NGN

Chức năng các lớp trong NGN Lớp truy nhập:cung cấp các kết nối giữa các thuê bao đầu cuối và mạng đường trụcthuộc lớp truyền tảiqua các cổng giao tiếpMedia Gateway.Các thiết bị đầu cu

Next Generation Network

GV:Đào Ngọc Chiến

Bùi Sơn Tùng - ĐT7

Hà Nội 4/2007

Giới thiệu về NGN

 Tại sao phải tiến lên NGN ?

 NGN tại Việt Nam

Khái niệm NGN

 Cụm từ “mạng thế hệ tiếp theo” (Next Generation

Networks- NGN) bắt đầu được nhắc tới từ năm 1998

 NGN là bước tiếp theo trong lĩnh vực truyền thông thế giới, truyền thông được hỗ trợ bởi 3 mạng lưới: mạng thoại PSTN, mạng không dây và mạng số liệu (Internet)

Khái niệm NGN

 NGN hội tụ cả 3 mạng vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh, hiệu quả cho phép sát nhập thoại,dữ liệu,video dựa trên nền tảng IP.

 NGN làm việc trên cả hai phương tiện là hữu tuyến và vô tuyến

Giới thiệu về NGN

 NGN là gì ?

 NGN tại Việt Nam

Lợi thế của cấu trúc NGN

1) Tồn tại ‘sự phụ thuộc ’ giữa 2 mạng(Thoại và dữ liệu) và chính điều này tạo nên sự hợp nhất tự nhiên, nhất là với các nhà cung cấp dịch vụ dữ liệu ( như các ISP).

2) Thêm vào đó, các nhà khai thác không thể đánh giá thấp lợi thế của việc hợp nhất mạng:

• Tăng thêm tính mềm dẻo (Kế thừa từ công nghệ IP).

• Shortest path for the media stream : từ chủ gọi đến bị gọi không phải qua thiết bị điều khiển cuộc gọi («network flattening »).

• Do đó, có thể tập chung khả năng điều khiển cuộc gọi (trong Softswitches ).

• Có thể tiết kiêm băng thông ( với các chuẩn mã hóa và hỗ trợ khoảng lặng).

• Thực sự cung cấp các dịch vụ Multi-Media.

Giới thiệu về NGN

 NGN là gì ?

Chức năng các lớp trong NGN

 Lớp truy nhập:cung cấp các kết nối giữa các

thuê bao đầu cuối và mạng đường trục(thuộc lớp truyền tải)qua các cổng giao tiếp(Media

Gateway).Các thiết bị đầu cuối có thể là:điện thoại cố định,di động,máy tính,tổng đài BPX…

 Lớp truyền tải:Gồm các nút chuyển mạch,các bộ định tuyến,các thiết bị truyền dẫn thực hiện chức năng chuyển mạch và truyền dẫn dưới sự điều khiển của c/m mềm.Có cấu trúc phức tạp thực

Chức năng các lớp trong NGN

 Lớp điều khiển:thành phần chính là chuyển mạch mềm dùng để kết nối cuộc gọi hay quản lí các địa chỉ IP.Nó điều khiển kết nối thông qua việc điều khiển các thiết bị c/m và các thiết bị truy nhập.

 Lớp ứng dụng,dịch vụ:có chức năng cung cấp dịch

vụ đến người sử dụng một cách thống nhất,đồng bộ.Liên kết với các lớp thông qua giao diện mở API.

 Lớp quản lý:xuyên suốt các lớp trên,thực hiện các

Vai trò của Softswitch

 Là thiết bị đầu não trong mạng NGN

 Nó làm nhiệm vụ điều khiển cuộc gọi, báo hiệu

và các tính năng để tạo một cuộc gọi trong mạng NGN hoặc xuyên qua nhiều mạng khác (ví dụ

PSTN, ISDN)

 SW còn được gọi là Call Agent (vì chức năng

điều khiển cuộc gọi của nó) hoặc Media Gateway Controller - MGC (vì chức năng điều khiển cổng truyền thông - Media Gateway).

 Softswitch cung cấp chức năng xử lý cuộc gọi một cách thông minh.

Vai trò của SW(tiếp)

 Thiết bị SW có khả năng tương tác với mạng

PSTN thông qua các cổng báo hiệu (Signalling Gateway) và cổng truyền thông (Media Gateway)

SW điều khiển cuộc gọi thông qua các báo hiệu,

Vai trò của SW (tiếp)

 Nó điều khiển media gateways trong lớp truyền tải bằng cách sử dụng các giao thức điều khiển đã chuẩn hóa như MGCP hay Megaco (H.248)

 Sử dụng các giao thức này nó sẽ xác định hai điểm cuối cần thiết tham gia mỗi cuộc gọi(hay phiên) Khi đã xác định, nó sẽ lệnh cho hai điểm cuối thiết lập kênh mang giữa chúng.

 Các điểm cuối này khi đó sử dụng các cơ chế thích hợp (ATM SVCs/PVCs, IP-based RTP stream, MPLS

LSP,Ethernet VLAN, …) để thiết lập kênh mang.

 Thuận lợi của cách tiếp cận này là các thuê bao và các kiểu media( dữ liệu, video) có thể thêm/loại bỏ tương đối

dễ dàng trong một cuộc gọi hay 1 phiên đàm thoại, Theo

đó thuận tiện cho truyền thông « đa dịch vụ".

Vai trò của cổng truyền thông(Media Gateway)

 Nhiệm vụ chủ yếu của cổng truyền thông (MG - Media

Gateway) là chuyển đổi việc truyền thông từ một định dạng truyền dẫn này sang một định dạng khác, thông thường là từ dạng mạch (circuit) sang dạng gói (packet), hoặc từ dạng mạch analog/ISDN sang dạng gói Việc

chuyển đổi này được điều khiển bằng SW MG thực hiện việc mã hóa, giải mã và nén dữ liệu thoại

 MG hỗ trợ các giao tiếp với mạng điện thoại truyền thống (PSTN) và các giao thức khác như CAS (Channel

Associated Signalling) và ISDN Tóm lại, MG cung cấp một phương tiện truyền thông để truyền tải thoại, dữ liệu, fax

và hình ảnh giữa mạng truyền thống PSTN và mạng gói IP.

Vai trò của Access Gateway

của MG.

mạng PSTN, xDSL và giao tiếp với mạng gói IP

từ SW qua giao thức MGCP hay Megaco/H.248 Lúc này, lưu lượng thoại từ các thuê bao sẽ được đóng gói và kết nối vào mạng trục IP.

Vai trò của cổng báo hiệu(Signalling Gateway)

 Signalling Gateway cung cấp việc liên kết báo

hiệu giữa mạng TDM và mạng gói.

 Phụ thuộc vào loại báo hiệu sử dụng (ISUP,

ISDN, V5.2,…), SIGTRAN được sử dụng hiệu quả (đảm bảo thời gian thực) và tin cậy (Hỗ trợ

không mất gói và jitter trong mạng gói ).

 Với thoại và báo hiệu được nhận trên cùng 1

kênh, chức năng SG thường được tích hợp trên Media Gateway.

 Với ISUP Signalling Gateway là thiết bị độc lập.

Trunking gateway

 Cho phép liên kết giữa mạng TDM(Time Division Multiplex)

cổ điển và mạng chuyển mạch gói NGN.

 Chuyển đổi chuyển mạch TDM có tốc độ 64kb/s thành dữ liệu dạng gói

Các giao thức NGN liên kết giữa người dùng dịch vụ đơn phương tiện và đa phương tiện

H.323 và SIP

H.323

 Là chuẩn ITU mô tả một bộ các giao thức.

 Toàn diện nhưng là “công cụ phức tạp” đối với những người ủng hộ SIP

trong khi đó đối với những người ủng hộ H.323: “H.323 không phải là giới hạn của những sự phức tạp không cần thiết, nó thể hiện một mức giao thức đã hoàn tất”.

 Được triển khai nhiều hơn SIP.

SIP(Session Initiation Protocol)

 Là chuẩn IETF.

 Nhỏ hơn và hiệu quả hơn H.323 nhưng ngày càng trở nên “nặng” hơn

khi phải hỗ trợ nhiều tính năng…

 Đặc biệt được phát triển cho điện thoại IP (SIP không khởi xướng từ

mạng PSTN).

 Việc xuất hiện SIP cho phép tạo ra công nghệ đối với tất cả các loại

hình dịch vụ.

Cấu trúc ngăn thủ tục H.323

Đầu cuối H.323

 H.323 Gateway là một điểm cuối trong mạng cung cấp thời gian thực,kết nối hai hướng giữa đầu cuối H.323 trong mạng gói và các đầu cuối ITU khác trong mạng chuyển mạch kênh hay ITU khác.

 Q.931:giao diện thuê bao ISDN user-network lớp 3 xác định cho điều khiển cuộc gọi cơ bản.

 Radius:đại diện cho dịch vụ xác nhận thuê bao gọi đến dial-in từ xa,một thủ tục rất phổ biến AAA Định dạng của nó thông tin AAA trao đổi giữa Radius server và Radius client.

Tổng quan về cuộc gọi H.323

Thủ tục khởi tạo phiên làm việc:SIP(Session Initiation Protocol)

Tổng quan về lưu đồ cuộc gọi SIP

Hoạt động cơ bản của SIP

1. Tìm vị trí người dùng hiện tại để gửi bản tin mời.

2. Mời tham gia phiên thoại.

3. Mang thông tin mô tả phiên

Trong SIP người dùng đánh địa chỉ như email:

Ví dụ:

BICC (Điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh mang)

 BICC (Bearer Independent Call Control) là giao thức báo hiệu giữa 2 MGC/Call

Server, có thể là từ các nhà cung cấp khác nhau, nhằm mục đích đảm bảo lưu lượng thoại dùng kỹ thuật gói (VoP - Voice over Packet)

 ITU-T, BICC được thiết kế để có thể tích hợp hoàn toàn với các mạng hiện hữu và bất kỳ hệ thống nào có hỗ trợ việc chuyển tải bản tin nhắn thoại.

 BICC hỗ trợ các dịch vụ băng hẹp (PSTN, ISDN) một cách độc lập với đường truyền

và kỹ thuật chuyển tải bản tin báo hiệu Bản tin BICC chuyên chở cả thông tin điều khiển cuộc gọi và điều khiển đường truyền BICC góp phần đơn giản hóa các báo hiệu sử dụng cho việc giao tiếp hoạt động giữa mạng truyền thống vào mạng NGN Nói cách khác, mạng NGN với nền tảng mạng chuyển mạch gói có thể cung cấp đầy

đủ các dịch vụ băng hẹp thông qua báo hiệu BICC.

 Trong BICC, giao thức báo hiệu điều khiển đường truyền phụ thuộc vào công nghệ đường truyền lớp dưới như ATM, IP/MPLS

 Hai thuê bao điện thoại truyền thống liên lạc với nhau thông qua sự điều khiển của softswitch theo báo hiệu BICC Báo hiệu SIP sử dụng trong trường hợp 2 thuê bao

IP phone hoặc một thuê bao IP phone liên lạc với một thuê bao điện thoại truyền thống.

Một số đặc điểm của BICC

 VoATM với BICC CS1 (06/2000)

 VoATM và VoIP với BICC CS2 (07/2001)

 Giao thức ITU-T : Q.1902.1 to Q.1902.6, Q765.5(APM)

 Tương hợp đầy đủ với giao thức SS7/ISUP

 Hỗ trợ rất đầy đủ các dịch vụ ISUP

 Có thể sử dụng lại mạng SS7 đang tồn tại.

 Và cũng có thể dễ dàng được mang qua IP ( bằng cách sử dụng SIGTRAN hay “circuit emulation”).

 Được lựa chọn bởi 3GPP ( cho các ứng dụng di động)

- Gửi các thông báo sớm (trước khi bị gọi trả lời)

- Báo hiệu overlap PSTN

- Tính đa dạng của ring-back tones PSTN

- Hỗ trợ cho tất cả dịch vụ bổ sung trong PSTN

Có thể coi SIP-T = SIP + ISUP đóng gói

Địa chỉ máy chủ SIP-T sẽ có trong ISUP?

 Nếu đùng thì những thuận lợi ban đầu của việc loại bỏ tính phức tạp của ISUP sẽ bị mất (trên thực

tế thậm chí một quá trình xử lý nhiều gấp đôi có thể được thực hiện!): do đó, tại sao không sử dụng trực tiếp BICC? Hơn nữa, SIP bản chất là một giải pháp tồi để mang ISUP bởi vì SIP và ISUP

có những yêu cầu và các dòng cuộc gọi khác nhau (rất khó để ánh xạ (mapping) các bản tin)

 Nếu không có quá trình xử lý ISUP nào được thực hiện bởi SIP server thì ISUP sẽ được mang thông qua SIP theo phương thức đường hầm và chỉ có thông tin SIP được xử lý (và có thể được sửa đổi tùy theo các dịch vụ đã được kích hoạt)

- Những khác biệt giữa thông tin SIP và ISUP có thể xuất hiện… Các server trên tuyến sẽ giải quyết vấn đề này thế nào?

- Phiên bản ISUP gửi tại một phía sẽ được nhận không đổi tại phía đầu xa… việc sử dụng SIP-T cho các đường kết nối liên kết hoạt động hay cho quốc tế sẽ bị hạn chế rất nhiều

 SIP-I được dựa trên SIP-T của IETF nhưng không cung cấp một cách chi tiết, nó tạo ra một cơ hội tốt hơn để liên kết hoàn hảo giữa các giải pháp của các nhà cung cấp khác nhau Một bản nháp cuối cùng của Q.1912.5 đã được ITU-T phát hành vào tháng 9/2003 và được thông qua vào ngày 12/3/2004.

 Dựa trên một thực tế là ITU-T thường được các nhà khai thác và các nhà cung cấp cùng chấp nhận, chiến lược của Alcaltel là hỗ trợ SIP-T theo khuyến nghị mới Q.1912.5 và sau đó hỗ trợ SIP-T

Megaco và MGCP

MGCP :

 Do IETF định nghĩa và được sử dụng rộng rãi cho các giải pháp cáp (Cable).

 Mô hình kết nối dựa trên các điểm cuối và các kết nối.

 Các gói được đưa vào giao thức chính.

 Được triển khai nhiều hơn và rẻ hơn đối với các GW nhỏ (các RGW).

MEGACO :

 Do IETF và ITU-T hợp tác xây dựng.

 Mô hình kết nối dựa trên các termination và context.

 Các gói được định nghĩa trong các phụ lục/RFC riêng.

 Các lớp ứng dụng lớn hơn cho hội nghị đa bên và các cuộc gọi đa

phương tiện.

 Hiệu quả hơn và mở hơn cho các tiến trình trong tương lai mà không bị phá vỡ.

MGCP và H.248/Megaco

 Megaco và H.248 giống nhau, đều là giao thức điều khiển MG Megaco được phát triển bởi IETF (đưa ra vào cuối năm 1998), còn H.248 được đưa ra vào tháng 5/1999 bởi ITU-T Sau đó cả IETF và ITU-T cùng hợp tác thống nhất giao thức điều khiển

MG, kết quả là vào tháng 6/2000 chuẩn Megaco/H.248 ra đời.

 Megaco/H.248 là báo hiệu giữa SW/MGC với MG (Trunking

Media Gateway, Lines Media Gateway hoặc IP Phone Media Gateway) Megaco/H.248 điều khiển MG để kết nối các luồng

từ ngoài

 Megaco/H.248 tương tự với MGCP về mặt cấu trúc và mối liên

hệ giữa bộ điều khiển và cổng gateway, tuy nhiên Megaco/H248 hỗ trợ đa dạng hơn các loại mạng (ví dụ ATM).

Giống nhau MGCP và H.248/Megaco

 Định nghĩa giao diện giữa một MGC và một MG.

 Cho phép kiến trúc tách biệt giữa việc quản lý

kênh mang và điều khiển cuộc gọi.

H.248/MEGACO không được tạo ra ngay từ đầu

Layer),IUA(ISDN Q.921 subcriber adaption layer)

 SIGTRAN sử dụng trong soft-switch gồm có :

MAC(Media Access Control), IP,SCTP,M2UA và

Giới thiệu về SIGTRAN

 SIGTRAN có một số giao thức khác nhau:

1. M2UA: Kết nối tới các thiết bị cũ mà không cần yêu cầu số SP(Signalling Point) mới.

2. M2PA and M3UA : Kết nối giữa các điểm báo hiệu cho phép IP.

3. SUA : Kết nối với các điểm báo hiệu cho phép IP với các ứng dụng TCAP (SCP, HLR)

4. IUA, V5UA : Truyền tải báo hiệu thuê bao tới Softswitch.

Thủ tục điều khiển luồng SCTP

 SCTP thiết kế để truyền báo hiệu băng hẹp của mạng

chuyển mạch kênh SCN(Switch Circuit Network) trên nền mạng IP.So với TCP,SCTP có độ tin cậy cao hơn,thời gian thực và hiệu quả nhiều địa phương(multi-homed)

 SCTP thường được sử dụng như thủ tục lớp truyền tải,tất

cả các lớp trên là ứng dụng SCTP,và lớp dưới là mạng chuyển mạch gói.Trong thủ tục SIGTRAN SCTP lớp trên module phối ghép báo hiệu SCN(ví dụ M2UA,M3UA ) và lớp dưới là mạng IP.

 SCTP khác với TCP:TCP được truyền trên cơ sở các dòng

kí tự.Lớp trên của nó phải có cơ chế không giới hạn.SCTP được truyền trên cơ sở dữ liệu và không có ranh giới lớp trên.SCTP hỗ trợ cấu hình đa địa chỉ IP.SCTP xác nhận dòng Stream trong dữ liệu được truỳên liên tiếp.

 User data fragmentation(Đoạn dữ liệu thuê bao) để phù hợp với đường truyền dẫn ở lớp thấp.

 Acknowledment and Congestion avoidance(Xác nhận và tránh tắc nghẽn)

 Chunk bundling(Gói đoạn):Gói nhiều hơn một bản tin thuê

bao thành một gói SCTP đơn.

Ví dụ về một ngăn xếp giao thức

Báo hiệu SS7

 Được đưa ra bởi CCITT.Là tiêu chuẩn chung cho hệ thống báo hiệu kênh chung với đặc điểm tốc độ cao,dung lượng lớn,chức năng hoàn hảo,hoạt động linh hoạt,tin cậy.

 SS7 có thể thỏa mãn nhu cầu báo hiệu của mạng

PSTN,GSM,IN.

 Gồm hai phần User Part(UP) và Message Transfer

Part(MTP).MTP có thể truyền bản tin báo hiệu tin cậy giữa các chức năng thuê bao.Bản tin báo hiệu SS7 có thể

truyền trên mạng truyền dẫn băng hẹp TDM hay có thể truyền trên mạng IP(thủ tục truyền báo hiệu SS7 trền nền mạng IP là M2UA/M3UA).UP có thể ứng dụng độc lập cho các thuê bao,gồm 2 phần: phần thuê bao-ISDN User

 Cung cấp các chức năng tín hiệu cần thiết cho hỗ trợ dịch

vụ kênh mang cơ sở và dịch vụ gia tăng của thoại và khác thoại trong mạng số đa dịch vụ tích hợp.

 ISUP có các ưu điểm của dịch vụ cung cấp bởi MTP truyền thông tin giữa các ISUP.Thông tin ISUP được mang bởi định dạng nguyên thủy của tham số MTP hay từ MTP đến ISUP.

Một số vấn đề khác

 So sánh NGN và mạng hiện tại

 Cấu trúc NGN lớp 4,5

 Các dịch vụ mới với NGN

 Feature Server và dịch vụ mới

 Media Server và giới thiệu một cuộc gọi với I.N

 Xây dựng NGN từng bước theo các lớp độc lập

So sánh mạng thế hệ cũ và NGN

 Cấu trúc mạng

 Khả năng điều khiển và quản lí mạng

 Hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng

 Dich vụ cung cấp

 Chi phí và hiệu quả đầu tư

Cấu trúc mạng

Mạng hiện tại Rất phức tạp:các dịch vụ khác nhau được phục vụ bởi các mạng riêng biệt độc lập nhau.

Thoại:PSTN

Số liệu:Mạng gói IP,MạngATM

Mạng cá nhân ảo VPN:sử

NGN Tất cả các mạng hiện tại được tích hợp thành một mạng duy nhất trên cơ sở công nghệ chuyển mạch gói,các dịch vụ được truyền tải trên một nền tảng thống nhất.Câu trúc mạng trở nên đơn giản hơn

Khả năng điều khiển và quản lí mạng

Hệ thống điều khiển độc lập khác nhau cho các mạng,dịch vụ riêng lẻ khác nhau,chưa kết hợp chặt chẽ giữa các hệ thống.Cấu trúc điều khiển phân tán.

Một nhà khai thác viễn thông phải quản lí nhiều

hệ thống riêng biệt:cố định,di động,truyền số liệu… Dẫn tới khó khăn cho việc thiết kế một hệ thống quản lí tập trung

Do công nghệ phát triển,các

bộ vi xử lí tốc độ cao dung lượng lớn tạo ra các hệ thống điều khiển tích hợp khổng lồ cho tất cả các thiết bị,dịch vụ trên toàn mạng Lớp điều khiển độc lập với lớp chuyển mạch trung tâm cho lưu lượng đa dịch

vụ.Hệ thống quản trị thống nhất dễ dàng cho người khai thác quản lí,sử dụng và bảo dưỡng mạng