ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM “TỔNG
QUAN VỀ CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU
VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG NGN” Chương 1.
TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU NGN

1.1. SỰ RA ĐỜI VÀ CÁC ĐỘNG LỰC THÚC ĐẨY SỰ PHÁT TRIỂN CỦA
NGN
1.1.1. Sự ra đời của mạng thế hệ sau NGN
Có một điều rõ ràng là thị trường thông tin đang thay đổi một cách nhanh
chóng. Sự thay đổi này không chỉ liên quan đến các nhà sản xuất, các nhà nghiên
cứu thị trường viễn thông mà còn tới nhiều đối tượng trong các lĩnh vực khác nhau
của xã hội. Phương thức mà con người trao đổi thông tin, giao tiếp với nhau, kinh
doanh với nhau đang dần dần được thay đổi cùng với những thay đổi của nền công
nghiệp viễn thông. Các đường dây điện thoại không chỉ còn mang thông tin thoại
mà còn truyền cả số liệu và video. Thông tin thoại, số liệu, fax, video và các dịch
vụ khác đang được cung cấp tới các đầu cuối là máy điện thoại, thiết bị di động,
máy tính cá nhân, các máy móc tự động…với các yêu cầu về chất lượng dịch vụ từ
phía người sử dụng ngày càng cao. Lưu lượng thông tin số liệu đã vượt xa lưu
lượng thông tin thoại và vẫn tăng không ngừng với tốc độ gấp 10 lần tốc độ tăng
của lưu lượng thông tin thoại. Chuyển mạch kênh, vốn là đặc trưng của mạng
PSTN truyền thống trong suốt thế kỷ qua đang nhường bước cho chuyển mạch gói
trong mạng thế hệ sau vì không còn thích hợp nữa và tỏ ra có nhiều nhược điểm
đối với các dịch vụ phi thoại:
 Sử dụng băng tần không linh hoạt.
 Lãng phí tài nguyên hệ thống.
 Không có cơ chế phát hiện và sửa lỗi.
 Hiệu năng sử dụng không cao

nhuận chính. Cùng với sự bùng nổ Internet trên toàn cầu, rất nhiều khả năng mạng
thế hệ mới sẽ dựa trên giao thức IP. Tuy nhiên, thoại vẫn là một dịch vụ quan trọng
và do đó, những thay đổi này dẫn tới yêu cầu truyền thoại chất lượng cao qua IP.
Ngoài những động lực về mặt kỹ thuật thì trong khía cạnh kinh doanh cũng có
các động lực dẫn tới sự ra đời của mạng NGN:
a. Cải thiện chi phí đầu tư
Công nghệ căn bản liên quan đến chuyển mạch kênh truyền thống được cải
tiến chậm trễ và chậm triển khai kết hợp với nền công nghiệp máy tính. Các
chuyển mạch kênh này hiện đang chiếm phần lớn trong cơ sở hạ tầng PSTN. Tuy
nhiên chúng chưa thật sự tối ưu cho mạng truyền số liệu. Kết quả là ngày càng có
nhiều dòng lưu lượng số liệu trên mạng PSTN đến mạng Internet và sẽ xuất hiện
một giải pháp với định hướng số liệu làm trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạch
tương lai, nền tảng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu.
Các giao diện mở tại từng lớp mạng cho phép nhà khai thác lựa chọn nhà cung
cấp có hiệu quả nhất cho từng lớp mạng của họ. Truyền tải dựa trên gói cho phép
phân bổ băng tần linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích thước cố định cho
thoại, nhờ đó giúp các nhà khai thác quản lý mạng dễ dàng hơn, nâng cấp một cách
hiệu quả phần mềm trong các nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ
thống.
b. Xu thế đổi mới viễn thông
Khác với khía cạnh kỹ thuật, quá trình giải thể đang ảnh hưởng mạnh mẽ đến
cách thức hoạt động của các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới. Xuyên suốt
quá trình được gọi là “mạch vòng nội hạt không trọn gói”, các luật lệ của chính
phủ trên toàn thế giới đã ép buộc các nhà khai thác lớn phải mở cửa để các công ty
mới tham gia thị trường cạnh tranh. Trên quan điểm chuyển mạch, các nhà cung
cấp thay thế phải có khả năng giành được khách hàng địa phương nhờ đầu tư trực
tiếp vào “những dặm cuối cùng” của đường cáp đồng. Điều này dẫn đến việc gia
tăng cạnh tranh. Các mạng NGN thực sự phù hợp để hỗ trợ kiến trúc mạng và các
mô hình được luật pháp cho phép khai thác.
c. Các nguồn doanh thu mới

các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời có thể cung cấp cho mạng IP một lượng
lưu lượng dữ liệu lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN.
Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà
còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di
động. Vấn đề cốt lõi ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá
trình hội tụ này. Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử
dụng cho một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương
tiện, phần lớn trong số đó không được dự tính khi xây dựng các hệ thống mạng
hiện nay.

1.2.2. Các đặc điểm của mạng NGN
Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:
 Nền tảng là hệ thống mạng mở.
 Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện
độc lập với mạng lưới.
 Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.
 Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng
tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.
Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà:
Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng
độc lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng và phát triển một cách
độc lập. Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn
tương ứng.
Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hướng mới,
nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ
chức mạng lưới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện
nối thông giữa các mạng có cấu hình khác nhau.
Tiếp đến, mạng NGN là mạng dịch vụ thúc đẩy, với đặc điểm của:
 Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi.


 Lớp trung gian (truyền thông).
 Lớp điều khiển.
 Lớp quản lý.
Trong các lớp trên, lớp điều khiển là phức tạp nhất với nhiều loại giao thức,
khả năng tương thích giữa các thiết bị của hãng là vấn đề đang được các nhà khai
thác quan tâm.
Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN:

Hình 1.2. Cấu trúc mạng NGN (góc độ mạng)
Xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ, mô hình cấu trúc NGN
còn có thêm lớp ứng dụng/dịch vụ. Trong môi trường phát triển cạnh tranh sẽ có
rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng/dịch vụ.

Hình 1.3. Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ)
Phân tích:
Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho thoại và dữ liệu. Các khối
trong tổng đài hiện nay được phân chia thành các lớp mạng riêng lẻ, các lớp này
liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn.
Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch PSTN thực chất
đã được tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch. Sự thông minh đó nằm
trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (softswitch) hay bộ điều khiển
cổng phương tiện MGC (Media Gateway Controller) hay tác nhân cuộc gọi (Call
Agent), đóng vai trò phần tử điều khiển trong kiến trúc mạng mới. Các giao diện
mở hướng tới các ứng dụng mạng thông minh (IN – Intelligent Network) và các
máy chủ ứng dụng (Aplication Server) mới tạo điều kiện dễ dàng cho việc cung
cấp dịch vụ và đảm bảo đưa ra thị trường trong thời gian ngắn.
Tại lớp trung gian (truyền thông), các cổng phương tiện (MG) được đưa vào
sử dụng để thích ứng thoại và các phương tiện khác với mạng chuyển mạch gói.
Các MG này được sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng
(RG – Residential Gateway), hoặc với các mạng truy nhập (AG – Access


1.4. CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG NGN
Xét cấu trúc tổng thể cho mạng NGN theo MSF:

Hình 1.7. Kiến trúc tổng thể cho mạng NGN
1.4.1. Media Gateway (MG)
MG cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video
giữa mạng gói IP và mạng PSTN. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang
trên kênh DS0. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và
đóng gói. Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital
Signal Processor) thực hiện các chức năng: chuyển đổi AD (Analog to Digital),
nén mã thoại/ audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tín hiệu thoại,
truyền các tín hiệu DTMF,…
MG có các chức năng sau:
 Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức thời gian thực (RTP – Real Time
Protocol).
 Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP) dưới sự
điều khiển của MGC. Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này.
 Hỗ trợ các giao thức đã có như loop – start, ground – start, E&M, CAS,
QSIG và ISDN qua T1.
 Quản lý tài nguyên và kết nối T1.
 Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP.
 Có phần mềm MG dự phòng.
 Cho phép khả năng mở rộng MG về: cổng (port), cards, các nút, mà không
làm thay đổi các thành phần khác.

Hình 1.8. Cấu trúc của MG
1.4.2. Media Gateway Controller (MGC)
 MGC là đơn vị chức năng cơ bản của chuyển mạch mềm, và cũng thường
được gọi là Call Agent hay Bộ điều khiển cổng (Gateway Controller), hay


Hình 1.10. Ví dụ sử dụng MGC
1.4.3. Signalling Gateway (SG)
SG thực hiện chức năng cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 và các nút được
quản lý bởi chuyển mạch mềm trong mạng IP. SG làm cho chuyển mạch mềm
giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông
tin báo hiệu.

SG có các chức năng sau:
 Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu.
 Truyền thông tin báo hiệu giữa MGC và SG thông qua mạng IP.
 Cung cấp đường thoại, dữ liệu và các dạng thông tin khác.
1.4.4. Hệ thống thiết bị truyền tải
 Nút chuyển mạch IP – ATM tốc độ cao lớp trên (ATM Switch, IP
Switch,…).
 Thiết bị định tuyến lõi, biên (Router, LSR,…).
 Thiết bị truyền dẫn quang dung lượng lớn lớp dưới (SDH, DWDM,
SONET).
1.4.5. Hệ thống thiết bị truy nhập
 Hỗ trợ toàn bộ các giao diện truy nhập phía xa như VoDSL, ADSL/SDSL,
ISDN – BA,.v.v…và tách riêng các ứng dụng thoại và truyền số liệu đưa
vào các mạng đường trục riêng biệt (mạng TDM và mạng lõi NGN).
 Cung cấp các loại cổng truy nhập khác nhau như: POTS, VoIP, IP, FR,
X.25, ATM, xDSL, di động,…
1.5. CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG NGN
Kiến trúc của mạng NGN là kiến trúc phân tán vì thế mà các chức năng báo
hiệu và xử lý báo hiệu, chuyển mạch, điều khiển cuộc gọi,…được thực hiện bởi
các thiết bị nằm phân tán trong cấu hình mạng. Để có thể tạo ra các kết nối giữa
các đầu cuối nhằm cung cấp dịch vụ, các thiết bị này phải trao đổi các thông tin
báo hiệu và diều khiển được với nhau. Cách thức trao đổi các thông tin báo hiệu và