tổng quan về mạng thế hệ mới ngn

Để đáp ứng các yêu cầu này, một số nhà sản xuất thiết bị viễn thông vàmột số tổ chức nghiên cứu về viễn thông đã đưa ra các ý tưởng và mô hình về cấutrúc mạng thế hệ sau NGN.Ở Việt Nam,

Xu hướng hội tụ của viễn thông và công nghệ thông tin có nhiều ảnh hưởngđến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cungcấp nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử dụng, hiệu quả khai thác cao, dễ pháttriển … Để đáp ứng các yêu cầu này, một số nhà sản xuất thiết bị viễn thông vàmột số tổ chức nghiên cứu về viễn thông đã đưa ra các ý tưởng và mô hình về cấutrúc mạng thế hệ sau NGN.

Ở Việt Nam, với sự ổn định về chính trị và sự tăng trưởng của nền kinh tế xãhội, Việt Nam được đánh giá là một thị trường có tiềm năng đáng kể trong khu vựctrong đó có thị trường điện tử -tin học –viễn thông Mạng viễn thông của tổng công

ty Bưu Chính Viễn thông đã được số hóa với các thiết bị hiện đại và các loại hìnhdịch vụ ngày càng gia tăng cả về số lượng và chất lượng Bên cạnh VNPT ,một sốcông ty khác cũng đã và đang từng bước tham gia vào việc khai thác thị trườngcung cấp các dịch vụ viễn thông

Đứng trước xu hướng tự do hóa thị trường, cạnh tranh và hội nhập, việc pháttriển theo cấu trúc mạng NGN với công nghệ phù hợp là bước đi tất yếu của viễnthông thế giới và mạng viễn thông Việt Nam

Để được hiểu sâu hơn về mạng NGN, là học sinh ngành Điện Tử -Viễn Thông em

đã chọn đề tài nghiên cứu “Mạng Viễn Thông”với nội dung là mạng NGN Bài

báo cáo của em gồm: 2 phần

- Phần I: Lý Thuyết

* Trình bày mạng thế hệ sau NGN

- Phần II: Thực Hành

* Nêu sơ đồ khối mạng viễn thong nơi thực tập

* Trình bày những vẫn đề thực tế thu được tại nơi thực tập

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thế Hùng và chú Ngô Văn Huệ

( Đài viễn thông Chợ Sông-Hà Nam) đã giúp đỡ hướng dẫn chỉ bảo em trong suốtquá trình thực tập và hoàn thiện báo cáo Với thời gian có hạn nên bài báo cáo của

em không tránh khỏi những thiếu sót nhất định, em rất mong nhận được sự đónggóp ý kiến của thầy cô giáo cùng các bạn học sinh

Hà Nam, ngày 10 tháng 4 năm 2010

Học sinh

Phạm Khương Duy

và các thuê bao có thể sử dụng nhiều công nghệ truy nhập để truy nhập vào cácmạng khác nhau theo phương thức cố định hoặc di động Mạng viễn thông lâu đờinhất có thể nhắc tới là mạng điện thoại cố định, sau đó là các mạng điện thoại vôtuyến, mạng đa dịch vụ, mạng Internet…Chúng có thể thấy là mỗi mạng viễn thông

có thể cung cấp nhiều dịch vụ cơ bản như là dịch vụ thoại cố định, di động hay sốliệu Các mạng này có thể liên kết với nhau để cung cấp các dịch vụ liên mạng theonhiều đối tượng thuê bao

“Quá khứ là bàn đạp cho tương lai’’ Do vậy trước khi tìm hiểu mạng viễn

thông thế hệ mới NGN, chúng ta cần rút kinh nghiệm từ mạng hiện tại mà tiêu biểu

là : góc độ dịch vụ và góc độ kỹ thuật

1 Xét về góc độ dịch vụ

1.1 Mạng điện thoại cố định (mạng điện thoại chuyển mạch công cộng )

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng là mạng dịch vụ phát triển rất sớm,sau hệ thống điện báo Morse.Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng hay còn gọi

là mạng PSTN.Mạng PSTN cung cấp các dịch vụ thoại và phi thoại Xét về bản chấtPSTN là một mạng hoạt động theo phương thức mạch (circuit mode), nghĩa là theo

phương thức hướng kết nối (connection-oriented):một cuộc gọi điện thoại được tiếnhành theo 3 pha : Thiết lập kết nối, duy trì kết nối và giải phóng kết nối (setup-conversation-released) bằng cách sử dụng các hệ thống báo hiệu

Đặc điểm chủ yếu của PSTN:

- Truy nhập analog 300-3400Hz

- Kết nối song công chuyển mạch kênh

- Băng thông chuyển mach 64kb/s hoặc 300-3400Hz đối với chuyểnmạch analog

- Không có khả năng di động hoặc di động với cự ly hạn chế

Mạng điện thoại cố định có nhiệm vụ kết nối các máy điện thoại để thực hiệndịch vụ thoại Mạng này gồm các phần tử cơ bản là các thiết bị truyền dẫn và cácthiết bị chuyển mạch, các thiết bị này phối hợp hoạt động với nhau để nối thông cácmáy điện thoại cố định theo yêu cầu của người sử dụng dịch vụ thoại

* Về nguyên tắc, tất cả các máy điện thoại có thể đấu nôí trực tiếp vớinhau như thời ban đầu của nó Tuy nhiên khi mà số lượng thuê bao tăng lên, người

ta thấy rằng cần phải thực hiện chuyển mạch giữa các đôi dây với nhau Sau đó chỉ

có một tuyến nối cần thiết giữa các tổng đài do số lượng các cuộc gọi thì nhỏ hơnnhiều so với số lượng thuê bao, các thế hệ tổng đài ban đầu thực hiện chuyển mạchnhân công dựa trên các phiến nối và phích cắm

* Các hệ thống chuyển mạch tự động được gọi là các tổng đài tự độngđầu tiên được phát triển vào năm 1887 bởi Strowger Sau đó thì quá trình chuyểnmạch được điều khiển bởi người sử dụng dựa vào các xung được tạo ra khi quay số.Qua nhiều thập kỷ ,ccs tổng đài dựa trên hàng loạt các bộ chọn điện cơ phức tạp,nhưng khoảng 20 năm trở lại đây, chúng được phát triển thành các tổng đài số đượcđiều khiển bằng phần mềm và có thể cung cấp nhiều dịch vụ bổ sung Các tổng đàihiện tại thường có dung lượng tương đối lớn, hàng ngàn số, và có thể thực hiệnnhiều cuộc gọi đồng thời Thông thường mạng điện thoại được phân thành các cấpkhác nhau, từ cấp truy nhập (kết nối từ thuê bao tới tổng đài nội hạt) tới cấp trungchuyển (kết nối giữa các tổng đài: kết nối giữa các tổng đài Host với nhau,giữa tổngđài Host với tổng đài cấp cao hơn là tổng đài quốc gia và tổng đài quốc tế

* Truyền dẫn là quá trình truyền tải thông tin giữa các điểm kết cuối củamột hệ thông hay một mạng Các hệ thống truyền dẫn có thể sử dụng một hoặcnhiều phương tiện truyền dẫn cơ bản cho việc truyền đưa thông tin giữa các điểmnhư cáp đồng, cáp quang hoặc thậm trí là môi trường vô tuyến (với điện thoại kéodài).

* Trong một mạng viễn thông, các hệ thống truyền dẫn sẽ kết nối các tổngđài với nhau và các hệ thống truyền dẫn này còn được gọi là mạng truyền dãn haytruyền tải Chú ý rằng số lượng kênh thoại (là một đơn vị đo dung lượng truyền dẫn)cần thiết giữa các tổng đài thì nhỏ hơn rất nhiều so với số lượng thuê bao bởi vì sốlượng thuê bao thực hiện gọi đồng thời là nhỏ

1.2 Mạng điện thoại di động

Là mạng ra đời sau mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di động cungcấp khả năng di động cho thuê bao trong quá trình thực hiện thông tin liên lạc Tùytheo tính di động, đặc điểm phủ sóng, mục đích sử dụng và kỹ thuật điều chế, mãhóa mà người ta phân biệt các hệ thống thông tin di động khác nhau: thông tin diđộng nội vùng (còn gọi là thông tin vô tuyến nội hạt, mạch vòng vô tuyến nộihạt…), thông tin di động toàn cầu GSM, thông tin di động CDMA…

Trong đó:

- Thiết bị đầu cuối di động MS (máy điện thoại di động ):là thiết bị đầucuối của người sử dụng ; thiết bị này gọn, nhẹ dễ sử dụng và có nhiều tính năng hỗtrợ khách hàng Mỗi thiết bị đầu cuối đều có một máy riêng biệt và thông tin về thuêbao được ghi trong vi mạch SIM Tùy theo loại máy đầu cuối mà khả năng thu pháttín hiệu có mạnh yếu khác nhau khi thuê bao ở gần ngoài vùng phủ sóng

- Trạm thu BTS : thực hiện việc thu phát thông tin giữa các thiết bị đầucuối và đấu nối với tổng đài chuyển mạch trung tâm (thông tin vô tuyến )để truyền

đi những thông tin liên quan đến thiết bị đầu cuối tới trung tâm chuyển mạch diđộng (MSC ) Mỗi trạm BTS sẽ phủ sóng trên một vùng địa lý nhất định và có khảnăng phục vụ một số lượng thuê bao xác định ; vì vậy đôi khi có quá nhiều thuê bao

MS cùng tập trung trong vùng phủ sóng của trạm BTS sẽ xảy ra hiện tượng nghẽnmạch (trong khu vực triển lãm ,trung tâm hội nghị lớn ); mỗi vùng phủ sóng nhưvậy được gọi là một tế bào Mạng thông tin di động bao gồm nhiều trạm BTS có thể

phủ sóng trong một khu vực rộng lớn Khi thuê bao di động ra khỏi vùng phủsóng,trạm BTS và thuê bao đó sẽ không kết nối được với nhau

- Tổng đài chuyển mạch trung tâm MSC: thực hiện các công việc liênquan đến thiết lập /giải phóng cuộc gọi, quản lý thuê bao, đấu nối với các mạng khác

để thực hiện với các cuộc gọi liên mạng MSC quản lý các BTS và được trang bịcác cơ sở dữ liệu cho phép nhanh chóng cập nhật các thông tin về thuê bao, vị tríthuê bao để có các đáp ứng phù hợp

- Tổng đài chuyển mạch cửa ngõ GMSC: kết nối với các mạng khác nhưmạng điện thoại cố định hay mạng Internet GMSC thực hiện điều khiển các cuộcgọi di động vào cố định và ngược lại

- Bộ đăng ký định vị thuê bao nhà HLR : là một cơ sở dữ liệu cơ bản lưugiữ các thông tin lâu dài về thuê bao như địa chỉ ,các quyền về thuê bao và cácthông tin tham khảo khác

- Bộ đăng ký định vị thuê bao khách VLR : là một cơ sở dữ liệu của MSClưu giữ các thông tin tạm thời về thuê bao như vị trí hiện tại của thuê bao …

1.3 Mạng truyền số liệu

Truyền số liệu là một loại hình rất phổ biến trong thời đại thông tin hiện nay

Đó là một trong các loại hình dịch vụ viễn thông và được thực hiện trên một sốmạng khác nhau như : Mạng số liệu chuyển mạch gói, mạng số liệu chuyển mạchkênh, mạng điện thoại công cộng, hay đơn giản là các mạng máy tính (LAN,WAN,MAN),các mạng thuê riêng …

* Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh - CSPDN (CircuitedSwiched Public Data Network): Được đưa vào sử dụng từ những năm 1980 Đây làmạng hoàn toàn số được thiết kế riêng cho truyền thông số liệu Thường có 4 tốc độtruyền thông cơ bản là : 600,2400,4800.9600bps, có thể lựa chọn một trong bốn tốc

độ này Kênh truyền sẽ được duy trì trong suốt thời gian truyền

* Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói –PSPDN ( Packet SwitchedPublic Data Network): Được sử dụng khắp thế giới từ những năm 1970 Mạng làcho phép các đầu cuối có tốc độ bit khác nhau và người sử dụng có thể thâm nhậpmột số cơ sở dữ liệu lớn trên khắp thế giới Hầu hết các mạng truyền số liệu trên thế

* Mạng điện thoại công cộng–PSTN (Public Switched TelephoneNetwork):do các đường dây điện thoại chỉ dùng để truyền các tín hiệu âm thanh vớigiải tần 0,3-3,4KHz nên muốn truyền số liệu thì phải dùng Modem là các thiết bịđiều chế và giải điều chế tín hiệu truyền dữ liệu lên tín hiệu âm thanh thoại và ngượclại.

Ngoài ra, truyền số liệu còn được thực hiện thông qua một số mạng khác như

đã được liệt kê ở trên, trong đó việc truyền số liệu qua mạng máy tính, mạngInternet dang phát triển rất mạnh mẽ

Khi thực hiện truyền số liệu trên mạng ,người sử dụng đòi hỏi một số yêu cầunhư chất lượng truyền, tốc độ, vấn đề an toàn và bảo mật thông tin ….Để đạt đượcđiều này, dữ liệu truyền phải được mã hóa và xử lý tuân theo các thể thức nhất địnhnào đó

2 Xét về góc độ kỹ thuật

2.1 Mạng chuyển mạch

Mạng chuyển mạch có 4 cấp (dựa trên các cấp tổng đài chuyển mạch ):quágiang quốc tế, quá giang đường dài, nội tỉnh, nội hạt Riêng tại thành phố Hồ ChíMinh có thêm cấp quá giang nội hạt

Hiện nay mạng VNPT đã có các trung tâm chuyển mạch quốc tế và chuyểnmạch quốc gia ở Hà Nội, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh Mạch của các bưuđiện tỉnh cũng đang phát triển mở rộng Nhiều tỉnh thành phố xuất hiện các cấu trúcmạng với nhiều tổng đài Host, các thành phố lớn như Hà Nội,Thành phố Hồ ChíMinh đã và đang triển khai các Tandem nội hạt

Mạng viễn thông của VNPT hiện tại được chia thành 5 cấp, trong tương lai sẽgiảm từ 5 cấp xuống 4 cấp

Mạng này do các thành viên của VNPT điều hành: đó là VTI, VTN và các bưuđiện tỉnh VTI quản lý các tổng đài chuyển mạch quá giang quốc tế, VTN quản lýcác tổng đài quá giang đường dài tại 3 trung tâm Hà Nội, Đà Nẵng và thành phố Hồchí Minh Phần còn lại do các bưu điện tỉnh quản lý Các loại tổng đài có trên mạngviễn thông Việt Nam: A1000E của Alcatel, NEAX61cuả NEC, AXE10 củaEricssion EWSD của Siemens

Các công nghệ chuyển mạch được sử dụng :chuyển mạch kênh (PSTN).X.25relay, ATM(số liệu )

Nhìn chung mạch chuyển mạch tại Việt Nam còn nhiều cấp và việc điềukhiển bị phân tán trong mạng (điều khiển nằm tại các tổng đài

Bao gồm các hệ thống truyến dẫn bằng cáp quang , bằng vô tuyến

- Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng cáp quang :

Mạng truyền dẫn đường trục quốc gia nối giữa Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minhdài 4000km, sử dụng STM-16/2F-BSHR, được chia thành 4 vòng ring tại Hà Tĩnh,

Đà Nẵng, Qui Nhơn và thành phố Hồ Chí Minh

này dùng STM-4 Riêng tiếng Hà Nội-Nam Định, Đà Nẵng-Tam Kỳ vẫn còn sửdụng PDH, trong tương lai sẽ thay thế bằng SDH

-Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng vô tuyến :

Dùng hệ thống vi ba SDH (STM-1, dung lượng 155bps)PDH (dung lượng 4Mbps,6Mbps, 140Mbps ) Chỉ có tuyến Bãi Cháy-Hòn Gai dùng SDH, các tuyến khácdùng PDH

1995 tại VTN và VTI ), Cho đến nay, mạng báo hiệu số 7 đã hình thành với mộtcấp STP (Điểm chuyển mạch báo hiệu )tại 3 trung tâm ( Hà Nội, Đà Nẵng, Hồ ChíMinh)của 3 khu vực (Bắc, Trung, Nam) và đã phục vụ khá hiệu quả

Báo hiệu cho PSTN ta có R2 và SS7, đối với mạng truyền số liệu qua IP có H.323,

đối với ISDN có báo hiệu kênh D, Q.931.

Hình 1:Mạng báo hiệu Việt Nam

2.5 Mạng đồng bộ

Mạng đồng bộ của VNPT đã thục hiện giai đoạn 1 và giai đoạn 2 với ba đồng

bộ chủ PRC tại Hà Nội, Đà Nẵng, TP Hồ Chí Minh và một số đồng hồ thứ cấp SSU.Mạng đồng bộ Việt Nam hoạt động theo nguyên tắc chủ tớ có dự phòng, bao gồm 4cấp, hai loại ngiao diện chuyển giao tín hiệu đồng bộ chủ yếu là 2 MHZ và 2 Mb/s.Pha 3 của quá trình phát triển mạng đồng bộ đang được triển khai nhằm nâng caohơn nữa chất lượng mạng và chất lượng dịch vụ

Các cấp của mạng đồng bộ được phân thành 4 cấp như sau :

Các tổng đài quốc tế và Toll trong vùng được điều khiển bởi đồng hồ chủtheo phương thức chủ tớ

Các tổng đài Tandem và Host tại các tỉnh hoạt động bám theo tổng đài Tolltheo phương thức chủ tớ.Các tổng đài huyện (RSS) cũng hoạt động bám theo cácHost theo phương thức chủ tớ

II Những hạn chế của mạng viễn thông hiện tại

Như đã phân tích ở trên, hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng songsong tồn tại Mỗi mạng lại yêu cầu các phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành,bảo dưỡng khác nhau Như vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiềunhược điểm mà quan trọng nhất là:

* Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng

* Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽtới tốc độ truyền tín hiệu Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông trongtương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khácnhau Ta dễ dàng thấy mạng hiện tại sẽ rất khó thích nghi với những đòi hỏi này

* Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng ,vận hành cũng như sử dụng tàinguyên.Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ được cho các mạngkhác cùng sử dụng.

Mặt khác, mạng viễn thông hiện nay được thiết kế nhằm mục đích khai thácdịch vụ thoại là chủ yếu Do đó, đứng ở góc độ này, mạng đã phát triển tới một mứcgần như giới hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết điểm cần khắcphục

* Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho các nhà khai thác gần như phụthuộc hoàn toàn vào các nhà cung cấp tổng đài Điều này không những làm giảmsức cạnh tranh cho các nhà khai thác, đặc biệt là những nhà khai thác nhỏ, mà còntốn nhiều thời gian và tiền bạc khi muốn nâng cấp và ứng dụng các phần mềm mới

Các tổng đài chuyển mạch kênh đã khai thác hết năng lực và trở nên lạc hậuđối với nhu cầu của khách hàng Các chuyển mạch Class5 đang tồn tại làm hạn chếkhả năng sáng tạo và triển khai các dịch vụ mới ,từ đó dẫn đến việc làm giảm lợinhuận của các nhà khai thác

* Sự bùng nổ lưu lượng thông tin đã khám phá sự kém hiệu quả củachuyển mạch kênh TDM Chuyển mạch kênh truyền thống chỉ dùng các lưu lượngthoại có thể dự đoán được trước, và nó không hỗ trợ lưu lượng dữ liệu tăng đột biếnmột cách hiệu quả Khi lượng dữ liệu tăng vượt lưu lượng thoại, đặc biệt đối vớidịch vụ truy cập Internet quay số trực tiếp, thường xảy ra nghẽn mạch do nguồn tàinguyên hạn hẹp Trong khi đó, chuyển mạch kênh làm lãng phí băng thông khi cácmạch đều rỗi trong một khoảng thời gian mà không có tín hiệu nào được truyền đi

Đứng trước tình hìn phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai

thác nhận thấy rằng “sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN ”là chắc chắn xảy

ra Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương số,băng hẹp-băng rộng ,cơ bản-đa phương tiện …)để việc quản lý tập trung, giảmchi phí bảo dưỡng và vận hành ,đồng thời hỗ trợ các dịch vụ hiện nay

tự-III MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI (NGN)

1 Sự ra đời của mạng NGN(Next Generation Network)

- Môi trường linh doanh ngày càng mang tính cạnh tranh và phức tạp hơn baogiờ hết Chất lượng dịch vụ ngày càng trở thành chìa khoá để có thể dẫn tới thành

công Song song với xu thế này, nhu cầu cũng ngày càng gia tăng đối với các dịch

vụ truyền thông mới, đủ khả năng đáp ứng việc cung cấp các dịch vụ hoặc tăng tínhcạnh tranh Trung tâm của những dịch vụ mới là mạng thế hệ tiếp theo (NEXTGERERATION-NGN)

- Cụm từ: “MẠNG THẾ HỆ TIẾP THEO”(Next Generation Network-NGN)bắt đàu được nhắc tới từ năm 1998 Đối với nhiều người, NGN đại diện cho sự địnhnghĩa lại ngành công nghệ thông tin và viễn thông thế giới, một cuộc cách mạng dẫntới việc sát nhập âm thanh, dữ liệu, truyền tải (transmission) và tính toán(computing).Trên thực tế, cuối cùng công nghệ mới này có thể khiến nhiều công ty

truyền thông không được gọi là các “công ty truyền thông’’ mà chuyển thành một

dạng công ty cung cấp dịch vụ chưa từng được biết tới trước đó

- NGN là bước tiếp theo trong lĩnh vực truyền thông thế giới ,truyền thôngđược hỗ trợ bởi 3 mạng lưới :mạng thoại PSTN, mạng không dây, mạng truyền sốliệu (Internet) NGN hội tụ cả ba mạng trên vào một kết cấu thống nhất để hìnhthành một mạng chung, thông minh, hiệu quả, cho phép truy xuất toàn cầu, tích hợpnhiều công nghệ mới, ứng dụng mới, mở đường cho các cơ hội kinh doanh pháttriển

- Có thể đề cập tới 3 loại hình dịch vụ thúc đẩy sự ra đời của mạng NGN:Dịch vụ truyền thông thời gian thực (real time services) và phi thời gian thực (nonreal time services) dịch vụ nội dung (content services ) và các hoạt động giao dịch(transaction services).Đến lượt mình, NGN tạo điều kiện để các nhà cung cấp dịch

vụ tăng cường khả năng kiểm soát, tính bảo mật và độ tin cậy trong khi giảm thiểuđược chi phí vận hành Được xây dựng trên tiêu chí mở, các giao thức chuẩn và giaodiện than thiện, NGN đáp ứng được nhu cầu của nhiều đối tượng sử dụng: doanhnghiệp, văn phòng, liên lạc giữa các mạng máy tính …NGN thống nhất mạng hữutuyến truyền thống và chuẩn truyền tải âm thanh, hình ảnh, dữ liệu không dây

- Công nghệ NGN chính là chìa khoá giải mã cho công nghệ tương lai, đápứng được đầy đủ các yêu cầu kinh doanh trên với đặc điểm quan trọng là cấu trúcphân lớp theo chức năng và phân tán tiềm năng trên mạng, làm cho mạng mềm hoá

và sử dụng rộng rãi các giao diện mở đa truy nhập, đa giao thức để kiến tạo các dịch

vụ mà không phụ thuộc quá nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng

2 Định Nghĩa

Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau , chẳng hạn như :

- Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau )

- Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu ,cấu trúc mạnghội tụ

- Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trongmạng

- Mạng nhiều lớp(mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năngđộc lập nhưng hỗ trợ lẫn nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM

Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và cung các nhàcung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiếnlược phát triển NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nàocho mạng NGN Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hếtmọi chi tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhấtkhi đề cập đến NGN

Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạchgói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin thế hệ mới (NGN) ra đời làmạng có cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triểnkhai 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

Như vậy, có thể xem mạng thông tin thế hệ mới là sự tích hợp mạng thoạiPSTN, chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói, dựa trên kỹthuật IP/ATM Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thờicũng có thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹgánh nặng của PSTN

Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu màcòn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và diđộng Vấn đề chủ đạo ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quátrình 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 phươngtiện, phần lớn trong đó là không được trù liệu khi xây dựng các hệ thống mạng hiệnnay.

3 Đặc điểm của mạng NGN

Mạng NGN có bốn đặc điểm chính :

1 Nền tảng là hệ thống mạng mở

2 Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiệnđộc lập với mạng lưới

3 Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên giao thức thống nhất

4 Là mạng có dung lượng ngày càng tăng ,có tính thích ứng cũng ngàycàng 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 tửmạng độc lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng, và phát triển mộtcách độc lập

- Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩntương ứng

Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hướngmới,nhà kinh doanh có thể căn cứ vào các nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tửkhi tổ chức mạng lưới Việc tiêu chuẩn hoá giao thức giữa các phần tử có thể thựchiện nối 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

* Chia tách cuộc gọi với truyền tải

Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng,

thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ Thuê bao có thể

tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ và loại hình đầu cuối Điều đó làm cho việccung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính linh hoạt cao

Thứ ba, NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất Mạng thôngtin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp, đềukhông thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thôngtin Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mớinhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuốicùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta

gọi là “dung hợp ba mạng’’ Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở đều

có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau, con người lần đầu tiên có đượcgiao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được, đặt cơ sở vữngchắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia (NII)

Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầuđược sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn ở thế bấtlợi so với các chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cungcấp dịch vụ đảm bảo cho số liệu Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giớiInternet, mà nó được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớmkhắc phục những thiếu sót này

Hình 2:Topo mạng thế hệ sau

4 Động cơ xuất hiện mạng NGN

Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàng số mũ của nhu cầu truyền dẫn

dữ liệu và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng trưởng Internet mạnh mẽ Các hệthống mạng công cộng hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng

thoại, truyền dữ liệu thông tin và video đã được vận chuyển trên các mạng chồng lấntách rời được triển khai để đáp ứng nhu cầu của chúng Do vậy một sự chuyển đổisang hệ thống chuyển mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi khi mà dữ liệuthay thế vị trí của thoại và trở thành nguồn tạo ra lợi 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 dẫntới yêu cầu truyền thoại chất lượng cao qua IP

Những lí do chính dẫn tới sự xuất hiện của mạng thế hệ mới :

- Cải thiện chi phí đầu tư

Công nghệ căn bản liên quan đến công ngệ chuyển mạch kênh truyền thống đượccải tiến chậm trễ và chậm triển khai kết hợp với nền công nghiệp máy tính Cácchuyển mạch kênh này hiện đang chiếm phần lớn trong cơ sở hạ tầng PSTN Tuynhiên chúng chưa thực sự tối ưu cho mạng truyền số liệu Kết quả là ngày càng cónhiêù dòng lưu lượng số liệu trên mạng PSTN đến mạng Internet và sẽ xuất hiệnmột giải pháp với định hướng số liệu làm trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạchtương 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 nhàcung cấp có hiệu quả nhất cho từng lớp mạng của họ Truyền tải dựa trên gói chophép phân bổ băng tần linh hoạt loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích thước cố địnhcho thoại, nhờ đó giúp nhà khai thác quản lí mạng dễ dàng hơn, nâng cấp một cáchhiệu quả phần mềm trong các nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ thống

-Xu thế đổi mới viễn thông

Khác với khía cạnh kĩ thuật quá trình giải thể đang ảnh hưởng mạnh mẽ đếncách thức hoạt động của các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới Xuyên suốtquá trình được gọi là “mạch vòng nội hạt không trọn gói” các luật lệ của chính phủtrên toàn thế giới đã ép buộc các nhà khai thác lớn phải mở cửa để các công ty mớitham gia thị trường cạnh tranh Trên quan điểm chuyển mạch các nhà cung cấp thaythế phải có khả năng dành được khách hàng địa phương nhờ đầu tư trực tiếp vào

“những dặm cuối cùng” của đường cáp đồng Điều này dẫn đến sự gia tăng cạnhtranh.Các NGN thực sự phù hợp để hỗ trợ kiến trúc mạng và các mô hình được luật

pháp cho phép khai thác.

-Các nguồn doanh thu mới

Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm trọng của doanh thu thoại vàxuất hiện mức tăng doanh thu đột biến do các dịch vụ giá trị gia tăng đem lại Kếtquả là phần lớn các nhà khai thác truyền thống sẽ phải tái định mức mô hình kinhdoanh của họ dưới ánh sáng của các dự báo này Cùng lúc đó ,các nhà khai thác mới

sẽ tìm kiếm mô hình kinh doanh mới cho phép họ nắm lấy thị phần mang lại lợinhuận cao hơn trên thị trường viễn thông

Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với cácdịch vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video

NGN “xuất đầu, lộ diện” bởi đã có nhiều thay đổi trong những năm qua từ 3giác độ chính:cấu trúc ngành công nghiệp, công nghệ và mong đợi từ phía ngườidùng :

-Thứ nhất, sự bùng nổ của ngành công nghệ thông tin và viễn thông mộtlớp các nhà cung cấp dịch vụ mới dần xuất hiện: các nhà cung cấp dịch vụ mangtính cạnh tranh muốn khẳng định vị trí của mình trên thị trường Ví dụ nhiều nhàcung cấp dịch vụ lựa chọn triển khai các công nghệ mới nhằm giành thế “thượngphong” trong việc tung ra dịch vụ

-Thứ hai, công nghệ đang phát triển với tốc độ “chóng mặt” Đơn cửcông nghệ nhận dạng giọng nói, công nghệ chuyển đổi từ chữ sang âm (TTS)…cũngkhiến mạng truyền thống buộc phải nhường đường cho NGN trong việc tích hợp cácứng dụng cao cấp hơn vì mục tiêu phục vụ tốt nhất cho người sử dụng

-Thứ ba, mạng Internet đã “gieo hi vọng” cho đông đảo người dùng rằng

họ có thể lấy thông tin ở bất cứ đâu, bất cứ khi nào họ muốn Xuất phát từ chính nhucầu này đã nảy sinh xu thế “hội tụ” của các thiết bị đầu cuối cho hỗ trợ được đầy đủcác tính năng như liên lạc, truy xuất thông tin, giải trí …trong khi vẫn đảm bảo đượctính di động Mạng Internet vẫn đóng vai trò là nguồn cung cấp thông tin chính Tuynhiên mạng truyền tải đóng vai trò trung gian chắc chắn sẽ phải là NGN

5 Những thách thức khi đưa mạng NGN vào hoạt động

5.1 Thách thức về chất lượng và dịch vụ

Tích hợp âm thanh, dữ liệu, thoại …trong một mạng lưới yêu cầu đảm bảochất lượng âm thanh được truyền tải cũng như yêu cầu đặt ra đối với truyền tải dữliệu Đây thực sự lầ một thách thức khó khăn về mặt công nghệ vì mạng dữ liệukhông được thiết kế dành riêng phục vụ truyền tải âm thanh

Bộ định tuyến Internet không có nỗ lực đặc biệt nào để đảm bảo rằng các cuộcgọi sẽ đạt được tính đồng đều về mặt chất lượng truyền tải Bộ định tuyến chỉ biếtphân luồng các gói thông tin càng nhanh càng tốt Chính vì vậy từng gói thông tinphải chịu độ trễ khác nhau, đôi khi xảy ra mất gói, ảnh hưởng tới chất lượng âmthanh

5.2 Thách thức về quản lí

Khi được triển khai quy mô lớn ,việc quản lí sẽ trở lên phức tạp hơn rất nhiều

5.3 Thách thức trong quá trình chuyển tiếp

Thách thức thực sự nằm ở sự đảm bảo sự chuyển tiếp “ tốt đẹp” từ mạng

truyền thống sang mạng NGN Một trong những trở ngại điển hình là tính tươngthích giữa mạng mới và mạng đã triển khai

5.4 Thách thức về bảo mật

Thách thức từ bao mật xuất phát một phần ngay ở cơ chế phân chia tầng ứngdụng bao gồm thoại, dữ liệu …Trong mạng PSTN, các lệnh được truyền tải trongmạng tín hiệu riêng biệt nên dễ kiểm soát Trong khi đó, với NGN, hầu hết cácgateway đều có khả năng truyền tải âm thanh và dữ liệu Bên cạnh đó các,các thôngtin truyền tải theo nguyên tắc được chia sẻ trên toàn cầu, nên công tác bảo mật trongmạng NGN trở nên phức tạp hơn rất nhiều

5.5 Thách thức về kinh tế

Triển khai mạng NGN phát sinh thách thức về mặt kinh tế đối với nhà cungcấp dịch vụ mà nguồn gốc của vấn đề là sự giảm giá liên tục của băng thông Hiệntại, hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ đều khai thác trên mạng đã tồn tại sẵn Mộtthời gian sau khi mạng mới triển khai, việc giao tiếp tốc độ cao, thời gian thực trởnên phổ biến thì người dùng sẽ đặt ra yêu cầu được sử dụng miễn phí

Đa phần các nhà cung cấp dịch vị đều nhìn thấy xu thế triển vọng của NGN.Tuy nhiên họ gặp khó khăn khi nhu cầu thực tại đối với NGN đang thấp Do đó họvẫn e ngại khi dốc toàn lực để chuyển sang NGN

6 Những vấn đề cần quan tâm khi phát triển NGN

Trước hết các nhà cung cấp dịch vụ chính thống phải xem xét cơ sở TDM mà

họ đã lắp đặt và do vậy phải đối đầu với quyết định khó khăn về việc nâng cấp hệthông này, nên đầu tư cho thiết bị chuyển mạch kênh và xây dựng một mạng NGNxếp chồng hay thậm chí nên thay thế các tổng đài truyền thống bằng những chuyểnmạch công nghệ mới sau này Họ cũng phải xem xét sự ảnh hưởng của sự gia tănglưu lượng Internet quay số trực tiếp với thời gian giữ máy ngắn hơn nhiều Để duytrì cạnh tranh các nhà khai thác này cân tìm ra phương pháp cung cấp các dịch vụmới cho các khách hàng của họ trong thời kì quá độ trước khi các mạng của họ tiếntriển sang NGN một cách đầy

Vấn đề lớn nhất cần nhắc tới khi sắp tới cần hỗ trợ dịch vụ thoại qua IP và

hàng loạt các dịch vụ giá trị gia tăng khác là cơ chế “best effort” phân bố các gói tin

không còn đủ đáp ứng nữa Một thách thức căn bản ở đây là mở rộng mạng IP theonhiều hướng , khả năng cung cấp đa dịch vụ trong khi vẫn giữ được ưu thế củamạng IP.Để đảm bảo QoS cần thiết các nhà khai thác sẽ phải có khả năng cam kếtcung cấp các thoả thuận về mức dịch vụ (SLA), các yêu cầu về băng tần và các tham

số chất lượng

Một khía cạnh khác đảm bảo chất lượng là quy mô phải đủ lớn để cung cấpcho khách hàng nhằm chống lại hiện tượng nghẽn cổ chai trong lưu lượng của mạnglõi Một trong những đặc trưng của mạng NGN chính là khả năng tăng số lượng củacác giao diện mở, nhưng điều đó cũng hàm chứa các nguy cơ đe doạ an ninh củamạng Do dó đảm bảo an toàn thông tin trở thành vấn đề sống còn của các nhà khai

thác nhằm bảo vệ mạng chống lại sự tấn công từ phía các tin tặc.Các công cụ anhinh và mật mã hoá phải luôn sẵn sàng.

Trong vòng hai thập kỉ vừa qua, công nghệ quang đã chứng minh được làmột phương tiện truyền tải thông tin hiệu quả trên khoảng cách lớn, và hiện nay nó

là công nghệ chủ đạo trong truyền dẫn trong mạng lõi.Với các cải tiến hiện nay,như công nghệ ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng DWDM, nâng cao đáng

kể hiệu quả kinh tế về truyền tải trên mạng cáp quang Ngày nay IP theo dự kiến sẽtrở thành giao diện hoàn thiện thực sự cho các mạng lõi NGN Vấn đề quan trọng ởđây là mạng cáp quang phải tối ưu cho điều khiển lưu lượng IP.Một giải pháp cótính thuyết phục hiện nay là hội tụ các lớp dữ liệu và các lớp quang trong mạng lõi.Việc hội tụ này mang lại một số lợi thế như cung cấp các dịch vụ tốc độ tối cao ,bảo

vệ dòng thông tin liên tục cho mạng quang với chuyển mạch nhãn đa giao thứcchung MPLS

Một vấn đề không kém phần quan trọng là vấn đề về các giải pháp quản lýthích hợp cho mạng NGN Trong khi mong muốn xây dựng một mạng quản lý phảilàm việc trong một môi trường đa nhà đầu tư,đa nhà khai thác, đa dịch vụ còn mangtính logic, tuy vậy nó vẫn bộc lộ nay là điểm rất cần lưu ý Mặc dù còn phải mấtnhiều thờ gian và công sức trước khi hệ thống quản lý mạng được triển khai ,nhữngmục tiêu này vẫn có giá trị thuyết phục và sẽ đem lại nhiề lợi ích như giảm chi phíkhai thác dịch vụ đa dạng

Tất cả những yếu tố trên nay dường như làm cho NGN mang đậm sự phứctạp Tuy nhiên nên nhìn mạng NGN trong mạng thông tin toàn cầu ngà nay ,trong đócác mạng chuyển mạch kênh truyền thống và chuyển mạch gói song song tồntại,các mạng di động và cố định không đơn giản trong việc cùng khai thác, và thậmtrí các thành phần mạng khác nhau trên mạng cũng yêu cầu phần quản lý riêng biệt.Trên quan điểm đó, NGN hướng về nột cái gì đó hết sức phức tạp, nhưng sẽ chophép tiết kiệm chi phí khai thác một cách thích đáng

7 Tìm hiểu các công nghệ

7.1 Công nghệ truyền dẫn

Trong cấu trúc mạng thế hệ mới ,truyền dẫn là một thành phần của lớp kếtnối (bao gồm truyền tải và truy nhập ) Công nghệ truyền dẫn của mạng thế hệ mới

là SDH, WDM với khả năng hoạt động mềm dẻo, linh hoạt, thuận tiện cho khai thác

và điều hành quản lý Các tuyến truyền dẫn SDH hiện có và đang được tiếp tục triểnkhai một cách rộng rãi trên mạng viễn thông là sự phát triển đúng hướng theo cấutrúc mạng mới Cần tiếp tục phát triển các hệ thống truyền dẫn công nghệ SDH và

* WDM cho phép sử dụng độ rộng băng tần lớn của sợi quang bằng cáchkết hợp một số tín hiệu ghép kênh theo thời gian với độ dài các bước sóng khácnhau và ta có thể sử dụng được các cửa sổ không gian,thời gian và độ dài bướcsóng Công nghệ WDM cho phép nâng tốc độ truyền dẫn lên 5 Gb/s ,10Gb/s, 20Gb/s

Vô tuyến:

* Vi ba : Công nghệ truyền dẫn SDH cũng phát triển trong lĩnh vực vi

ba, tuy nhiên do những hạn chế của môi trường truyền dẫn sóng vô tuyến nên tốc độ

và chất lượng truyền dẫn không cao so với công nghệ truyền dẫn quang

* Vệ tinh : Vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO-Low Earth Orbit), vệ tinh quỹ đạotrung bình (MEO-Medium Earth Orbit ) Thị trường thông tin vệ tinh trong khu vực

đã có sự phát triển mạnh trong những năm gần đây và sẽ còn tiếp tục trong nhữngnăm tới Các loại hình dịch vụ vệ tinh đã rất phát triển như: DTH tương tác, truynhập Internet , các dịch vụ băng rộng

Ngoài các ứng dụng phổ biến đối với nhu cầu thông tin quảng bá , viễn thôngnông thôn, với sự kết hợp sử dụng các ưu điểm của công nghệ CDMA, thông tin vệtinh ngày càng có xu hướng phát triển đặc biệt trong lĩnh vực thông tin di động,thông tin cá nhân…