NGN và triển khai NGN trên mạng viễn thông của EVN telecom

Nguyễn Thị Thúy Liên – Cao học ĐTVT1 – 2007-2009 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3GPP 3rd Generation Partnership Project AAA Authentication, Authorization, and Accounting Xác thực, chứng thực v

Trang 1

––––––––––––––––––––o0o––––––––––––––––––––

NGUYỄN THỊ THÚY LIÊN

NGN VÀ TRIỂN KHAI NGN TRÊN

MẠNG VIỄN THÔNG CỦA EVN TELECOM

Chuyên ngành:

LUẬN VĂN THẠC SỸ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Thị Ngọc Lan

HÀ NỘI – 2010

Trang 2

Nguyễn Thị Thúy Liên – Cao học ĐTVT1 – 2007-2009

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC HÌNH VẼ vii

LỜI MỞ ĐẦU ix

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGN 1

1.1 Mạng viễn thông truyền thống 1

1.2 Các yếu tố thúc đẩy Mạng viễn thông thế hệ mới 2

1.2.1 Cải thiện chi phí đầu tư 3

1.2.2 Nguồn doanh thu mới 3

1.3 Định nghĩa Mạng viễn thông thế hệ mới 4

1.4 Kiến trúc chức năng NGN của ITU-T 4

1.4.1 Các giao diện mở 5

1.4.2 Sự phân tách 6

1.4.3 Chức năng quản lý 7

1.5 Kiến trúc chức năng NGN đề xuất 8

1.5.1 Tầng truyền tải 10

1.5.2 Tầng dịch vụ 14

1.5.3 Lớp Dịch vụ 16

1.5.4 Chức năng thiết bị đầu cuối thuê bao 16

1.5.5 Các mạng khác 16

Trang 3

1.6 Sự tiến hóa của mạng và dịch vụ lên NGN 17

1.6.1 Hội tụ dịch vụ và phát triển mạng truy nhập 18

1.6.2 Chuyển đổi dịch vụ dựa trên IP và phát triển mạng IP 19

1.6.3 Tích hợp mạng và mở rộng dịch vụ 22

CHƯƠNG 2 25

2.1 Cấu trúc chức năng NGN dựa trên SoftSwitch 25

2.1.1 Lớp ứng dụng 26

2.1.2 Lớp điều khiển 26

2.1.3 Lớp truyền thông 27

2.1.4 Lớp truy nhập và truyền dẫn 28

2.2 Cấu trúc vật lý của NGN dựa trên SoftSwitch 28

2.3 Sự tiến hóa từ mạng hiện có lên NGN dựa trên SoftSwitch 30

2.3.1 Sự phát triển từ PSTN lên NGN 30

2.3.2 Thay thế chuyển mạch loại 4 bằng SoftSwitch 31

CHƯƠNG 3 34

3.1 Khái niệm về IMS 34

3.2 Sự tiến hóa của kiến trúc mạng di động 35

3.2.1 Các giai đoạn chuyển tiếp của công nghệ truy nhập 37

3.2.2 Các giai đoạn chuyển tiếp của kiến trúc mạng lõi 40

3.3 Tiến hóa đến sự hội tụ cố định – di động 47

3.3.1 TISPAN NGN 48

Trang 4

CHƯƠNG 4 54

4.1 Hiện trạng hệ thống mạng viễn thông Điện lực 54

4.1.1 Hệ thống CDMA 54

4.1.2 Hệ thống NGN 56

4.1.3 Hiện trạng mạng truyền tải IP 59

4.2 Nâng cao năng lực hệ thống NGN của EVN Telecom 61

4.2.1 Trang bị hệ thống SoftSwitch loại 5 62

4.2.2 Trang bị hệ thống SoftSwitch loại 4 mới 69

4.3 Triển khai các dịch vụ 3G 74

4.3.1 Tổng quan mạng 3G của EVN Telecom 75

4.3.2 Mạng lõi 78

4.3.3 Tích hợp với mạng hiện tại 82

4.3.4 Các dịch vụ triển khai trong giai đoạn đầu 82

KẾT LUẬN 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 5

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

3GPP 3rd Generation Partnership Project

AAA Authentication, Authorization, and

Accounting

Xác thực, chứng thực và tính cước

AMF Access Management Function Chức năng quản lý truy nhập

API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng

A-RACF Access Resource and Admission Control

Function Chức năng kiểm soát truy nhập tài nguyên và truy nhập

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng

bộ

BGF Border Gateway Function Chức năng gateway biên

BICC Bearer Independent Call Control Điều khiển cuộc gọi độc lập

với truyền tải

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BSS Business Support System Hệ thống hỗ trợ kinh doanh

BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập theo mã

CLF Connectivity Session Location and

Repository Function Chức năng định vị phiên kết nối và lưu trữ

CNGCF Customer Network Gateway Control

Function Chức năng điều khiển gateway mạng khách hàng

CPC Continuous Packet Connectivity Kết nối gói liên tục

CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên

cuộc gọi

CSD Circuit-Switched Data Số liệu chuyển mạch kênh

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình host động

DNS Domain Name Service Dịch vụ tên miền

DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số

EDGE Enhanced Data rate for Global Evolution

EPS Evolved Packet System Hệ thống gói tiến hóa

ETSI European Telecommunication Standard

Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu

Trang 6

FDD Frequency Division Duplexing

FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh tần số

FMC Fixed Mobile Convergence Hội tụ cố định - di động

FTTx Fiber To The Home/Building/… Công nghệ truy nhập quang

GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ cổng GPRS

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ gói vô tuyến chung

GSM Global System for Mobile

Communications

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

HLR Home Location Register Cơ sở dữ liệu đăng ký thường

HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao

HSS Home Subscriber Server Server thuê bao thường trú

HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói hướng lên tốc

độ cao

IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP

IPTV Internet Protocol Television Truyền hình IP

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ

Internet

ISUP ISDN User Part Phân hệ người dùng trong

ISDN

ITU-T International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế

MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi

trường truyền dẫn

MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển Media Gateway

MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển Media

Gateway

MIMO Multiple Input Multiple Output Đa đầu vào - đa đầu ra

MME Mobility Management Entity Thực thể quản lý di động

MMoIP Multimedia over Internet Protocol Đa phương tiện trên IP

Trang 7

MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao

NASS Network Attachment SubSystem Phân hệ gắn kết mạng

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới

OSS Operation Support System Hệ thống hỗ trợ vận hành

PCU Packet Control Unit Đơn vị điều khiển gói

PDBF Profile Database Function Chức năng cơ sở dữ liệu mô

tả

PDN Packet Data Network Mạng số liệu gói

PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động

PSDN Public Switched Data Network Mạng số liệu chuyển mạch

công cộng

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch

công cộng

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RACS Resource Admission Control Subsystem Phân hệ điều khiển truy nhập

tài nguyên

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài

SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ phục vụ GPRS

SIP Session Initiation Protocol Giao thức thiết lập phiên

SLA Service Level Agreement Thỏa thuận mức độ dịch vụ

SMS Short Messaging Service Dịch vụ tin nhắn ngắn

S-PDF Serving Policy Decision Function Chức năng quyết đinh chính

Trang 8

sách phục vụ

SS7 Signaling System No 7 Hệ thống báo hiệu số 7

TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh thời gian

TD-SCDMA Time Division - Synchronous CDMA Đa truy nhập theo mã đồng

bộ - phân chia theo thời gian

TISPAN Telecoms & Internet converged

Services & Protocols for Advanced Networks

UAAF User Access Authorization Function Chức năng chứng thực truy

nhập người dùng

UMTS Universal Mobile Telecommunicatin

System Hệ thống viễn thông di dộng chung

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt

đất UMTS

VLR Variable Location Register Cơ sở dữ liệu đăng ký tạm trú

VoIP Voice over Internet Protocol Thoại trên IP

WCDMA Wide-band Code Division Multiple

Access Đa truy nhập theo mã - băng rộng

WiMAX Worldwide Interoperability for

Microwave Access

WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục bộ không dây

Trang 9

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Kiến trúc chức năng NGN của ITU-T 5

Hình 1.2: Kiến trúc chức năng NGN đề xuất 8

Hình 1.3: Tầng truyền tải NGN – phân lớp điều khiển truyền tải 10

Hình 1.4: Tầng truyền tải NGN – phân lớp quản lý mạng 11

Hình 1.5: Các chức năng truyền tải 13

Hình 1.6: Các chức năng hỗ trợ dịch vụ trong tầng dịch vụ 14

Hình 1.7: Một ví dụ về hội tụ dịch vụ 19

Hình 1.8: Ví dụ về chuyển đổi dịch vụ dựa trên IP 20

Hình 1.9: Tầng truyền tải, tầng dịch vụ và các giao diện mở 22

Hình 1.10: Tạo dịch vụ sử dụng giao diện mở 24

Hình 2.1: Cấu trúc chức năng NGN dựa trên SoftSwitch 25

Hình 2.2: Cấu trúc vật lý của NGN dựa trên SoftSwitch 28

Hình 2.3: Cấu trúc mạng PSTN 31

Hình 2.4: Chuyển mạch loại 4 trong mạng TDM hiện tại 31

Hình 2.5: Chuyển mạch loại 4 trong cấu trúc NGN dựa trên SoftSwitch 32

Hình 2.6: Chuyển mạch loại 5 trong cấu trúc NGN dựa trên SoftSwitch 33

Hình 3.1: Sự tiến hóa công nghệ truy nhập và công nghệ mạng lõi 36

Hình 3.2: Sự tiến hóa của mạng lõi di động 40

Hình 3.3: Kiến trúc mạng GSM/GPRS 41

Hình 3.4: UMTS Phiên bản 3 43

Trang 10

Hình 3.5: Kiến trúc mạng từ Phiên bản 5 đến Phiên bản 7 44

Hình 3.6: Một kiến trúc EPS đơn giản 46

Hình 3.7: Kiến trúc TISPAN NGN 50

Hình 3.8: Cấu trúc bên trong và các giao diện của NASS 51

Hình 3.9: Cấu trúc bên trong và các giao diện của RACS 52

Hình 4.1: Hiện trạng hệ thống chuyển mạch CDMA2000/1x/EVDO 55

Hình 4.2: Hiện trạng hệ thống NGN của EVN Telecom 57

Hình 4.3: Kết nối trong hệ thống NGN hiện tại của EVN Telecom 58

Hình 4.4: Hiện trạng mạng truyền tải IP 60

Hình 4.5: Sơ đồ kết nối tổng thể hệ thống SoftSwitch loại 5 63

Hình 4.6: Cấu trúc hệ thống SoftSwitch loại 5 66

Hình 4.7: Sơ đồ kết nối hệ thống SoftSwitch loại 5 với hệ thống Siemens 68

Hình 4.8: Nguyên lý và kết nối hệ thống SoftSwitch loại 4 mới 72

Hình 4.9: Bố trí hệ thống mạng 3G của EVN Telecom 75

Hình 4.10: Kiến trúc mạng 3G của EVN Telecom 77

Hình 4.11: Hệ thống mobile video 83

Hình 4.12: Hệ thống Mobile TV 85

Hình 4.13: Hệ thống cung cấp dịch vụ Mobile Mail 86

Hình 4.14: Kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ WAP 87

Hình 4.15: Hệ thống cung cấp dịch vụ MMS 88

Hình 4.16: Mạng chuyển mạch kênh trong hệ thống 3G 79

Trang 11

Hình 4.17: Mạng chuyển mạch gói trong hệ thống 3G 80 Hình 4.18: Đấu nối hệ thống 3G vào hệ thống NGN 82

Trang 12

Cùng với sự phát triển trong ứng dụng công nghệ thông tin – truyền thông vào cuộc sống, nhu cầu về các dịch vụ viễn thông cũng gia tăng chóng mặt Một doanh nghiệp phát triển nhiều chi nhánh có nhu cầu kết nối các chi nhánh, họ cần dịch vụ kênh thuê riêng, VPN từ các nhà khai thác mạng viễn thông Cũng doanh nghiệp đó có nhu cầu thông tin lien lạc với các đối tác bên ngoài, và nhu cầu về kết nối Internet nảy sinh Doanh nghiệp càng phát triển nhu cầu càng lớn Bên cạnh đó, chất lượng cuộc sống được nâng cao, nhu cầu

về các dịch vụ đa phương tiện cũng được nâng cao Bên cạnh các thiết bị đa phương tiện cá nhân, nhu cầu các dịch vụ đa phương tiện trực tuyến cũng rất lớn Một vấn đề đặt ra đối với các nhà khai thác mạng viễn thông trong việc đáp ứng các nhu cầu đa dạng của khách hàng là phải xây dựng được một hệ thống mạng viễn thông với băng thông lớn, đảm bảo chất lượng dịch vụ, linh hoạt trong vận hành khai thác, đồng thời vẫn phải giảm thiểu chi phí trong bối cảnh cạnh tranh khốc liệt

Mạng viễn thông truyền thống mà các nhà khai thác mạng đang vận hành thông thường là các mạng chuyên biệt cho một loại dịch vụ: mạng PSTN dành cho các dịch vụ thoại cố định, mạng PSDN dành cho các dịch vụ số liệu, mạng thông tin di động dành cho các dịch vụ thoại di động, mạng IP cung cấp

Trang 13

các dịch vụ IP (Internet, VoIP…) Sự gia tăng về nhu cầu dẫn đến việc phải

mở rộng các mạng cung cấp dịch vụ Tuy nhiên vì mỗi mạng được thiết kế tối

ưu cho một vài dịch vụ nhất định nên việc cung cấp các dịch vụ khác gặp nhiều khó khăn Như vậy việc tiếp tục mở rộng các mạng hiện có là không khả thi vì sẽ rất tốn kém và không hiệu quả trong khai thác hệ thống Trước vấn đề này, NGN ra đời giải quyết vấn đề phát triển của các mạng viễn thông NGN đưa ra một hạ tầng mạng thống nhất nhằm cung cấp tất cả các loại hình dịch vụ khác nhau với các yêu cầu về băng thông, chất lượng dịch vụ, bảo mật khác nhau Hơn nữa, NGN cũng cho phép triển khai nhiều loại hình dịch vụ mới mà các mạng truyền thống không thể cung cấp Để hỗ trợ các nhà khai thác mạng trong việc xây dựng NGN, các tổ chức tiêu chuẩn (ITU-T, ETSI, 3GPP, 3GPP2,…) đã xây dựng các bộ tiêu chuẩn nhằm chuẩn hóa kiến trúc NGN, đưa ra các khuyến nghị về con đường phát triển lên NGN

Chủ đề của Luận văn này là “NGN và triển khai NGN trên mạng viễn

thông của EVN Telecom” Theo đó, luận văn được chia thành 4 chương:

 Chương 1 – Tổng quan về NGN Chương này đi vào tìm hiểu kiến

trúc NGN ở khía cạnh là một mô hình tham chiếu làm tiền đề cho việc xây dựng các bộ tiêu chuẩn cũng như vạch ra phương án nhằm phát triển thành công NGN

 Chương 2 – NGN dựa trên SoftSwitch và Chương 3 – Phân hệ đa

phương tiện IP Nội dung của 2 chương này nhằm cụ thể hóa mô

hình tham chiếu NGN đã đề cập trong chương 1 Chương 2 là ứng dụng của mô hình tham chiếu đối với mạng PSTN tiến lên NGN Chương 3 tìm hiểu ứng dụng của IMS với mục tiêu hội tụ dịch vụ của NGNG

Trang 14

 Chương 4 – Triển khai NGN của EVN Telecom Chương này

nghiên cứu quá trình triển khai tiến lên NGN của một trong những nhà khai thác mạng viễn thông lớn tại Việt Nam – Công ty Thông tin Viễn thông Điện Lực – EVN Telecom Từ đây thấy được ứng dụng thực tế của các mô hình cũng như các tiêu chuẩn, khuyến nghị về NGN

Trong phạm vi của một luận văn, chắc chắn không thể đề cập được đầy đủ những vấn đề của thực tế, người thực hiện mong nhận được ý kiến nhận xét, góp ý từ các thầy cô, bạn bè, cũng như tất cả những người quan tâm Trong quá trình thực hiện luận văn này, người thực hiện đã nhận được những nhận

xét, góp ý quý báu từ Tiến sỹ Trần Thị Ngọc Lan Xin chân thành cảm ơn sự

giúp đỡ quý báu của cô Người thực hiện xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô, bạn bè đã nhận xét phản biện cho luận văn có tính thực tế hơn

Hà Nội, 4/2010 Nguyễn Thị Thúy Liên

Trang 15

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGN

1.1 Mạng viễn thông truyền thống

Các mạng viễn thông truyền thống có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ Mỗi loại dịch vụ thông tin cần có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng để cung cấp dịch vụ đó, ví dụ: mạng chuyển mạch thoại công cộng (Public Switched Telephone Network – PSTN), mạng số tích hợp đa dịch vụ (Integrated Services Digital Network – ISDN), mạng chuyển mạch số liệu công cộng (Public Switched Data Network – PSDN), mạng di động GSM Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng của nó và không thể sử dụng cho các mục đích khác Do đó các mạng viễn thông truyền thống có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng nhất là:

 Chỉ cung cấp được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng viễn thông

 Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới có ảnh hưởng lớn tới tốc độ truyền tín hiệu Bên cạnh đó, các dịch vụ đa phương tiện mới xuất hiện và sẽ xuất hiện có những yêu cầu về băng thông rất khác nhau Mạng viễn thông truyền thống sẽ rất khó thích nghi với những yêu cầu đa dạng này

 Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài nguyên Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng

Mặt khác, mạng viễn thông truyền thống được thiết kế nhằm mục đích khai thác dịch vụ thoại là chủ yếu Do đó, đứng ở góc độ này, mạng đã phát triển

Trang 16

tới một mức gần như giới hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết điểm cần khắc phục:

 Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho các nhà khai thác gần như phụ thuộc hoàn toàn vào các nhà cung cấp tổng đài Điều này không những làm giảm sức cạnh tranh cho các nhà khai thác, đặc biệt là những nhà khai thác nhỏ, mà còn tốn 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 hậu đối với nhu cầu của khách hàng Các tổng đài C5 (Class 5) hiện có làm hạn chế khả năng sáng tạo và triển khai các dịch vụ mới,

từ đó dẫn đến việc làm giảm lợi nhuận của nhà khai thác

 Sự gia tăng của các lưu lượng số liệu (data traffic) cho thấy sự kém hiệu quả của chuyển mạch kênh TDM Chuyển mạch kênh truyền thống chỉ dùng để truyền các lưu lượng thoại có thể dự đoán trước, và không hiệu quả đối với các lưu lượng số liệu tăng đột biến Hơn nữa, chuyển mạch kênh làm lãng phí băng thông khi các kênh đều rỗi trong một khoảng thời gian mà không có tín hiệu nào được truyền đi

Với hiện trạng mạng như trên sẽ dẫn đến tình trạng phức tạp trong việc quản lý, phải đầu tư nhiều chủng loại thiết bị, yêu cầu về thiết bị dự phòng, bảo dưỡng lớn, do vậy giá thành cung cấp dịch vụ cao Vì vậy việc cần thiết phải xây dựng mạng NGN là một yêu cầu tất yếu

1.2 Các yếu tố thúc đẩy Mạng viễn thông thế hệ mới

Yếu tố hàng đầu là sự gia tăng theo cấp số mũ của nhu cầu truyền dẫn số liệu

và các dịch vụ số liệu do sự mở rộng nhanh chóng của Internet Các hệ thống mạng công cộng trước đây chủ yếu được xây dựng dành cho truyền dẫn lưu

Trang 17

lượng thoại; việc truyền dẫn các lưu lượng số liệu và đa phương tiện được thực hiện bằng các mạng chồng lấn, tách rời được triển khai để đáp ứng những yêu cầu của chúng Do vậy, chuyển đổi sang hệ thống mạng chuyển mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi khi mà số liệu thay thế vị trí của thoại và trở thành nguồn tạo ra lợi nhuận chính Tuy nhiên, thoại vẫn là một dịch vụ quan trong và do đó, những thay đổi này dẫn tới yêu cầu truyền thoại chất lượng cao qua mạng chuyển mạch gói

Những lý do chính dẫn tới sự xuất hiện của mạng viễn thông thế hệ mới:

1.2.1 Cải thiện chi phí đầu tư

Công nghệ cơ bản của chuyển mạch kênh truyền thống được cải tiến chậm trễ

và chậm triển khai kết hợp với nền công nghệ máy tính Các chuyển mạch kênh này đang chiếm phần lớn trong cơ sở hạ tầng PSTN Tuy nhiên chúng chưa thật sự tối ưu cho 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 mạng 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 thông 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

1.2.2 Nguồn doanh thu mới

Doanh thu từ các dịch vụ thoại suy giảm trong khi doanh thu từ các dịch vụ giá trị gia tăng lại tăng đột biến 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 lợi

Trang 18

nhuận cao hơn trên thị trường viễn thông Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với các dịch vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, và các ứng dụng đa phương tiện

1.3 Định nghĩa Mạng viễn thông thế hệ mới (theo định nghĩa của ITU-T)

Bộ phận chuẩn hóa các tiêu chuẩn viễn thông của Liên minh Viễn thông Quốc

Tế (International Telecommunication Union - Telecommunication – ITU-T)

đã đưa ra định nghĩa về Mạng viễn thông thế hệ mới như sau:

“Mạng viễn thông thế hệ mới (Next Generation Network – NGN) là một

mạng chuyển mạch gói cho phép cung cấp các dịch vụ viễn thông và có thể tận dụng lợi thế của nhiều công nghệ truyền tải cho phép hỗ trợ QoS, băng thông rộng ở đó các chức năng dịch vụ độc lập với các công nghệ truyền tải NGN đưa ra truy nhập người dùng không giới hạn tới các nhà cung cấp dịch

vụ khác nhau, hỗ trợ tính di động cho phép cung cấp dịch vụ đồng thời và nhất quán tới người dùng”

1.4 Kiến trúc chức năng NGN của ITU-T

Kiến trúc chức năng NGN mà ITU-T đưa ra được mô tả trong hình 1.1 Theo kiến trúc này, NGN bao gồm các miền:

 Tầng dịch vụ (service stratum) bao gồm: các chức năng hỗ trợ dịch vụ

và các chức năng điều khiển dịch vụ

 Tầng truyền tải (transport stratum) bao gồm: các chức năng điều khiển truyền tải và các chức năng truyền tải

 Các chức năng về thiết bị khách hàng

 Lớp Dịch vụ/Ứng dụng/Nội dung/Thông tin

Trang 19

Service Support Functions

Service Control Functions Service/Applications/Content/Information

Hình 1.1: Kiến trúc chức năng NGN của ITU-T

Trong kiến trúc này, đường xám nét liền biểu thị giao diện mở giữa các miền, đường xám nét đứt biểu thị đường dữ liệu quản lý, đường màu đen nét liền biểu thị đường dữ liệu người dung, đường màu đen nét đứt biểu thị đường

dữ liệu báo hiệu Các khía cạnh đáng chú ý của kiến trúc NGN này bao gồm:

1.4.1 Các giao diện mở

Giao diện mở giữa tầng dịch vụ và lớp dịch vụ/ứng dụng/nội dung/thông tin cho phép:

 Một môi trường xây dựng/thực thi ứng dụng được chuẩn hóa

 Dễ dàng cung cấp dịch vụ bằng cách sử dụng các giao diện lập trình ứng dụng (Application Programming Interfaces – API), hay còn gọi là các ngôn ngữ lập trình cấp cao

Trang 20

 Nhiều nhà cung cấp dịch vụ/ứng dụng/nội dung/thông tin bao gồm các nhà cung cấp nội bộ hoặc nhà cung cấp thứ ba, nhà cung cấp được ủy thác hoặc không được ủy thác

Giao diện mở giữa truyền tải truy nhập và truyền tải lõi cho phép:

 Kết hợp bất kỳ một mạng truy nhập nào với mạng truyền tải lõi để hình thành kết nối xuyên suốt đầu cuối-đến-đầu cuối (end-to-end connectivity)

 Đưa vào công nghệ truy nhập mới; có thể duy trì hoặc loại bỏ công nghệ truy nhập cũ

 Đưa vào công nghệ truyền tải lõi mới, có thể duy trì hoặc loại bỏ công nghệ truyền tải lõi cũ

Giao diện mở hướng tới mạng khác cho phép:

 Kết nối qua các mạng không đồng nhất có các công nghệ khác nhau, giữa các nhà vận hành khác nhau, hoặc giữa các quốc gia khác nhau

 Kết nối với các yêu cầu QoS

 Kết nối với các yêu cầu bảo mật

Giao diện mở giữa mạng và thiết bị thuê bao, cho phép:

 Các dịch vụ được cung cấp cho các loại đầu cuối khác nhau như là điện thoại cố định hoặc di động

 Các dịch vụ được cung cấp thông qua các loại LAN gateway, bao gồm PBX cho mạng doanh nghiệp, set-top box cho mạng tại nhà hoặc điểm truy nhập LAN, ví dụ mạng trên xe ô tô, bus hoặc máy bay

1.4.2 Sự phân tách

Sự phân tách tầng dịch vụ và tầng truyền tải cho phép:

Trang 21

 Sự linh hoạt trong việc đưa vào, duy trì, hay loại bỏ các ứng dụng, dịch vụ, nội dung, hay thông tin mà không làm ảnh hưởng tới lớp truyền tải

 Sự linh hoạt trong việc đưa vào, duy trì, loại bỏ các công nghệ truyền tải mà không làm ảnh hưởng tới việc truy nhập vào dịch vụ/ứng dụng/nội dung/thông tin

 Sử dụng một cách tối ưu nhiều công nghệ truy nhập và truyền tải lõi

để hình thành kết nối đầu cuối-đên-đầu cuối (end-to-end connectivity) qua nhiều thiết bị đầu cuối, nhiều công nghệ truy nhập khác nhau, và nhiều công nghệ truyền tải lõi khác nhau

Sự phân tách lớp hỗ trợ dịch vụ và lớp điều khiển dịch vụ trong cùng tầng dịch vụ cho phép:

 Các chức năng tạo/thực hiện dịch vụ tách biệt với các chức năng cung cấp dịch vụ

Sự phân tách lớp hỗ trợ truyền tải và lớp điều khiển truyền tải trong cùng tầng truyền tải cho phép:

 Kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối được thiết lập và duy trì theo các yêu cầu được đưa ra bởi tầng dịch vụ

 Tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng

1.4.3 Chức năng quản lý

Chức năng quản lý NGN bao trùm tất cả các miền NGN Như vậy, mọi thành phần cung cấp dịch vụ trong NGN đều nằm dưới một sự quản lý thống nhất Điều này khác với mạng truyền thống, ở đó mỗi thành phần chịu sự quản lý riêng

Trang 22

1.5 Kiến trúc chức năng NGN đề xuất

So với kiến trúc chức năng NGN do ITU đưa ra ban đầu, kiến trúc chức năng NGN đề xuất (hình 1.2) chi tiết hóa phần quản lý, là điểm mấu chốt trong việc vận hành mạng với khách hàng là trung tâm (customer-centred operation) Ngày nay, các chức năng quản lý bao gồm Hệ thống hỗ trợ vận hành (Opertions Support Systems – OSS) và Hệ thống hỗ trợ kinh doanh (Business Support Systems – BSS) Trong đó:

m Service Support Functions

Service Control and Management Functions

Network Control and Management Functions

Transport Support Functions Access Transport Core Transport

Service, Applications, Content, Information

Hình 1.2: Kiến trúc chức năng NGN đề xuất trong đó tích hợp các chức năng quản lý vào các tầng

 OSS đảm nhiệm tất cả các vấn đề liên quan đến công nghệ, bao gồm cấu hình mạng và quản lý hiệu năng

 BSS đảm nhiệm các vấn đề liên quan đến khách hàng, bao gồm thuê bao của khách hàng, cung cấp dịch vụ, và tính cước

Trang 23

Về mặt lý thuyết, không có một mối liên hệ trực tiếp theo thời gian thực giữa OSS và BSS Về mặt kỹ thuật, tất cả các thuê bao được đối xử như nhau theo cơ chế đến trước, phục vụ trước

Có một vài cơ chế thiết lập mức ưu tiên hay phân loại dịch vụ như thoại có mức ưu tiên cao hơn số liệu Tuy nhiên, các cơ chế này khó cấu hình trên mạng, hơn nữa cũng không có một thao tác theo kiểu nếu-thì (if-then)

NGN cần có quản lý mạng để có một hệ thống OSS bị chi phối bởi khách hàng và dịch vụ, nghĩa là mạng vận hành theo chính sách kinh doanh thực tế

và một khách hàng hay một dịch vụ có thể được gán một mức ưu tiên cao hơn trong quá trình cấp phát tài nguyên mạng Các chính sách kinh doanh như vậy

là sự triển khai các chiến lược kinh doanh của các nhà khai thác NGN, ở đó tài nguyên mạng được cấp phát theo những tiêu chí xác định trước dựa trên:

 Khách hàng là ai, hình thức thuê bao là gì, mức độ thỏa mãn với SLA của khách hàng đó là bao nhiêu

 Dịch vụ nào được yêu cầu, tầm quan trọng của dịch vụ ở mức nào, những yêu cầu QoS của dịch vụ là gì, mối liên quan về mặt kinh doanh đối với nhà cung cấp dịch vụ như thế nào

 Loại thiết bị đầu cuối mà khách hàng sử dụng là gì (tính năng đa phương tiện, phương thức truy nhập được hỗ trợ…)

 Loại tài nguyên mạng truy nhập nào đang sẵn có

 Loại tài nguyên mạng lõi nào đang sẵn có

Như vậy, trong NGN, không chỉ OSS và BSS cần liên lạc với nhau, mà trên thực tế BSS đang chi phối công việc vận hành mạng

Để thực hiện chức năng quản lý như vậy của NGN, các chức năng quản lý trong kiến trúc chức năng NGN của ITU thành hai phần là quản lý mạng và

Trang 24

quản lý dịch vụ, và tích hợp phần quản lý mạng vào tầng truyền tải và phần quản lý dịch vụ vào tầng dịch vụ

1.5.1 Tầng truyền tải

Tầng truyền tải đảm nhiệm việc cung cấp kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối theo các yêu cầu của dịch vụ, theo tính năng và trạng thái của thiết bị đầu cuối, và mức độ sẵn sàng của mạng và tài nguyên Tầng truyền tải được chia thành lớp điều khiển truyền tải và lớp truyền tải

1.5.1.1 Các chức năng quản lý và điều khiển truyền tải

Các chức năng quản lý và điều khiển truyền tải đảm nhiệm việc thiết lập, duy trì, và kết thúc kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối theo yêu cầu của dịch vụ, theo tính năng và trạng thái của thiết bị đầu cuối, và theo độ sẵn sàng của mạng và tài nguyên Tức là sẽ thông tin cho thiết bị đầu cuối biết cần kết nối đến mạng truy nhập nào, mạng truy nhập biết cần kết nối đến mạng lõi nào, và thông tin cho thiết bị đầu cuối, mạng truy nhập và mạng lõi biết hình thức, chất lượng

và mức độ bảo mật của dịch vụ cần cung cấp

…

Transport Control

Hình 1.3: Tầng truyền tải NGN – phân lớp điều khiển truyền tải

Trang 25

Load Monitoring Fault Management

Transport Control

Network Management

Performance Management

Hình 1.4: Tầng truyền tải NGN – phân lớp quản lý mạng

Để thỏa mãn được các yêu cầu này, các chức năng quản lý và điều khiển truyền tải dựa trên phân lớp điều khiển truyền tải (hình 1.3) và phân lớp quản

lý mạng (hình 1.4) Hai nhóm chức năng này tương hỗ lẫn nhau

Phân lớp điều khiển truyền tải

Phân lớp điều khiển truyền tải quản lý kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối theo phương thức sau:

 Thiết lập kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối dựa trên yêu cầu dịch vụ, trạng thái và khả năng của thiết bị đầu cuối, và độ sẵn sàng của mạng

và tài nguyên, trong đó:

tầng dịch vụ, liên quan tới độ ưu tiên, loại kết nối, các tham số QoS

và bảo mật

- Trạng thái và khả năng của thiết bị đầu cuối và độ sẵn sàng của tài nguyên mạng được cung cấp bởi các chức năng quản lý mạng tại tầng truyền tải

Trang 26

 Duy trì kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối:

tải được thông báo, và việc thiết lập lại kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối được khởi tạo

cuối-đến-đầu cuối khác có độ ưu tiên cao hơn, việc thiết lập lại kết nối được khởi tạo

 Kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối được kết thúc khi:

- Dịch vụ hoàn tất

tiên cao hơn

 Giám sát hiệu suất kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối

 Quản lý tính di động giữa các mạng truy nhập

Phân lớp quản lý mạng

Phân lớp quản lý mạng dành cho:

 Quản lý kiểm kê – tự động và chủ động quản lý kiểm kê bằng:

ngưỡng thì tiến trình tự động cấp phát tài nguyên mạng được khởi tạo

nhằm lấy cấu trúc thực tế của mạng, phần cứng, phần mềm, và địa chỉ IP của nút…

 Quản lý cấu hình – cấu hình tập trung và từ xa

 Quản lý tài nguyên – theo dõi liên tục độ sẵn sang và tải của mạng

Trang 27

 Quản lý hiệu năng:

- Liên tục theo dõi hiệu năng của tất cả các yếu tố liên quan đến mạng truy nhập và mạng lõi

thể xảy ra và kích hoạt các tham số cấp cao

tham số định trước, và thông báo đến các nhóm có liên quan

1.5.1.2 Các chức năng truyền tải

Chức năng truyền tải bao gồm mạng truy nhập và mạng lõi (hình 1.5) Chúng mang lưu lượng đầu cuối-đến-đầu cuối qua một đường ống được thiết lập và

Powerline

Transport Functions Access Transport

MPLS GMPLS

Ethernet TDM (E1/T1) ATM

Core Transport

Hình 1.5: Các chức năng truyền tải

được thiết lậpbởi lớp điều khiển truyền tải Chúng thực hiện các chức năng này bằng cách:

Trang 28

 Tạo một đường ống cần thiết để truyền các gói tin một cách chuẩn xác

 Thiết kế lưu lượng với các cơ chế QoS được tích hợp để truyền tải các gói tin theo các mức ưu tiên

 Thiết kế lưu lượng với cơ chế kiểm tra được tích hợp để lọc các lưu lượng

 Tính toán lưu lượng để phục vụ tính cước

1.5.2 Tầng dịch vụ

Tầng dịch vụ có trách nhiệm cho phép tạo và phân phối dịch vụ, ứng dụng, nội dung và thông tin Tầng này được chia thành chức năng quản lý và điều khiển dịch vụ và chức năng hỗ trợ dịch vụ

1.5.2.1 Các chức năng hỗ trợ dịch vụ

Các chức năng hỗ trợ dịch vụ có nhiệm vụ cung cấp các công cụ (enabler) dành cho việc tạo ra dịch vụ, ứng dụng, nội dung, và thông tin cho nhà cung cấp nội bộ hoặc bên ngoài, và dành cho quản lý các nhà cung cấp bên ngoài

Enablers Enabler Management 3 rd Party Provider Management

Group Manager

Call Setup Session Setup

Enabler Performance Monitoring

Enabler Discovery Enabler Access Authentication Enabler Usage Billing Enabler SLA Management

Service control

Service Control and Management Functions

Service Management

Location Info Presence & Availability Info Messaging

Broadcast/Multicast/Unicast

Hình 1.6: Các chức năng hỗ trợ dịch vụ trong tầng dịch vụ

Trang 29

Các chức năng hỗ trợ dịch vụ bao gồm các công cụ, phân hệ quản lý công

cụ, và phân hệ quản lý nhà cung cấp bên ngoài (bên thứ ba) Một công cụ có thể được thêm, duy trì hoặc loại bỏ tùy thuộc nhu cầu Điểm quan trọng là các công cụ có thể được gọi là các giao diện lập trình ứng dụng mở (open APIs)

mà ở đó mở có nghĩa là được chuẩn hóa

1.5.2.2 Các chức năng quản lý và điều khiển dịch vụ

Chức năng quản lý và điều khiển dịch vụ có trách nhiệm phân phối dịch vụ, bao gồm điều khiển dịch vụ và quản lý dịch vụ

Điều khiển dịch vụ

Điều khiển dịch vụ có nhiệm vụ phân phối các dịch vụ của NGN và bao gồm các thành phần dịch vụ của IMS (các dịch vụ đa phương tiện dựa trên SIP),

mô phỏng PSTN/ISDN, streaming và các dịch vụ đa phương tiện khác

 Thành phần dịch vụ IMS cho các dịch vụ đa phương tiện dựa trên SIP,

ví dụ như dịch vụ push-to-talk

 Thành phần mô hình PSTN/ISDN tận dụng khả năng của IMS để cung cấp các dịch vụ tương tự PSTN/ISDN cho các đầu cuối IP-Phone hoặc cho các bộ điều hợp đầu cuối để kết nối tới các đầu cuối truyền thống, bằng cách sử dụng điều khiển phiên trên các giao diện và hạ tầng IP

 Thành phần mô phỏng PSTN/ISDN hỗ trợ thiết bị đầu cuối truyền thống kết nối vào NGN,

Một thành phần dịch vụ có thể được thêm, được nâng cấp hoặc bị xóa bỏ

Quản lý dịch vụ

Quản lý dịch vụ cấp phát tài nguyên mạng theo mức ưu tiên của dịch vụ, để đưa ra yêu cầu cho kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối, để đảm bảo dịch vụ được

Trang 30

chuyển tới người sử dụng cuối theo chính sách kinh doanh, và để tính cước cho khách hàng sử dụng dịch vụ

Các chức năng được phân thành:

 Quản lý chính sách kinh doanh

1.5.3 Lớp Dịch vụ/Ứng dụng/Nội dung/Thông tin

Lớp dịch vụ/ứng dụng/nội dung/thông tin bao gồm các server của nhà khai thác mạng hoặc của chính nhà cung cấp dịch vụ hoặc từ nhà cung cấp thứ ba Điểm quan trong là các server này có thể tận dụng API mở để tìm và sử dụng các công cụ sẵn có, và để tạo và thực hiện các dịch vụ/ứng dụng/nội dung/thông tin của các server đó

1.5.4 Chức năng thiết bị đầu cuối thuê bao

Tùy thuộc vào loại khách hàng, thiết bị đầu cuối khách hàng có thể là thiếtbị đầu cuối người dùng, gateway cho mạng công ty, gateway cho mạng gia đình, hay gateway cho mạng LAN…

1.5.5 Các mạng khác

Các mạng khác bao gồm:

 Các mạng NGN khác

Trang 31

 Các mạng phi NGN khác, bao gồm: các mạng IP, PSTN/ISDN, PLMN…

1.6 Sự tiến hóa của mạng và dịch vụ lên NGN

Ngày nay, nhiều loại mạng thông tin vật lý đang được vận hành đồng thời Mỗi loại mạng được thiết kế tối ưu cho các dịch vụ cơ bản của nó:

 Mạng viễn thông cố định được thiết kế chủ yếu dành cho dịch vụ thoại qua đường dây cáp đồng đến các máy điện thoại cố định

 Mạng viễn thông di động được thiết kế cho dịch vụ thoại với khả năng

Mặc dù sự thay đổi là khác nhau giữa các mạng, các nhà cung cấp dịch vụ, nhưng xu hướng của những thay đổi này có thể nhận thấy được và có thể tổng kết lại như sau:

 Bên cạnh các dịch vụ cơ bản, các mạng truyền thống sẽ có gắng cung các dịch vụ Internet cơ bản (Web, FTP…) và tiến tới các dịch vụ cao cấp hơn như VoIP, IPTV

 Mỗi nhà cung cấp dịch vụ sẽ cố gắng nâng cao khả năng và tính năng

để mở rộng tối đa trong việc cung cấp các dịch vụ khác như: các mạng

Trang 32

viễn thông cung cấp dịch vụ truyền hình, các ISP cung cấp dịch vụ thoại…

 Cải thiện tính năng và khả năng của mạng bao gồm hỗ trợ bang thông rộng, truy nhập không dây và tính di động

Những sự dịch chuyển này đã báo hiệu bắt đầu sự tiến hóa lên NGN Để đưa ra một con đường phát triển đúng đắn, cần phải hiểu rõ từng bước phát

triển then chốt theo hướng bước đó sẽ làm gì và bước đó có ý nghĩa như thế

nào đối với mục tiêu cuối cùng Hơn nữa nếu mục tiêu cuối cùng có thể đạt

được mà không cần thực hiện một số hoặc tất cả các bước trung gian thì ta nên loại bỏ chúng mà không phải băn khoăn

Có ba bước phát triển chính để tiến tới NGN từ mạng và dịch vụ hiện nay:

 Bước 1: Hội tụ dịch vụ và phát triển mạng truy nhập

 Bước 2: Chuyển đổi dịch vụ dựa trên IP và phát triển mạng IP

 Bước 3: Tích hợp mạng và mở rộng dịch vụ

Không cần thực hiện các bước này theo một trình tự nghiêm ngặt, bước tiếp theo có thể thực hiện trước khi bước trước đó kết thúc Bước 1 và 2 có thể bắt đầu và tiến hành trong mạng cố định hoặc mạng di dộng hoặc mạng cáp Tuy nhiên, bước 3 phải được thực hiện trên cả ba mạng vật lý hiện tại

1.6.1 Hội tụ dịch vụ và phát triển mạng truy nhập

Hội tụ dịch vụ phục vụ khách hàng với cùng dịch vụ từ các mạng khác nhau

Ví dụ, một khách hàng có thể xem cùng chương trình ti vi bằng máy tính qua mạng PSTN, bằng điện thoại di động qua mạng di động hoặc bằng ti vi qua mạng cáp truyền hình (hình 1.7)

Trang 33

Fixed Network

Mobile Network Cable Network

IPTV via xDSL

Mobile TV via WCDMA

Cable TV via Coax

Hình 1.7: Một ví dụ về hội tụ dịch vụ: xem truyền hình qua xDSL trên PC, qua mạng di dộng WCDMA trên điện

thoại di động, và qua cáp đồng trục trên máy thu hình Với một mạng sẵn có, hội tụ dịch vụ nghĩa là có thể cung cấp các dịch vụ ngoại lai của các loại mạng khác Công nghệ thực hiện các dịch vụ có thể khác nhau Yêu cầu QoS cũng có thể khác nhau

Với mỗi dịch vụ có yêu cầu về QoS trên mạng, bao gồm băng thông, trễ, jitter, tỉ lệ lỗi dữ liệu… khác nhau, để thực hiện hội tụ dịch vụ, khả năng của mạng hiện tại cần phải được nâng cao, đặc biệt là mạng truy nhập – nơi thường bị nghẽn cổ trai

Sự phát triển mạng truy nhập bao gồm các khía cạnh sau:

 Tăng băng thông truy nhập

 Giảm trễ

 Hỗ trợ tính di chuyển và di động

1.6.2 Chuyển đổi dịch vụ dựa trên IP và phát triển mạng IP

Chuyển đổi dịch vụ dựa trên IP sẽ thay thế các dịch vụ cơ bản của mạng truyền thống bằng các dịch vụ dựa trên IP (ví dụ, VoIP cho dịch vụ thoại) Sự chuyển đổi này tách dịch vụ khỏi hạ tầng mạng truyền tải, đây chính là chìa khóa để thực hiện khả năng truy nhập dịch vụ với truy nhập không định trước

Trang 34

Như hình 1.8 ở dưới đây, với máy tính xách tay có thể truy nhập cùng chương trình truyền hình thông qua truy nhập cố định, di động hoặc qua cáp bằng một

bộ adapter thích hợp, hơn nữa với sự tách biệt này cho phép dịch vụ được thêm vào hoặc xóa bỏ không ảnh hưởng đến mạng phía dưới, và sự thay đổi ở mạng phía dưới không ảnh hưởng tới dịch vụ

Data card Adapter Adapter

 Dịch vụ truyền hình quảng bá truyền thống được chuyển đổi thành IPTV, được dùng trên mạng cố định, di động và mạng cáp; với các tính năng mới như truyền hình tương tác, phát đơn lẻ, nhóm, hay quảng bá, hay nội dung được cung cấp bởi chính khách hàng

Như đã biết, mạng truyền thống được thiết kế và tối ưu cho các dịch vụ cơ bản của nó Vấn đề QoS và bảo mật đặt ra cho dịch vụ cơ bản được tích hợp

Trang 35

sẵn trên mạng thông qua các giao thức, thuật toán và tốc độ chuyển mạch Sau khi được tách khỏi các dịch vụ cơ bản của nó, mạng truyền thống sẽ mang bất

kỳ dịch vụ dựa trên IP với yêu cầu QoS và bảo mật rất khác nhau, các công cụ QoS và bảo mật tích hợp sẵn sẽ không đủ cho các yêu cầu mới Như đã nói, các cơ chế mới phải được đưa ra và thực hiện để chuyển đổi nhiều mạng hạ tầng thành một mạng với khả năng cung cấp các mức QoS và bảo mật khác nhau tùy theo yêu cầu dịch vụ, mạng này được gọi là mạng quản lý IP

Phát triển mạng quản lý IP sẽ biến đổi mạng IP best-effort trước đây cùng với các mạng truyền thống thành một mạng IP có thể điều khiển được để cung cấp các dịch vụ IP với chất lượng và sự an toàn mong muốn Sự phát triển này bao gồm:

 Hợp nhất các ngôn ngữ mô tả yêu cầu QoS độc lập của các mạng truyền tải hạ tầng

 Nhúng các cơ chế QoS dọc theo chuỗi kết nối IP đầu cuối-đến-đầu cuối, như là hàng đợi, điều khiển tắc nghẽn, điều khiển truy cập

 Có khả năng kích hoạt cơ chế QoS đã nhúng trên chuỗi kết nối IP đầu cuối-đến-đầu cuối một cách thống nhất, ví dụ mạng lõi sẽ không truyền dòng dữ liệu cao hơn mạng truy nhập có thể truyền

 Hợp nhất các ngôn ngữ mô tả yêu cầu bảo mật độc lập của các mạng truyền tải hạ tầng

 Nhúng các cơ chế bảo mật dọc theo chuỗi kết nối IP đầu cuối-đến-đầu cuối

 Có khả năng kích hoạt các cơ chế bảo mật đã nhúng trên chuỗi kết nối

IP đầu cuối-đến-đầu cuối một cách thống nhất, để tránh sự trung lặp không cần thiết làm giảm hiệu suất hệ thống

Trang 36

1.6.3 Tích hợp mạng và mở rộng dịch vụ

Tích hợp mạng sẽ đưa vào một lớp điều khiển truyền tải chung ở phía trên mạng truyền tải truy nhập và mạng lõi, để hình thành nên tầng truyền tải trong kiến trúc NGN

Lớp điều khiển truyền tải làm nhiệm vụ khai thác mọi loại mạng truy nhập

và mạng lõi trong khi thiết lập và duy trì kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối theo yêu cầu của dịch vụ (hình 1.9)

Service Control Functions

Transport Functions

Mobile Networks

Cable Networks PSTN

Hình 1.9: Tầng truyền tải, tầng dịch vụ của NGN và các giao diện mở hướng đến dịch vụ

Sau khi trải qua bước phát triển thứ 2, mạng truyền thống sẽ trở thành mạng mang thuần túy dành cho truyền tải gói IP đầu cuối-đến-đầu cuối hoặc một phần đầu cuối-đến-đầu cuối, với khả năng xử lý khác nhau luồng lưu lượng tùy theo yêu cầu QoS và bảo mật Bên dưới lớp điều khiển truyền tải

Trang 37

chung này, mạng cố định, mạng di động và mạng cáp truyền thống được tích hợp thành một phương tiện truyền tải chung sẽ được sử dụng để xây dựng một kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối với QoS và bảo mật mong muốn Ngoài ra, kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối đã được xây dựng sẽ được duy trì bởi các chức năng quản lý cũng nằm ở lớp điều khiển truyền tải

Mở rộng dịch vụ là bố trí tầng dịch vụ và các giao diện mở để cho phép tạo

và phân phối các dịch vụ đến người dùng đầu cuối Thống nhất các chức năng tương tự từ mạng cố định, mạng di động và mạng cáp để tạo ra tầng dịch vụ (hình 1.9) Sự thống nhất này phải hiểu theo nghĩa logic, nghĩa là, các thực thể mạng cố định, mạng di dộng và mạng cáp sẽ vẫn giữ nguyên nhưng được nằm dưới sự điều khiển tập trung Một tầng dịch vụ thông thường bao gồm:

 Các chức năng hỗ trợ dịch vụ bao gồm công cụ dịch vụ mạng (như là thiết lập cuộc gọi, thông tin vị trí)… để cho phép tạo các dịch vụ, ứng dụng, nội dung và thông tin tiên tiến

 Chức năng điều khiển dịch vụ cần bao gồm các thành phần của IMS,

sự mô phỏng PSTN/ISDN và streaming để đảm bảo phân phối dịch vụ tới người dùng đầu cuối đạt chất lượng và độ bảo mật phù hợp

Giao diện mở giữa lớp dịch vụ/ứng dụng/nội dung/thông tin và chức năng

hỗ trợ dịch vụ giúp cho việc tạo dịch vụ, ứng dụng, nội dung và thông tin dễ dàng và được tiêu chuẩn hóa Không có một giao diện mở, sẽ phải mất hàng năm để phát triển một dịch vụ mới do các nhà phát triển phải nắm vững các giao thức mạng vốn rất phức tạp và chuyên biệt cho từng hãng cung cấp Giao diện mở (được định nghĩa bởi một tập các API và được sử dụng để gọi các dịch vụ mạng qua ngôn ngữ cấp cao như Java) sẽ chuẩn hóa và đơn giản hóa rất nhiều công việc tạo mới dịch vụ như mô tả trong hình 1.10

Trang 38

Cable Network

Network Protocol Application

Cable Network

Network Protocol

Application

APIs

Hình 1.10: Tạo dịch vụ mà không có giao diện mở (trái); và tạo dịch vụ sử dụng giao diện mở (phải)

Trong bước phát triển này, kiến trúc cuối cùng của NGN đã được định hình

và sự quản lý tiên tiến trong NGN được đưa vào sử dụng Sự biến đổi lên NGN kết thúc kiến trúc NGN được hình thành này là một SOA (kiến trúc hướng đối tượng) và sẽ cho phép dịch vụ được mở rộng vượt ra khỏi giới hạn hiện nay của các dịch vụ viễn thông, truyền hình, IP

Chương 2 và chương 3 sẽ xem xét sự tiến hóa của các mạng viễn thông lên NGN Chương 2 sẽ đề cấp đến tiến trình tiến hóa từ mạng PSTN (mạng viễn thông lâu đời mà hầu hết các nhà khai thác mạng viễn thông đều đã triển khai) lên mạng NGN – NGN dựa trên SoftSwitch Chương 3 đi vào tìm hiểu IMS, một phân hệ được thiết kế nhằm đem lại sự hội tụ cố định – di động cũng như

sự hội tụ dịch vụ dựa trên IP

Trang 39

CHƯƠNG 2 NGN DỰA TRÊN SOFTSWITCH

2.1 Cấu trúc chức năng NGN dựa trên SoftSwitch

NGN dựa trên SoftSwitch sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu, với dịch vụ chủ yếu là VoIP Nó phân chia các khối tổ hợp của tổng đài trước đây thành các lớp mạng riêng lẻ, các lớp mạng này liên kết với nhau qua các giao diện mở chuẩn Các lớp trong cấu trúc NGN này bao gồm: lớp ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền tải (hình 2.1)

Softswitch hay Media Gateway Controller

Các Server

ứng dụng

Media Gateway

Switch Router

đình

Thuê bao di động

Hình 2.1: Cấu trúc chức năng NGN dựa trên SoftSwitch

Trang 40

2.1.1 Lớp ứng dụng

Bao gồm các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải

Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở các mức

độ khác nhau Trong số này có dịch vụ được điều khiển bởi lớp điều khiển (như các dịch vụ thoại truyền thống), có dịch vụ được điều khiển bởi một dịch

vụ khác Lớp ứng dụng lien hệ với lớp truyền thông qua các giao diện mở - API Nhờ đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng

2.1.2 Lớp điều khiển

Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là SoftSwitch (còn gọi là Bộ điều khiển cổng Media – Media Gateway Controller) Các hệ thống điều khiển được kết nối với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP như: gateway báo hiệu (Signaling Gateway – SGW), Media Server (SM), Server tính năng (Feature Server – FS), Server ứng dụng (Application Server – AS)

Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào Cụ thể:

 Định tuyến lưu lượng giữa các khối chuyển mạch

 Thiết lập yêu cầu, điêu chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, điều khiển sắp xếp nhãn giữa các giao diện cổng

 Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối (hay mỗi luồng) và thực hiện giám sát điều khiển để đảm bảo QoS

 Thu nhận thông tin báo hiệu từ các cổng và chuyển thông tin này đến các thành phần thích hợp trong lớp điều khiển

Định dạng
Số trang	105
Dung lượng	3,61 MB