nghiên cứu phương án kỹ thuật kết nối mạng ngn của vnpt với mạng của các doanh nghiệp viễn thông

LỜI NÓI ĐẦU

Xây dựng và hoàn thiện mạng NGN là xu hướng tất yếu của các doanh nghiệp

viễn thông, mở rộng kết nối giữa các mạng để tăng khả năng cung cấp các dịch vụ

gia tăng là nhu cầu thiết thực, đang cần được phát triển. Hiện nay, nhu cầu sử dụng

dịch vụ dữ liệu ngày càng tăng cao, các dịch vụ dữ liệu chiếm một tỉ trọng ngày

càng lớn trong tổng doanh thu của nhà khai thác mạng viễn thông. Trong thời gian

tới, sự phát triển nhanh chóng của mạng di động 3G chắc chắn sẽ tạo ra sự bùng nổ

các dịch vụ thông tin đa phương tiện dựa trên nền IP, là nguồn doanh thu chính của

các doanh nghiệp viễn thông. Xu hướng này đòi hỏi mạng viễn thông không phải

chỉ phát triển theo một cấu trúc mới tiên tiến mà còn đòi hỏi có sự liên kết với nhau

nhằm cung cấp được nhiều dịch vụ nhất đến khách hàng với chi phí đầu tư ít nhất.

VNPT, đơn vị duy nhất cung cấp các dịch vụ Bưu chính Viễn thông của Việt

Nam trong những năm trước đây, có cơ sở hạ tầng viễn thông lớn và đa dạng. Hiện

nay, trong nền kinh tế mở nhiều doanh nghiệp viễn thông ra đời đã thúc đẩy sự đầu

tư phát triển công nghệ một cách nhanh chóng cùng với sự cạnh tranh gay gắt trong

việc phát triển và cung cấp các loại hình dịch vụ. Trong sự phát triển đó, với một

nguồn lực có hạn không phải doanh nghiệp nào cũng có thể đầu tư phát triển được

một mạng viễn thông hoàn thiện, cung cấp được mọi dịch vụ mà chỉ có thể phát

triển được một hay một vài loại hình dịch vụ. Do đó nhu cầu hợp tác, chia sẻ, trao

đổi tài nguyên mạng với nhau xuất hiện và quy mô ngày càng lớn. Với cấu hình

mạng lớn hàng đầu của đất nước, cơ sở hạ tầng mạng của VNPT luôn được các

doanh nghiệp cung cấp dịch vụ viễn thông quan tâm, vì vậy việc nghiên cứu

phương án kỹ thuật kết nối với mạng khác và xây dựng các cơ chế hỗ trợ là vấn đề

được đặt ra từ lâu.

Là một người công tác trong VTN, công ty quản lý, vận hành khai thác mạng

truyền dẫn đường trục và mạng NGN của VNPT, tuy không trực tiếp vận hành hệ

thống thiết bị nhưng với mong muốn là học hỏi, nghiên cứu để biết thêm những khả

1

năng của mạng, Tôi chọn đề tài “nghiên cứu phương án kỹ thuật kết nối mạng

NGN của VNPT với mạng của các doanh nghiệp viễn thông khác”.

Mục đích của luận văn:

Nghiên cứu những vấn đề liên quan đến kỹ thuật kết nối mạng NGN, xem xét

năng lực kết nối của mạng, hoạt động của các kết nối hiện tại từ đó đề xuất phương

án kết nối mới.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn:

Tư liệu nghiên cứu của luận văn có tài liệu kỹ thuật và thiết bị hiện vận hành

trên mạng nên có thể áp dụng kết quả nghiên cứu vào ngay mạng NGN của VNPT.

Nội dung luận văn được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Các vấn đề kỹ thuật trong việc kết nối liên mạng.

Chương 2: Hiện trạng mạng NGN của VNPT, một số doanh nghiệp khác và

vấn đề kết nối các mạng.

Chương 3: Đề xuất phương kỹ thuật án kết nối các mạng.

Do năng lực và thời gian có hạn nên các nội dung trình bày trong luận văn

chưa được sâu sắc và không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong được các thầy

cô, bạn bè đóng góp ý kiến xây dựng, hoàn thiện.

Xin trân trọng cảm ơn!

TÁC GIẢ

2

CHƯƠNG I:

CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT TRONG VIỆC KẾT NỐI LIÊN MẠNG

1.1 Giao diện kết nối:

Giao diện kết nối trong mạng NGN được thực hiện giữa các thực thể trong

mạng hoặc ngoài mạng (mạng khác), giữa các mặt phẳng chức năng được phân biệt

theo cấu trúc của mạng (được chỉ ra trong hình 1.1).

Hình 1.1: Giao diện trong mạng NGN

Các giao diện chính bao gồm: giao diện kết nối giữa các máy chủ ứng dụng và

các máy chủ điều khiển cuộc gọi MGC (hay còn gọi softswitch), giữa các MGC và

MG hay giữa các MGC. Đây là các giao diện chính, tuy nhiên tùy theo điều kiện

triển khai của nhà khai thác và giải pháp của các nhà cung cấp còn có thể xuất hiện

thêm một số các thực thể vật lý riêng được tách ra từ các một số các chức năng của

các phần tử trên như: máy chủ báo hiệu, máy chủ phương tiện… do đó cũng sẽ có

thêm các giao diện mới.

3

Kết nối trên các giao diện được thực hiện bởi các giao thức giữa các phần tử

mạng: BICC, Megaco/H.248, SIP, SIP-T, H.323, INAP, SIGTRAN…các giao thức

biên BGP. Ngoài ra còn có các giao thức giữa các phần tử mạng và các phần tử

quản lý mạng.

Để thực thi các điểm kết nối giữa các mạng cần xác định rõ điểm có thể đấu

chuyển (báo hiệu và thoại) là điểm nằm ở vùng biên của hai mạng; qua đó hai mạng

có thể đấu nối để chuyển tiếp cuộc gọi.

1.1.1 Điểm đấu chuyển kết nối báo hiệu:

o Các điểm các bản tin định tuyến cuộc gọi đi qua đó,

o Có khả năng xử lý bản tin báo hiệu để thực hiện chức năng chuyển mạch

cuộc gọi hoặc chuyển tiếp bản tin báo hiệu sang các điểm báo hiệu khác.

o Các điểm có thể đấu chuyển báo hiệu:

 Các điểm có thể đấu chuyển báo hiệu: Host, Toll, STP, Softswitch, SG

 Ở cấp tổng đài Host có các tổng đài vệ tinh. Các tổng đài vệ tinh này phục

vụ cho các thuê bao một nhóm thuê bao. Các tổng đài vệ tinh có thể chỉ là bộ tập

trung thuê bao, hoặc có thể gồm cả chức năng chuyển mạch nhóm thuê bao. Tổng

đài vệ tinh có thể kết nối với Host theo chuẩn kết nối riêng hoặc qua chuẩn báo hiệu

như V5.2 hoặc C7. Tuy nhiên, ở chế độ hoạt động bình thường, đường kết nối giữa

Host và tổng đài vệ tinh tốt, tổng đài vệ tinh hoạt động ở chế độ phụ thuộc, nghĩa là

Host phụ trách việc chuyển mạch và tính cước. Do đó, ta không xét tổng đài vệ tinh

là điểm có thể đấu chuyển.

 Tổng đài chuyển tiếp cấp hai trong tỉnh (Tandem): các tandem đóng vai trò

chuyển tiếp cuộc gọi trước khi đến tổng đài Toll.

1.1.2 Điểm đấu chuyển lưu lượng:

oCác điểm mà lưu lượng thoại đi qua đó,

oCó khả năng xử lý lưu lượng thoại: chuyển đổi kiểu lưu lượng thoại (ví dụ từ

TDM <-> IP), hoặc là có địa chỉ là điểm đầu/cuối của đường đi của lưu lượng thoại.

oCác điểm có thể đấu chuyển thoại: Host, Toll, MG

4

- Để xác định được điểm đấu chuyển từ phía mạng hiện tại, các điểm báo hiệu

cần “nhận biết” cuộc gọi cần đi theo hướng nào, chủ yếu là qua phân tích số của bị

gọi (prefix, hoặc cả số):

 Tại Host: quản lý thuê bao -> có thể nhận biết từng số của thuê bao hoặc

sub-prefix (Số thuê bao = [Mã tỉnh] [sub-prefix] [số nội tỉnh còn lại]) nào đã

được chuyển đi. Các sub-prefix thuộc các mã tỉnh khác được coi đó là cuộc gọi liên

tỉnh thông thường, định tuyến cuộc gọi tới Toll liên tỉnh trong mạng hiện tại như

bình thường.

 Tại Toll: có thể nhận biết qua sub-prefix để chuyển cuộc gọi theo các

hướng khác nhau.

- Như vậy, các trường hợp đấu chuyển đều dựa vào khả năng nhận biết của các

điểm báo hiệu. Căn cứ vào các trường hợp đã nêu, có thể thấy việc đi theo tuyến

nào sẽ phụ thuộc vào số thuê bao, khởi điểm của việc định tuyến.

- Để tránh trường hợp định tuyến quẩn giữa hai mạng, (ví dụ gọi một số không

tồn tại, cả hai mạng mới đều không định vị được sẽ dẫn tới quẩn), thì cuộc gọi đã

nhận biết được ở mạng nào thì sẽ gán thêm prefix ở mạng đó.

- Báo hiệu cho các cuộc gọi đi theo đường liên tỉnh của mạng đó (nghĩa là cả

báo hiệu và thoại được chuyển lên Toll)

- Để có thể kết nối cuộc gọi từ Host chuyển thẳng sang mạng ngoài, ngoài

đường đấu chuyển thoại, cần đường báo hiệu để Host và SS “nhìn thẳng” nhau qua

2 cách:

 Kết nối báo hiệu trực tiếp giữa các tandem của các tỉnh, hoặc

 Kết nối qua Toll, rồi kết nối tới SS.

1.2 Vấn đề báo hiệu điều khiển cuộc gọi và định tuyến IP trong quá trình kết

nối liên mạng:

1.2.1 Các giao thức báo hiệu:

Mạng NGN yêu cầu một số lượng lớn các giao diện và giao thức kết nối. Các

giao thức này phục vụ việc kết nối với mạng PSTN hiện tại. Việc lựa chọn giao

thức kết nối dựa trên các yếu tố dưới đây:

5

o Tình hình chuẩn hoá giao thức trong các tổ chức tiêu chuẩn hoá thế giới và

khu vực

o Tính phổ biến của giao thức thông qua các ứng dụng của nhà cung cấp thiết

bị và khai thác mạng

o Hiện trạng triển khai mạng NGN và xu thế hội tụ cố định, di động

Các giao thức báo hiệu và điều khiển theo mô hình kết nối giữa các phần tử

trong mạng NGN đã được chuẩn hoá bao gồm:

- Giao thức kết nối giữa hai Softswitch.

- Giao thức kết nối giữa Softswitch và Trunking Gateway.

- Giao thức kết nối giữa Softswitch và Access Gateway.

- Giao thức kết nối giữa Softswitch và Signalling Gateway.

a/ Giao thức báo hiệu sử dụng trong kết nối giữa 2 Softswitch

Tuỳ theo chức năng cũng như thuê bao mà Softswitch hỗ trợ mà trong kết nối

giữa 2 Softswitch có thể sử dụng các giao thức báo hiệu sau: BICC, SIP, SIP-T,

SIP-I. Sau đây là tình hình tiêu chuẩn hoá các giao thức này:

- Giao thức báo hiệu BICC được ITU-T xây dựng và ban hành gồm có 2 phiên bản:

Q.1901(6/2000) Bearer Independent Call Control protocol (Capability Set 1).

Q.1902.x (7/2001) Bearer Independent Call Control protocol (Capability Set 2).

- Giao thức báo hiệu SIP-T được IETF đề xuất trong RFC3372 (9/2002)

- Giao thức báo hiệu SIP-I được ITU xây dựng và ban hành trong khuyến nghị

Q.1912.5 (3/2004), sau đó giao thức báo hiệu này đã được ETSI sửa đổi và ban

hành trong tiêu chuẩn ETSI EN 383 001 v1.1.1 (6/2005).

- Giao thức báo hiệu SIP được IETF đề xuất gồm có 2 phiên bản:

 RFC2435 (3/1999) SIP: Session Initiation Protocol (Version 1.0).

 RFC3261 (6/2002) SIP: Session Initiation Protocol (Version 2.0).

b/ Giao thức báo hiệu sử dụng trong kết nối giữa Softswitch với Trunking Gateway

Giao diện kết nối giữa Softswitch với Trunking Gateway có thể sử dụng các

giao thức báo hiệu sau: MGCP, H.248. Sau đây là tình hình tiêu chuẩn hoá hai giao

thức này:

6

- Giao thức báo hiệu MGCP được IETF đề xuất gồm có 2 phiên bản:

 RFC2705 (10/1999) Media Gateway Control Protocol (MGCP) Version. 1.0

 RFC3435 (1/20003) Media Gateway Control Protocol (MGCP) Version. 1.0

- Giao thức báo hiệu H.248 được ITU-T xây dựng và ban hành trong các

khuyến nghị H.248.x Gateway control protocol version 2.

c/ Giao thức báo hiệu sử dụng trong kết nối giữa Softswitch với Access Gateway

Giao diện kết nối giữa Softswitch với Access Gateway có thể sử dụng các giao

thức báo hiệu sau: MGCP, H.248, SIP. Trong đó giao thức báo hiệu MGCP và

H.248 sử dụng cùng chuẩn với giao diện giữa Softswitch với Trunking Gateway,

giao thức báo hiệu SIP sử dụng cùng chuẩn với giao diện giữa 2 Softswitch.

d/ Giao thức báo hiệu sử dụng trong kết nối giữa Softswitch với Signalling Gateway

Kết nối giữa Softswitch và Signalling Gateway sử dụng giao thức Sigtran

được IETF đề xuất trong các tiêu chuẩn sau:

- RFC 2719 (10/1999) Framework Architecture for Signaling Transport.

- RFC 2960 (10/2000) Stream Control Transmission Protocol.

- RFC 3331 (9/2002) Signaling System 7 (SS7) Message Transfer Part 2

(MTP2) - User Adaptation Layer (M2UA).

- RFC 3332 (9/2002) Signaling System 7 (SS7) Message Transfer Part 3

(MTP3) - User Adaptation Layer (M3UA).

1.2.2 Định hướng các chuẩn giao thức báo hiệu sử dụng cho mạng NGN:

Một số đề xuất về định hướng sử dụng giao thức báo hiệu trong mạng NGN

như sau:

- Kết nối giữa 2 MGC: ưu tiên sử dụng giao thức SIP-I và SIP, giao thức

BICC CS2 là tuỳ chọn.

- Kết nối giữa MGC với TGW: ưu tiên sử dụng giao thức H.248, giao thức

MGCP là tuỳ chọn.

- Kết nối giữa MGC với SGW: sử dụng giao thức SIGTRAN.

- Kết nối giữa MGC với AGW: sử dụng giao thức H.248, SIP, giao thức

MGCP là tuỳ chọn.

7

- Kết nối giữa AS và softswitch sử dụng SIP (để thuận lợi cho sự phát triển lên

IMS architecture).

Xuất phát từ các sở cứ nêu trên, các giao diện và giao thức dưới đây sẽ được

ưu tiên lựa chọn:

Giao thức SIP-I kết nối giữa các Softswitch

Giao thức SIP kết nối giữa Softswitch với lớp ứng dụng

Giao thức INAP kết nối giữa Softswitch với các dịch vụ IN

Giao thức H248 để kết nối giữa Softswitch và TGW, AGW

Giao thức SIGTRAN để kết nối giữa Softswitch và SGW

Giao thức báo hiệu C7 giữa mạng PSTN và NGN

Các chuẩn mã hoá G711, G723, G729 để kết nối giữa mạng NGN và PSTN

Giao diện V5x để kết nối với các thuê bao PSTN

Hình 1.2: Khuyến nghị các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN

Ngoài ra còn có một số giao diện, giao thức trong mạng truy nhập và thiết bị

đầu cuối của khách hàng. Các giao thức này sẽ được lựa chọn dựa trên công nghệ

truy nhập, thiết bị đầu cuối và các dịch vụ sẽ triển khai.

8

1.3 Vấn đề đánh số (numbering) trong kết nối liên mạng:

Kế hoạch đánh số là một trong những nội dung chính của chiến lược quy

hoạch tổng thể phát triển một mạng viễn thông. Trong xu thế cạnh tranh, khi xuất

hiện ngày càng nhiều nhà khai thác tham gia vào cung cấp các dich vụ trong thị

trường viễn thông, đòi hỏi mỗi nhà khai thác phải có mã nhận dạng để phân biệt

mạng và các dịch vụ khác nhau, cũng như điều tiết, phân bổ tài nguyên đánh số giữa

các nhà khai thác một cách hợp lý phù hợp với nhu cầu phát triển.

Kế hoạch đánh số đã được các tổ chức viễn thông quốc tế nghiên cứu và đưa

ra những khuyến nghị quan trọng, dựa trên những khuyến nghị này các nhà quản lý

viễn thông quốc gia sẽ xây dựng kế hoạch đánh số cho phù hợp với quốc gia mình.

1.3.1 Cơ sở để xây dựng kế hoạch đánh số:

- Các kết quả dự báo nhu cầu phát triển mạng viễn thông, số lượng thuê bao và

loại hình dịch vụ cung cấp cho thuê bao và xu hướng phát triển của công nghệ viễn

thông. Các kết quả dự báo về thuê bao và dịch vụ viễn thông này được tính toán xác

định dựa trên các số liệu về sự phát triển của dân số : số hộ, số dân, mật độ dân

số...; sự phát triển tăng trưởng của nền kinh tế: tăng trưởng DGP, thu nhập bình

quân đầu người,... và nhiều yếu tố khác.

- Các số liệu về cấu hình mạng hiện tại, các dịch vụ đang được cung cấp cho

khách hàng và đặc biệt quan trọng là kế hoạch đánh số hiện đang sử dụng. Sự thay

đổi kế hoạch đánh số phải đảm bảo sao cho ít rắc rối, ảnh hưởng nhất về phía người

sử dụng thuê bao.

- Các quy định về chính sách viễn thông: Luật, nghị định, quyết định, thông

tư,... liên quan đến viễn thông của Chính phủ và chiến lược phát triển mạng lưới

viễn thông quốc gia cũng như mạng viễn thông quốc tế.

1.3.2 Các nguyên tắc xây dựng kế hoạch đánh số:

- Đáp ứng đủ số, có xem xét đến việc dự đoán sự phát triển của các dịch vụ

viễn thông trong tương lai, đối với mỗi số hoặc dãy số phải được phân bổ và sử

dụng sao cho có hiệu quả.

- Các số phải bao gồm ít chữ số nhất có thể được.

9

- Phải phân bổ sao cho công bằng, bình đẳng giữa các nhà doanh nghiệp hoặc

khai thác viễn thông riêng khác.

- Tuân thủ các khuyến nghị của ITU-T về đánh số.

1.3.2.1 Kế hoạch đánh số quốc gia

Đánh số quốc gia theo địa lý

Cấu trúc số viễn thông công cộng mạng viễn thông:

CC NDC SN

Sè quèc gia

Tèi ®a (15-n) ch÷ sè

1-3 ch÷

sè

Max 15 digits

Sè viÔn th«ng c«ng céng qu«c tÕ

ph©n theo vïng ®Þa lý

CC M· quèc gia theo c¸c vïng ®Þa lý

NDC M· ®Ých quèc gia

SN Sè thuª bao

n Sè ch÷ sè m· quèc gia

Hình 1.3: Cấu trúc số viễn thông công cộng phân theo vùng địa lý

Đánh số quốc gia cho các mạng

Đánh số quốc gia cho các mạng cũng đánh số theo vùng địa lý, Chính phủ chỉ

quản lý, phân phối đánh số đến số đầu của dãy số thuê bao, độ dài số thuê bao phụ

thuộc vào việc đánh số thuê bao đến từng người sử dụng do các doanh nghiệp hoặc

các nhà khai thác Viễn thông chịu trách nhiệm.

Đánh số quốc gia cho các dịch vụ

Các số dịch vụ được dùng chung toàn quốc (số dịch vụ truy nhập phổ cập)

không theo vùng địa lý, cụ thể cho vùng đánh số nào đó hoặc một vùng hoạt động

được phép của một nhà khai thác hệ thống Viễn thông. Các số dịch vụ toàn quốc là

những số có thể luôn luôn được nối đến từ mạng quốc gia với vùng một số quốc gia

có nghĩa. Số dịch vụ toàn quốc được quay từ bất cứ nơi nào trong nước với giá cước

nội hạt, trong khi đó các số dịch vụ thông thường áp dụng giá cao hơn.

10

1.3.2.2 Kế hoạch đánh số quốc tế

• Cấu trúc số viễn thông công cộng quốc tế

Theo các khuyến nghị E.164 của ITU-T: có 3 dạng cấu trúc khác nhau sử dụng

cho số viễn thông công cộng quốc tế:

- Số viễn thông công cộng quốc tế theo phân chia theo khu vực địa lý.

- Số viễn thông công cộng quốc tế theo phân chia theo dịch vụ toàn cầu.

- Số viễn thông công cộng quốc tế theo phân chia theo mạng.

• Độ dài của số viễn thông công cộng quốc tế

ITU-T khuyến nghị số các chữ số tối đa sử dụng trong cả 3 loại cấu trúc số

viễn thông công cộng quốc tế là 15 (không kể các số mào đầu quốc tế). Các nhà

quản lý đánh số sẽ phải thoả thuận giới hạn các chữ số sử dụng cho phù hợp với các

nhu cầu về dịch vụ.

• Các dạng của số viễn thông công cộng quốc tế

Số viễn thông công cộng quốc tế phân theo các vùng địa lý là tổ hợp các chữ

số thập phân được xắp sếp trong các trường mã xác định (hình 1) bao gồm:

- Mã quốc gia CC

- Số quốc gia NN = NDC + SN

CC NDC SN

Sè quèc gia

Max (15-n) digits 1 to 3 digits

Max 15 digits

Sè viÔn th«ng c«ng céng qu«c tÕ

ph©n theo vïng ®Þa lý

CC M· quèc gia theo c¸c vïng ®Þa lý

NDC M· ®Ých quèc gia

SN Sè thuª bao

n Sè ch÷ sè m· quèc gia

Hình 1.4: Cấu trúc số viễn thông công cộng quốc tế phân theo vùng địa lý

Việc sử dụng khuôn dạng được xác định theo từng dịch vụ và phụ thuộc vào

các yêu câù đánh số chi tiết được đề cập tới trong các khuyến nghị tương ứng của

11