán NAPTR.