BÀI GIẢNG MẠNG NGN

cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm đưa ra nhiều dịch vụ mới, mang lại nguồn thu mới, gópphần giảm chi phí khai thác và đầu tư ban đầu cho các nhà kinh doanh.Một chiến lược để phát

Bài giảngMạng NGN

cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm đưa ra nhiều dịch vụ mới, mang lại nguồn thu mới, gópphần giảm chi phí khai thác và đầu tư ban đầu cho các nhà kinh doanh.

Một chiến lược để phát triển nhịp nhàng từ mạng hiện tại sang kiến trúc mạng mới là rấtquan trọng nhằm giảm thiểu yêu cầu đầu tư trong giai đoạn chuyển tiếp, trong khi sớm tận dụngđược những phẩm chất của mạng NGN Tuy nhiên bất kỳ bước đi nào trong tiến trình chuyển tiếpnày cũng cần tạo điều kiện dễ dàng hơn cho mạng để rốt cuộc vẫn phát triển sang kiến trúc NGNdựa trên chuyển mạch gói Bất cứ giải pháp nào được chọn lựa thì các hệ thông chuyển mạchtruyền thông cũng sẽ phải tồn tại bên cạnh các phần tử mạng công nghệ mới trong nhiều năm tới.Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau :

- Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú, đa dạng, đa dịch

vụ, đa phương tiện

- Mạng có cấu trúc đơn giản

- Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí khai thác và bảo dưỡng

- Dễ dàng mỏ rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới

Độ linh hoạt và tính sẩn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh.

Việc tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lý và nhucầu phát triển dịch vụ, không tổ chức theo địa bàn hành chính mà tổ chức theovùng mạng hay vùng lưu lượng.

Ở đây, chủ yếu chúng ta xem xét quá trình tiến hóa về cấu trúc từ mạng

hiện có lên cấu trúc mạng NGN

Hình 2-1 Nhu cầu tiến hóa mạng

Như hình vẽ, chúng ta nhận thấy mạng viễn thông hiện tại gồm nhiềumạng riêng lẻ kết hợp lại với nhau thành một mạng “hỗn tạp”, chỉ được xâydựng ở cấp quốc gia, nhằm đáp ứng được nhiều loại dịch vụ khác nhau Xétđến mạng Internet, đó là một mạng đơn lớn, có tính chất toàn cầu, thườngđược đề cập theo một loạt các giao thức truyền dẫn hơn là theo một kiến trúcđặc trưng Internet hiện tại không hỗ trợ QoS cũng như các dịch vụ có tính thờigian thực ( như thoại truyền thông)

Do đó, việc xây dựng mạng thế hệ mới NGN cần tuân theo các chỉ

với mục tiêu kinh doanh và cung cấp dịch vụ khác nhau, và có thể sử dụngnhững kỹ thuật và giao thức khác nhau Một vài dịch vụ có thể chỉ do mộtnhà cung cấp dịch vụ đưa ra, nhưng tất cả các dịch vụ đều phải được truyềnqua mạng một cách thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối.

3 Mạng tương lai phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối (hay còn gọi là cuộc gọi),thiết lập đường truyền trong suốt thời gian chuyển giao, cả cho hữu tuyếncũng như vô tuyến

Vì vậy, mạng NGN sẽ tiến hóa lên từ mạng truyền dẫn hiện tại (phát triểnthêm chuyển mạch gói) và từ mạng Internet công cộng ( hỗ trợ thêm chất lượngdịch vụ QoS)

Chiến lược phát triển

mới

Hình 2-2 Chiến lược phát triển

Để thực hiện việc chuyển dịch một cách thuận lợi từ mạng viễn thông hiện

có sang mạng thế hệ mới, việc chuyển dịch phải phân ra làm ba mức (ở hai lớp :kết nôi và chuyển mạch)

Trước hết là chuyển dịch ở lớp truy nhập và truyền dẫn Hai lớp này baogồm lớp vật lý, lớp 2 và lớp 3 nếu chọn công nghệ IP làm nền cho mạng thế hệmới Trong đó :

s Công nghệ ghép kênh bước sóng quang DWDM sẽ chiếm lĩnh ở lớp vật

lý

V IP/MPLS làm nền cho lớp 3 ■S

Công nghệ ở lớp 2 phải thỏa mãn:

• Càng đơn giản càng tốt

• Tối ưu trong truyền tải gói dữ liệu

• Khả năng giám sát chất lượng, giám sát lỗi và bảo vệ, khôi phục mạng khi

có sự cô" phải tiêu chuẩn hơn của công nghệ SDH/SONET

Mạng dịch vụ mởi vởi kiếntrúc thông minh phân tán

s Hiện tại công nghệ RPT (Resilient Packet Transport) đang phát triển nhằm đáp

ứng các chỉ tiêu này

Xây dựng mạng truy nhập băng rộng (như ADSL, LAN, modem cáp, ) để

có thể cung cấp phương thức truy nhập băng rộng hướng đến phân nhóm chothuê bao, cho phép truy nhập với tốc độ cao hơn Hiện nay, việc xây dựng mạngcon thông minh đang được triển khai một cách toàn diện, điều đó cũng có nghĩa

là việc chuyển dịch sang mạng NGN đã bắt đầu

Thứ hai là chuyển dịch mạng đường dài (mạng truyền dẫn), sử dụng cổngmạng trung kế tích hợp hoặc độc lập, chuyển đến mạng IP hoặc ATM, rồi sửdụng chuyển mạch mềm để điều khiển luồng và cung câ"p dịch vụ Sử dụngphương thức này có thể giải quyết vân đề tắt nghẽn trong chuyển mạch kênh

Các mạng dịch vụ riêng lẻ

\

-Mạng đa dịch vụ

X

-Cùng với sự tiến hóa ở lớp truy nhập và truyền dẫn, chức năng chuyển

Điều khiển cuôc

(Trung tâm quản lý, cung cấp, dự phòng)cá*

Thành phần mạng Công nghệ hiện tại Công nghệ tương lai

Mạng truy nhập - Cáp xoắn băng hẹp

- Truyền hình cáp số vàtương tự chuyên dụng

tuyến - Tổng đài PSTN- Chuyển mạch ATM

- Chuyển mạch Frame Relay

cung cấp : không có đổi mới, chi

phí vận hành và bảo dưỡng cao

_ Các giải pháp đưa ra từ nhiều nhà cung cấp, ở nhiều mức độ khác nhau với nhiều sản phẩm nguồn mở theo chuẩn

_ Khách hàng tự do chọn lựa những sản phẩm tốt nhất để xây dựng từng lớp mạng trong hệ thông Các chuẩn

mở cho phép mở rộng và giảm chi phí.MGCP ISP SIP PSTN

Hình 2- 4 Hoạt động của chuyển mạch mềm trong NGN

Thứ ba là mạng chuyển dịch mạng nội hạt Tổng đài điện thoại có rấtnhiều giá máy và nhiều dữ liệu dịch vụ thoại nội hạt, không chỉ đầu tư lớn mà

việc cải tạo cũng sẽ rất khó khăn Có thể dùng thiết bị tổng hợp truy nhập băng

rộng, có dung lượng lớn, thay thế giá máy thuê bao hiện có, dùng cổng mạngtruy nhập tốc độ cao đến mạng IP, nhằm nâng cấp chuyển

mạch mềm và bộ phục vụ ứng dụng, bảo đảm cho dịch vụ thoại nội hạt và dịch

Phát triển lên NGN :

Mạng PSTN hiện tại:

Simpo PDI^I^íặMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc NGN

o ã &r

ò> ò> Videoí

Giải trí

Dữ liệu

£rÌ£

ThoạiCác ứng dụng Internet

it Unregistered Version -http://wvwv.sim|

5ặ^Ẩ&ií^

u NGN

• Mạng trong tương lai gần:

Simpo PDI^I^íặMíỉcPẽÌSit Unregistered Version -

http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc NGN ★ Sự phát triển của mạng hữu tuyến dựa trên công nghệ IP :

Con đường phát triển của các mạng hiệntại là tạo ra một mạng chuyển mạch gói bên

cạnh mạng PSTN để hỗ trợ thoại cũng nhưsô" liệu, và câu hình để vận hành như mộtchuyển mạch quá giang khác Để làm đượcviệc này, điều cần thiết đối với mạng chuyểnmạch gói là phải truyền thông được vớiPSTN nhờ sử dụng báo hiệu SS7 Truy cậptốc độ cao sẽ qua các công nghệ DSL(Digital Subcriber Line), các modem cáp, cácđầu cuối di động và vô tuyến băng rộng Tuynhiên truyền dẫn quang DWDM, PON(Passive Optical Network) sẽ là xu thế pháttriển của tương lai.

Thoại là yếu tô" quyết định trong sự phát triển sang các mạng đa dịch vụ Một sô" lượng lớn các thiết bị đang xuất hiện trên thị trường để

hộ trợ điện thoại trên các mạng 1P Các thiết bị này vừa phục vụ cho tư gia khách hàng vừa cho các mạng hữu tuyến Có một sức nặng đằng sau ý kiến cho là IP là chọn lựa tất yếu cho tương lai Các cổng VoIP quy mô doanh nghiệp vừa mới được đưa vào hoạt động và các nhà khai thác đã có các mạng IP toàn cầu, trong đó có cả nhà khai thác của Châu Á.

Tập đoàn ITXC ( Internet Telephony Exchange Carrier) đã có một thỏathuận với Viễn Thông Nhật Bản ( Telecom Japan) để kết cuối lưu lượng và cácnút quốc tế của họ tại nhiều nước Châu Á Công ty VIP Calling có nhiều nút tại

Châu Á, kể cả một nút vừa được thông báo ở Đài Loan Công ty Singtel đang

cung cấp một tuyến kết nôi từ Singapore tới Trung Quốc và Trung Quốc đã tiếnhành thử nghiệm với điện thoại Internet, qua đó thấy rằng nó được sử dụng cho

các cuộc gọi nội địa nhiều hơn quốc tế VSNL ở Ân Độ cũng đang tiến hành

thử nghiệm với điện thoại Internet nhưng thu được chất lượng thoại kém vìthiếu dung lượng đường trục quốc tế Các dịch vụ VoIP sẽ bắt đầu được sửdụng rộng rãi ở Hồng Kông từ 1/1/2000 khi chấm dứt sự độc quyền củaHongKong Telecom Nhiều nhà khai thác điện thoại Internet khác đang chuẩn

bị dịch vụ ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Hồng Kông và Thái Lan

Để cung cấp truy nhập tốc độ cao, các modem cáp hiện nay được triểnkhai rộng rãi tại Mỹ, và ADSL đang được triển khai tại nhiều thành phô" của

Mỹ Những công nghệ này cũng bắt đầu phát triển ở Châu Âu, Châu Á, đặcbiệt là Trung Quốc, nơi mạng truyền hình cáp đã tới nhiều gia đình hơn cả

PSTN Trung Quốc đã thông báo chuyển sang điện thoại IP, coi đó là cơ sở

mạng tương lai của họ Các hệ thông truy nhập vô tuyến băng rộng cũng đangđược hoạch định để cài đặt qua các hệ thông “cáp vô tuyến” ở nhiều vùngChâu Á và hãng Sony đã công bô" kê" hoạch triển khai một mạng vô tuyếnbăng rộng ở Nhật Bản trong vòng ba năm tới đây

Việt Nam đã có kê" hoạch xây dựng mạng thê" hệ mới Theo câu hình và

tổ chức khai thác mạng dựa trên địa bàn hành chính hiện nay của mạng Viễnthông Việt Nam, chất lượng dịch vụ viễn thông được cung cấp sẽ bị ảnh hưởng

Vì vậy, việc cung cấp các dịch vụ Viễn thông và tổ chức khai mạng dựa trênsô" lượng thuê bao theo vùng địa lý, nhu cầu phát triển dịch vụ và tổ chức theocùng lưu lượng đã được đề xuâ"t Tuy nhiên, lộ trình vẫn chưa thể công bô"

3 Kết luận

Xu hướng phát triển mạng Viễn thông theo câu trúc mạng thê" hệ mới là

xu hướng chung trên thê" giới Mỗi quô"c gia, mỗi nhà khai thác phải chọnmột cách đi, một lộ trình phù hợp với tình hình thực tê" mạng của mình.Không chỉ ở Việt Nam, nhiều nước trên thề giới, do đặc điểm địa lý, kinhtê", văn hóa, xã hội ỏ từng vùng mà nhu cầu phát triển dịch vụ viễn thông ở cácvùng trong toàn quô"c là khác nhau Có sự chênh lệch khá lớn giữa nhu cầu vàkhả năng phát triển dịch vụ, khả năng thu hồi vốn đầu tư mạng viễn thông giữacác vùng trong cả nước, đặc biệt là giữa các đô thị và các các vùng nông thônmiền núi Mặt khác, với tính chất truyền thông không chỉ là một ngành kinh

doanh đơn thuần mà còn mang ý nghĩa sâu sắc về chính trị, xã hội, an ninhquốc gia, đặc biệt trong nền kinh tế tri thức và xu thế mở cửa hội nhập.

Do những đặc điểm này, ở nhiều quốc gia, việc tổ chức mạng dựa trên sô"

lượng thuê bao theo vùng địa lý và nhu cầu phát triển dịch vụ, không tổ chứctheo địa bàn hành chính mà tổ chức theo vùng lưu lượng Trong quá trình xâydựng và tổ chức mạng phạm vi giữa các lớp, việc kết nôi giữa các thành phầnmạng được xác định và phân định rõ ràng trách nhiệm và quyền lợi của các nhàkinh doanh dịch vụ (cung cấp dịch vụ) và các nhà kinh doanh mạng ( cung cấpkết nôi), nhằm đảm bảo tính cạnh tranh lành mạnh để cùng phát triển, đồngthời giữ vững vai trò chủ đạo của Nhà nước nhằm đảm bảo an toàn thông tin,góp phần giữ vững an ninh chính trị, xã hội và phát triển kinh tế trên toàn quốc.Mạng Viễn thông Việt Nam mà nồng cốt là mạng viễn thông của tổngcông ty BCVT VN đã được sô" hóa hoàn toàn về cả truyền dẫn lẫn chuyểnmạch với các thiết bị công nghệ mới, hiện đại trên toàn quô"c, cùng với mạngthuê bao rộng lớn và nhiều điểm cung cấp dịch vụ, là một thuận lợi lớn trongquá trình phát triển tiến tới câu trúc mạng thê" hệ mới cung cấp đa dịch vụ, đaphương tiện, chất lượng cao

II CẤU TRÚC LUẬN LÝ (CÂU TRÚC CHỨC NĂNG) CỦA MẠNG NGN

Cho đến nay, mạng thê" hệ sau vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa cómột khuyến nghị chính thức nào của Liên minh Viễn thông thê" giới ITU về câutrúc của nó Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra mô hình câu trúc mạng thê" hệmới như Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC, Bên cạnh việc đưa

ra nhiều mô hình câu trúc mạng NGN khác nhau và kèm theo là các giải phápmạng cũng như những sản phẩm thiết bị mới khác nhau Các hãng đưa ra các môhình câu trúc tương đôi rõ ràng và các giải pháp mạng khá cụ thể là Alcatel,Siemens, Ericsions

Nhìn chung từ các mô hình này, câu trúc mạng mới có đặc điểm chung làbao gồm các lớp chức năng sau :

- Lớp nết nôi (Access + Transport/ Core)

- Lớp trung gian hay lớp truyền thông (Media)

- Lớp điều khiển (Control)

- Lớp quản lý (Management)

Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay đang rất phức tạp với nhiều loạigiao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của hãng là vấn đề đang đượccác nhà khai thác quan tâm

1 Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN

16-

-Hình 2-7 Cấu trúc luận lý của mạng NGN

Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu

Nó phân chia các khối vững chắc của tổng đài hiện nay thành các lớp mạngriêng lẽ, các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn

Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch của PSTNthực chất là đã được tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch Bây giờ,

sự thông minh ấy nằm trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm(softswitch) cũng được gọi là một bộ điều khiển cổng truyền thông (MediaGateway Controller) hoặc là một tác nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai tròphần tử điều khiển trong kiến trúc mạng mới Các giao diện mở hướng tới cácứng dụng mạng thông minh (IN- Intelligent Network) và các server ứng dụngmới tạo điều kiện dễ dàng cho việc nhanh chóng cung cấp dịch vụ và đảm bảođưa ra thị trường trong thời gian ngắn

Tại lớp truyền thông, các cổng được đưa vào sử dụng để làm thích ứngthoại và các phương tiện khác với mạng chuyển mạch gói Các media gatewaynày được sử dụng để phôi ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng(RGW- Residental Gateway), với các mạng truy nhập (AGW- AccessGateway) hoặc với mạng PSTN (TGW- Trunk Access) Các server phương tiệnđặc biệt rất nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn như cung cấp các âm quaysô" hoặc thông báo Ngoài ra, chúng còn có các chức năng tiên tiến hơn như :trả lời bằng tiếng nói tương tác và biến đổi văn bản sang tiếng nói hoặc tiếngnói sang văn bản

Các giao diện mở của kiến trúc mới này cho phép các dịch vụ mới đượcgiới thiệu nhanh chóng Đồng thời chúng cũng tạo thuận tiện cho việc giớiSimpo PD^I^íịỊMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc

-17 -

thiệu các phương thức kinh doanh mới bằng cách chia tách chuỗi giá trị truyềnthông hiện tại thành nhiều dịch vụ có thể do các hãng khác nhau cung câ"p.

Hệ thông chuyển mạch NGN được phân thành bôn lớp riêng biệt thay vìtích hợp thành một hệ thông như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay : lớpứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền tải Cácgiao diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụmới được đưa vào nhanh chóng, dễ dàng; những nhà khai thác có thể chọn lựacác nhà cung câ"p thiết bị tốt nhất cho từng lớp trong mô hình mạng NGN

4 ATM hay IP/MPLS có thể được sử dụng làm nền cho truyền dẫn trênmạng lõi để đảm bảo QoS

4 Mạng lõi có thể thuộc mạng MAN hay mạng đường trục

4 Các router sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn, ngược lại, khilưu lượng thấp, switch - router có thể đảm nhận luôn chức năng củanhững router này

Thành phần :

4 Các nút chuyển mạch/ Router (IP/ATM hay IP/MPLS), các chuyểnmạch kênh của mạng PSTN, các khôi chuyển mạch PLM nhưng ở mạngđường trục, kỹ thuật truyền tải chính là IP hay IP/ATM

4 Có các hệ thông chuyển mạch, hệ thông định tuyến cuộc gọi

18-

-❖ Phẫn truy nhâp :

- Lớp vật lý :

4 Hữu tuyến : Cáp đồng, xDSL hiện đang sử dụng Tuy nhiên trong tươnglai truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ dần dầnchiếm ưu thế và thị trường xDSL, modem cáp dần dần thu hẹp lại

4- Vô tuyến : thông tin di động - công nghệ GSM hoặc CDMA, truy nhập

vô tuyến cốđịnh, vệ tinh

- Lớp 2 và lớp 3 : Công nghệ IP sẽ làm nền cho mạng truy nhập

4 Phần truy nhập gồm các thiết bị truy nhập đóng vai trò giao diện để kếtnối các thiết bị đầu cuối vào mạng qua hệ thông mạng ngoại vi cáp đồng,cáp quang hoặc vô tuyến

4 Các thiết bị truy nhập tích hợp 1AD

Thuê bao có thể sử dụng mọi kỹ thuật truy nhập (tương tự, sô",TDM, ATM, IP, ) để truy nhập vào mạng dịch vụ NGN

Như tên gọi, lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầucuối và mạng đường trục (thuộc lớp truyền dẫn) qua cổng giao tiếpMGW thích hợp

Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối chuẩn và khôngchuẩn như các thiết bị truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC,tổng đài nội bộ PBX, điện thoại POTS, điện thoại sô"

ISDN, di động vô tuyến, di động vệ tinh, vô tuyến cô" định, VoDSL,VoIP,

2.2 Lớp truyền thông

- Thành phần : Thiết bị ở lớp truyền thông là các cổng truyền thông

(MG- Media Gateway) bao gồm :4- Các cổng truy nhập : AG (Access Gateway) kết nối giữa mạng lõi vớimạng truy nhập, RG (Residental gateway) kết nôi mạng lõi với mạng thuêbao tại nhà

4 Các cổng giao tiếp : TG (Trunking Gateway) kết nôi giựa mạng lõi vớimạng PSTN/ISDN, WG (Wireless Gateway) kết nối mạng lõi với mạng diđộng,

Chức năng :

Simpo PD^I^íịỊMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc

-19 -

Lớp truyền thông có khả năng tương thích các kỹ thuật truy nhập khácvới kỹ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đường trục Hay nóicách khác, lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường( chẳng hạn như PSTN, FramRelay, LAN, vô tuyến, ) sang môi trườngtruyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại.

Nhờ đó, các nút chuyển mạch (ATM + IP) và các hệ thông truyền dẫn

sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuêbao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điềukhiển

2.3 Lớp điều khiển

Thành phần

Lớp điều khiển bao gồm các hệ thông điều khiển mà thành phần chính

là Softswitch còn gọi là Media Gateway Controller hay Call Agent được kết nôi với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ

IP như : SGW ( Signaling Gateway), MS (Media Sever), FS (Feature

Server), AS (Application Server).

Simpo PDI^I^íặMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc NGN

20-