Công nghệ chuyển mạch mềm trong mạng viễn thông thế hệ sau

Ngoài ra chương này còn phân tích sự ảnh hưởng của công nghệ chuyển mạch mềm đối với mạng viễn thông thế hệ sau và thách thức lớn khi xây dựng tổng đài chuyển mạch mềm.. Ngoài ra chương

PHAN THANH HÀO

CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM TRONG MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Vô Tuyến – Điện Tử Mã số ngành : 02.07.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 04 năm 2004

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Phạm Hồng Liên

Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS-TSKH Nguyễn Kim Sách

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS Nguyễn Đức Thành

Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SỸ

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và Tên học viên: PHAN THANH HÀO Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 15-08-1973 Nơi sinh: Tỉnh Cà Mau

Chuyên ngành: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Mã số: 1011148

I TÊN ĐỀ TÀI:

CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM TRONG MẠNG VIỄN THÔNG

THẾ HỆ SAU

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/10/2003

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/04/2004

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS PHẠM HỒNG LIÊN

VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: PGS-TSKH NGUYỄN KIM SÁCH VII HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ NHẬN XÉT 1 CÁN BỘ NHẬN XÉT 2

TS Phạm Hồng Liên PGS-TSKH Nguyễn Kim Sách TS Nguyễn Đức Thành

Nội dung và đề cương luận văn thạc sỹ đã được Hội đồng Chuyên ngành thông qua

Ngày tháng năm 2004

Lời cảm ơn!

Tôi xin cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Cô giáo hướng dẫn: TS Phạm Hồng Liên Xin cảm ơn sự dạy dỗ nhiệt tình của quí thầy cô giáo thuộc bộ môn Điện tử Viễn thông khoa Điện

- Điện tử, trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh

Xin gởi đến Ba Má lời tri ân, tình yêu thương của Ba Má và gia đình luôn là động lực giúp con vượt qua mọi khó khăn

Cuối cùng xin cảm ơn anh Tôn Thất Thiện, vì nếu không có sự giúp đở quý báu của anh, tôi không thể hoàn thành luận văn này

Xu hướng hội tụ công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin có nhiều ảnh hưởng đến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử dụng, hiệu quả khai thác cao, dễ phát triển… Mạng viễn thông hiện tại với cấu trúc phân tách mỗi dịch vụ là một mạng riêng rẽ đã trở nên lạc hậu so với xu hướng hội tụ đã

nêu NGN - viết tắt của chữ Next Generation Network (Mạng viễn thông thế hệ

sau) - là xu hướng tất yếu của một mạng Viễn Thông tương lai Đây là một

mạng mà cấu trúc có nhiều vấn đề và kỹ thuật hoàn toàn mới so với mạng Viễn Thông truyền thống qua đó tín hiệu thoại và dữ liệu đã được "hội nhập" thành một, đảm bảo cung cấp các loại dịch vụ đa truyền thông "Multimedia" đến với khách hàng

Tâm lõi của mạng viễn thông thế hệ sau nằm ở Softswitch – Công nghệ chuyển mạch mềm mà sự ra đời của nó đã có ảnh hưởng mạnh mẽ đến lĩnh vực khoa học viễn thông Sự biến chuyển từ chuyển mạch dùng phần cứng cồng kềnh, khó nâng cấp với giá thành đắt sang chuyển mạch bằng phần mềm điều khiển đã kích thích các nhà khoa học cũng như các nhà sản xuất đầu tư hàng loạt nghiên cứu để đưa ra thiết bị Softswitch phù hợp, chuẩn bị cho mạng viễn thông thế hệ sau sẽ ra đời trong thời gian rất gần

Việt Nam, với xu thế phát triển và hội nhập, lĩnh vực điện tử - tin học - viễn thông đang có những bước tiến nhanh và mạnh trong việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến trên thế giới nhằm cố gắng rút ngắn khoảng cách với các nước tiên tiến Kế hoạch phát triển viễn thông của Việt Nam tới năm 2010 đã được Chính phủ phê duyệt với mục tiêu đặt ra là xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng mạng lưới viễn thông, tin học quốc gia tiên tiến, hiện đại, hoạt động hiệu quả, an toàn và tin cậy Do đó việc nghiên cứu về mạng viễn thông thế hệ sau – NGN và công nghệ chuyển mạch mềm là hoàn toàn cần thiết

Đề tài tập trung nghiên cứu sâu về công nghệ chuyển mạch mềm (softswitch), cấu trúc mạng viễn thông thế hệ sau, cách xây dựng thiết kế mạng NGN theo nguyên tắc chung và đề xuất mô hình áp dụng cụ thể vào mạng viễn thông tại TP.HCM Các giao thức chuyển mạch mềm là quan trọng nhằm đảm bảo các đặc tính ưu việt của mạng NGN Đề tài cũng đã chứng minh được công

Luận văn được chia thành 8 chương với các nội dung chính như sau:

Chương 1: Đặt vấn đề và tình hình hiện nay

Nêu tình hình mạng viễn thông hiện nay cùng những khuyết điểm của nó Từ đó chỉ ra xu hướng tiến lên mạng viễn thông thế hệ sau là tất yếu Chương này cũng giới thiệu các vấn đề sẽ giải quyết trong đề tài

Chương 2: Mạng viễn thông thế hệ sau

Giới thiệu chi tiết về mạng viễn thông thế hệ sau bao gồm: cấu trúc, đặc điểm, các thành phần chính, các công nghệ sử dụng và cách thức quản lý dịch vụ

Chương 3: QoS và các dịch vụ trong mạng NGN

Vấn đề QoS được phân tích kỹ Đề tài đưa ra các giải pháp nâng cao QoS cho mạng NGN Các dịch vụ mới cũng được giới thiệu và trên cơ sở đó đề tài đề xuất mức thỏa thuận dịch vụ(SLA) áp dụng cho mạng NGN sau này

Chương 4: Công nghệ chuyển mạch mềm

Chương này tập trung nghiên cứu về công nghệ chuyển mạch mềm với sự trình bày về cấu trúc, các giao thức sử dụng Ngoài ra chương này còn phân tích sự ảnh hưởng của công nghệ chuyển mạch mềm đối với mạng viễn thông thế hệ sau và thách thức lớn khi xây dựng tổng đài chuyển mạch mềm

Chương 5: Công nghệ chuyển mạch mềm - Sự thay thế hoàn toàn tổng đài lớp 4 và lớp 5

Ngoài sự góp phần đảm bảo QoS trên mạng NGN như đã đề cập ở chương 3, chương này chứng minh tính ưu việt vượt trội của công nghệ chuyển mạch mềm với các tính chất như độ mềm dẻo, độ tin cậyï và sự kết hợp với hệ thống báo hiệu số 7

Chương 6: Thiết kế mạng viễn thông thế hệ sau

Giới thiệu 6 bước phải làm khi thiết kế mạng viễn thông thế hệ sau dựa trên nền tảng công nghệ chuyển mạch mềm Đề tài cũng đề xuất một phương án

vẫn bảo đảm chất lượng dịch vụ Ngoài ra công nghệ chuyển mạch mềm là công nghệ mới với nhiều giao thức sử dụng, trong đó, giao thức SIP là giao thức quan trọng trong lĩnh vực VoIP Chương này cũng chọn vài kịch bản mô phỏng dùng cho SIP Việc thực hiện mô phỏng đều được thực hiện trên phần mềm Network simulator (ns2) phiên bản 2.1b9a

Kết quả mô phỏng của 7 kịch bản được trình bày và dựa trên đó để phân tích đánh giá

Chương 8: Kết luận và hướng phát triển của đề tài

Mạng viễn thông thế hệ sau cần được hiểu là mạng thế hệ kế tiếp mà không phải là mạng hoàn toàn mới Vì vậy khi xây dựng và phát triển mạng viễn thông thế hệ sau cần chú ý tới vấn đề kết nối mạng NGN với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa Quá trình tiến lên mạng NGN cũng đòi hỏi nhiều thời gian và yêu cầu về chuẩn hóa các công nghệ, giao thức Vì vậy đề tài cũng vạch rõ hướng nghiên cứu tiếp theo trong tương lai

Công nghệ chuyển mạch mềm trong mạng NGN là một công nghệ mới, có khả năng ứng dụng cao trong tương lai Tuy nhiên hiện nay chưa có nhiều tài liệu và tiêu chuẩn về lĩnh vực này Mặt khác do giới hạn về thời gian và phạm

vi luận văn nên đề tài còn có một số thiếu sót Rất mong có sự đóng góp ý kiến thêm từ các thầy cô Chân thành cám ơn

TP Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 04 năm 2004

NGƯỜI THỰC HIỆN

ABSTRACT

The forthcoming trends of network evolution has become one packet

network, called NGN (Next Generation Network), which is proposed as an

convergence of all various networks and can provide multimedia services including voice, data and video NGN is a new communication network architecture, in which all broadband services are provided in one single network

by using softswitch technology

Softswich technology is a powerful feature platform for next generation packet communications including voice, broadband and wireless network Softswitch, the core of NGN, is responsible for lots of functions such as call control, bearer control and call routing In NGN softswitches handle the voice and multimedia calls and control the media gateways to interface the packet network to the PSTN/ISDN networks

This master thesis, named “Softswich technology in the Next Generation

Network”, focuses on the NGN architecture with its layer structure,

characteristics, and components The softswitch technology is also outlined in detail with its structure and protocols Thesis also analyses the effect of softswitch to NGN and the challenges in softwsitch building In order for softswitch to be a virable platform in the telecommunications industry, this thesis will prove that it will meet or exceed the performance parameters of legacy Time Division Multiplexing (TDM) switches Those performance parameters include scalability, reliability, quality of service (QoS), and signaling capabilities

Six steps to migrate to NGN are pointed out Then, one model is proposed for designing NGN in Ho Chi Minh city network

Thesis choses Network simulator version 2 (ns-2) for simulating SIP (Session Initiation Protocol) - based communication and MPLS (Multiprotocol label switching) traffic engineering in NGN

TÓM TẮT

Xu hướng hội tụ công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin có nhiều ảnh hưởng đến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử dụng, hiệu quả khai thác cao, dễ phát triển… Mạng viễn thông hiện tại với cấu trúc phân tách mỗi dịch vụ là một mạng riêng rẽ đã trở nên lạc hậu so với xu hướng hội tụ đã nêu

NGN - viết tắt của chữ Next Generation Network (Mạng viễn thông thế hệ sau) -

là xu hướng tất yếu của một mạng Viễn Thông tương lai Đây là một mạng mà cấu trúc có nhiều vấn đề và kỹ thuật hoàn toàn mới so với mạng Viễn Thông truyền thống qua đó tín hiệu thoại và dữ liệu đã được "hội nhập" thành một, đảm bảo cung cấp các loại dịch vụ đa truyền thông "Multimedia" đến với khách hàng

Tâm lõi của mạng viễn thông thế hệ sau nằm ở Softswitch – Công nghệ chuyển mạch mềm mà sự ra đời của nó đã có ảnh hưởng mạnh mẽ đến lĩnh vực khoa học viễn thông Sự biến chuyển từ chuyển mạch dùng phần cứng cồng kềnh, khó nâng cấp với giá thành đắt sang chuyển mạch bằng phần mềm điều khiển đã kích thích các nhà khoa học cũng như các nhà sản xuất đầu tư hàng loạt nghiên cứu để đưa ra thiết bị Softswitch phù hợp, chuẩn bị cho mạng viễn thông thế hệ sau sẽ ra đời trong thời gian rất gần

Việt Nam, với xu thế phát triển và hội nhập, lĩnh vực điện tử - tin học - viễn thông đang có những bước tiến nhanh và mạnh trong việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến trên thế giới nhằm cố gắng rút ngắn khoảng cách với các nước tiên tiến Kế hoạch phát triển viễn thông của Việt Nam tới năm 2010 đã được Chính phủ phê duyệt với mục tiêu đặt ra là xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng mạng lưới viễn thông, tin học quốc gia tiên tiến, hiện đại, hoạt động hiệu quả, an toàn và tin cậy Do đó việc nghiên cứu về mạng viễn thông thế hệ sau – NGN và công nghệ chuyển mạch mềm là hoàn toàn cần thiết

Đề tài tập trung nghiên cứu sâu về công nghệ chuyển mạch mềm (softswitch), cấu trúc mạng viễn thông thế hệ sau, cách xây dựng thiết kế mạng NGN theo nguyên tắc chung và đề xuất mô hình áp dụng cụ thể vào mạng viễn thông tại TP.HCM Các giao thức chuyển mạch mềm là quan trọng nhằm đảm bảo các đặc tính ưu việt của mạng NGN Đề tài cũng đã chứng minh được công nghệ chuyển mạch mềm hoàn toàn có thể thay thế được công nghệ chuyển mạch hiện nay đang áp dụng ở tổng đài lớp 4 và lớp 5 Do đó các dịch vụ truyền thống không bị mất đi mà còn thêm nhiều dịch vụ mới trên nền tảng băng rộng mạng NGN

Luận văn được chia thành 8 chương với các nội dung chính như sau:

Chương 1: Đặt vấn đề và tình hình hiện nay

Nêu tình hình mạng viễn thông hiện nay cùng những khuyết điểm của nó Từ đó chỉ ra xu hướng tiến lên mạng viễn thông thế hệ sau là tất yếu Chương này cũng giới thiệu các vấn đề sẽ giải quyết trong đề tài

Chương 2: Mạng viễn thông thế hệ sau

Giới thiệu chi tiết về mạng viễn thông thế hệ sau bao gồm: cấu trúc, đặc điểm, các thành phần chính, các công nghệ sử dụng và cách thức quản lý dịch vụ

Chương 3: QoS và các dịch vụ trong mạng NGN

Vấn đề QoS được phân tích kỹ Đề tài đưa ra các giải pháp nâng cao QoS cho mạng NGN Các dịch vụ mới cũng được giới thiệu và trên cơ sở đó đề tài đề xuất mức thỏa thuận dịch vụ(SLA) áp dụng cho mạng NGN sau này

Chương 4: Công nghệ chuyển mạch mềm

Chương này tập trung nghiên cứu về công nghệ chuyển mạch mềm với sự trình bày về cấu trúc, các giao thức sử dụng Ngoài ra chương này còn phân tích sự ảnh hưởng của công nghệ chuyển mạch mềm đối với mạng viễn thông thế hệ sau và thách thức lớn khi xây dựng tổng đài chuyển mạch mềm

Chương 5: Công nghệ chuyển mạch mềm - Sự thay thế hoàn toàn tổng đài lớp 4 và lớp 5

Ngoài sự góp phần đảm bảo QoS trên mạng NGN như đã đề cập ở chương

3, chương này chứng minh tính ưu việt vượt trội của công nghệ chuyển mạch mềm với các tính chất như độ mềm dẻo, độ tin cậyï và sự kết hợp với hệ thống báo hiệu số 7

Chương 6: Thiết kế mạng viễn thông thế hệ sau

Giới thiệu 6 bước phải làm khi thiết kế mạng viễn thông thế hệ sau dựa trên nền tảng công nghệ chuyển mạch mềm Đề tài cũng đề xuất một phương án cụ thể áp dụng vào mạng viễn thông của TP.HCM

Chương 7: Mô hình mô phỏng và phân tích kết quả

Trong mạng viễn thông thế hệ sau, mạng trục được sử dụng là IP/MPLS

Do đó MPLS được chọn để mô phỏng nhằm chứng minh mạng chuyển mạch gói vẫn bảo đảm chất lượng dịch vụ Ngoài ra công nghệ chuyển mạch mềm là công nghệ mới với nhiều giao thức sử dụng, trong đó, giao thức SIP là giao thức quan trọng trong lĩnh vực VoIP Chương này cũng chọn vài kịch bản mô phỏng dùng cho SIP Việc thực hiện mô phỏng đều được thực hiện trên phần mềm Network simulator (ns2) phiên bản 2.1b9a

Kết quả mô phỏng của 7 kịch bản được trình bày và dựa trên đó để phân tích đánh giá

Chương 8: Kết luận và hướng phát triển của đề tài

Mạng viễn thông thế hệ sau cần được hiểu là mạng thế hệ kế tiếp mà không phải là mạng hoàn toàn mới Vì vậy khi xây dựng và phát triển mạng viễn thông thế hệ sau cần chú ý tới vấn đề kết nối mạng NGN với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa Quá trình tiến lên mạng NGN cũng đòi hỏi nhiều thời gian và yêu cầu về chuẩn hóa các công nghệ, giao thức Vì vậy đề tài cũng vạch rõ hướng nghiên cứu tiếp theo trong tương lai

Công nghệ chuyển mạch mềm trong mạng NGN là một công nghệ mới, có khả năng ứng dụng cao trong tương lai Tuy nhiên hiện nay chưa có nhiều tài liệu và tiêu chuẩn về lĩnh vực này Mặt khác do giới hạn về thời gian và phạm vi luận văn nên đề tài còn có một số thiếu sót Rất mong có sự đóng góp ý kiến thêm từ các thầy cô Chân thành cám ơn

TP Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 04 năm 2004

NGƯỜI THỰC HIỆN

PHAN THANH HÀO

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ TÌNH HÌNH HIỆN NAY 1

1.1 TÌNHHÌNHMẠNGVIỄNTHÔNGHIỆNNAY 1

1.1.1 Cấu trúc của mạng viễn thông hiện tại 1

1.1.2 Sự chuyên môn hóa 2

1.1.3 Hạn chế 3

1.2 XUHƯỚNGTIẾNLÊNMẠNGVIỄNTHÔNGTHẾHỆSAU–NGN

4

1.2.1 Xu hướng phát triển công nghệ của mạng 5

1.2.2 Những động lực kích thích sự hội tụ giữa mạng thoại và dữ liệu 7

1.3 MẠNGVIỄNTHÔNGTHẾHỆSAU–NGN 8

1.3.1 Sử dụng công nghệ softswitch 8

1.3.2 Mạng hội tụ 10

1.3.3 Mạng băng thông rộng cung cấp đa dịch vụ 11

1.4 VẤNĐỀĐẶTRATRONGĐỀTÀI 13

1.5 HƯỚNGGIẢIQUYẾTVẤNĐỀVÀCẤUTRÚCĐỀTÀI 14

1.5.1 Nghiên cứu mạng NGN 14

1.5.2 Công nghệ chuyển mạch mềm 14

1.5.3 Thiết kế mạng NGN – áp dụng cụ thể vào mô hình mạng cho TP.HCM15 CHƯƠNG 2: MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU – NGN 17

2.1 CẤUTRÚCMẠNGNGN 17

2.1.1 Phân lớp theo góc độ chức năng 18

2.1.2 Phân lớp theo góc độ vật lý 20

2.2 CÁCTHÀNHPHẦNCƠBẢNTRONGMẠNGNGN 22

2.3 CÁCĐẶCĐIỂMCỦAMẠNGNGN 25

2.3.1 Sự độc lập về giao thức 25

2.3.2 Độ tin cậy và tính hồi phục (Reliability and Resilience) 26

2.3.3 Khả năng điều khiển (Controllability) 28

2.3.4 Khả năng lập trình (programmability) 28

2.3.5 Khả năng mở rộng (Scalability) 29

2.4 CÁCCÔNGNGHỆSỬDỤNGTRONGMẠNGNGN 29

2.4.1 Giao thức Internet – Internet Protocol (IP) 30

2.4.1.1 Điện thoại IP - IP telephony 30

2.4.1.2 Giao thức 31

2.4.2 Mode truyền bất đồng bộ – Asynchronous Transfer Mode (ATM) 32

2.4.2.1 Các loại lưu lượng ATM 33

2.4.2.2 Các mặt hạn chế 33

CHƯƠNG 3: QoS VÀ DỊCH VỤ TRONG MẠNG NGN 35

3.1CHẤTLƯỢNGDỊCHVỤ-QUALITYOFSERVICE(QOS) 35

3.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến QoS 35

3.1.2 Nâng cao QoS cho các bộ định tuyến (router) và cổng (gateway) 36

3.1.3 Giải pháp tăng chất lượng dịch vụ (QoS) trên mạng 37

3.1.3.1 Giao thức thiết lập dự trữ tài nguyên (RSVP) 38

3.1.3.2 Dịch vụ phân biệt – Differentiated Service (DiffServ) 39

3.1.3.3 MPLS trên mạng IP 41

3.1.3.4 Kỹ thuật lưu lượng MPLS – MPLS Traffic Engineering 45

3.2 DỊCHVỤCỦANGN 46

3.2.1 Các dịch vụ đặc trưng của NGN 46

3.2.2 Kiến trúc dịch vụ mạng NGN 49

3.2.2.1 Cấu trúc lớp (Architecture Layer) 49

2.4.2.2 Giao diện dịch vụ mở – Open Service Interface/API 49

3.3 THỎATHUẬNMỨCDỊCHVỤ–SERVICELEVELAGREEMENT (SLA) 50

3.3.1 Giới thiệu SLA 50

3.3.2 Thỏa thuận mức dịch vụ – SLA 51

3.3.2.1 Định nghĩa 51

3.3.2.2 Phân loại SLA 51

3.3.3 Các tham số mức dịch vụ 52

3.3.3.1 Dịch vụ và các tham số SLS 53

3.3.3.2 Ánh xạ các tham số SLS đến dịch vụ 54

3.3.4 Phân loại dịch vụ – Service Classification 54

3.3.5 Những thách thức chính trong quản lý SLA 57

CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM (SOFTSWITCH) 58

4.1 TỔNGQUAN 58

4.1.1 Công nghệ chuyển mạch kênh (circuit switching technology) 58

4.1.2 Công nghệ chuyển mạch gói (packet switching technology) 60

4.1.3 Xu hướng tiến lên công nghệ chuyển mạch mềm 60

4.2 CẤUTRÚCCỦACHUYỂNMẠCHMỀM 62

4.3 CÁCTHÀNHPHẦNCHÍNHTRONGMẠNGDỰATRÊNCHUYỂN MẠCHMỀM 64

4.3.1 Bộ điều khiển cổng truyền thông – Media Gateway Controller (MGC) 65

4.3.2 Cổng báo hiệu – Signalling Gateway (SG) 68

4.3.3 Cổng truyền thông – Media Gateway (MG) 69

4.3.4 Máy chủ truyền thông – Media Server (MS) 71

4.3.5 Máy chủ cung cấp chức năng – Feature Server (FS) 72

4.4 CÁCGIAOTHỨC 73

4.4.1 Megaco/H.248 74

4.4.2 BICC (Bearer Independent Call Control) 75

4.4.3 SIP 77

4.4.4 H.323 - Các hệ thống truyền thông đa phương tiện trên cơ sở chuyển mạch gói 78

4.4.5 MGCP: Media Gateway Control Protocol 79

4.5 ẢNHHƯỞNGCỦACHUYỂNMẠCHMỀMĐỐIVỚIMẠNGNGN

80

4.6 CÁCTHÁCHTHỨCKHIXÂYDỰNGCHUYỂNMẠCHMỀM 83

4.6.1 Nhiều giao thức truy xuất khác nhau 83

4.6.2 Định thông số đường truyền – Bearer setup 84

4.6.3 Thiết bị cuối thông minh và thiết bị cuối không thông minh (Intelligent Vs Dumb Terminal) 84

4.6.4 Hổ trợ dịch vụ luận lý tích hợp và từ xa (Embedded and Remote Service Logic) 85

4.6.5 Hỗ trợ nhiều thành phần/chức năng khác nhau 86

4.6.6 Nhiều đặc tính khác nhau 86

CHƯƠNG 5: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM - SỰ THAY THẾ CHUYỂN MẠCH LỚP 4 VÀ LỚP 5 87

5.1 CHUYỂNMẠCHMỀM:MỀMDẺO(SCALABILITY)HƠNTỔNG ĐÀICHUYỂNMẠCHLỚP4VÀLỚP5 87

5.1.1 Tính mềm dẻo (scalability) 87

5.1.2 Tính tăng cường (Scaling Up) 87

5.1.3 Tính giảm nhỏ (Scaling down) 89

5.2 ĐỘTINCẬY(REALIABLITY) 91

5.2.1 Thế nào là độ tin cậy? 91

5.2.2 Làm thế nào đạt được năm số 9 cho chuyển mạch mềm 92

5.2.3 Các tham số kỹ thuật cho độ tin cậy của softswitch 94

5.3 HỆTHỐNGBÁOHIỆUSỐ7(SS7)VÀCHUYỂNMẠCHMỀM 95

5.3.1 Làm việc giữa mạng SS7 và VoIP 96

5.3.2 Báo hiệu trong các mạng VoIP 96

5.3.3 Phối hợp làm việc giữa SS7 với SIP và H.323 97

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU 100

6.1 CÁCBƯỚCTHỰCHIỆN 100

Bước 1 - Mạng PSTN dùng cho truy xuất thoại và internet 101

Bước 2 - Sự hợp nhất trong mạng PSTN 102

Bước 3 - Thoại qua trung kế gói – voice-over-packet trunking 103

Bước 4: Thoại qua truy xuất gói – voice-over-packet access 105

Bước 5 - Truyền thông đa phương tiện – multimedia 106

Bước 6: Tiến đến hoàn thành mạng NGN 107

6.2 MẠNGNGNCHOTP.HỒCHÍMINH 109

CHƯƠNG 7: MÔ HÌNH MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 113

7.1GIỚITHIỆU 113

7.2MÔPHỎNGKỸTHUẬTMPLSBẰNGNS-2 115

7.3 MÔHÌNHMÔPHỎNG 117

7.4CÁCKỊCHBẢNMÔPHỎNG 118

7.4.1 Kịch bản 1: Định tuyến đích cơ bản - Destination-based Routing (DBR) .118

7.4.2 Kịch bản 2: Tuyến chuyển mạch nhãn tường minh (ER-LSP) và tuyến chuyển mạch nhãn ràng buộc (CR-LSP) 122

7.4.3 Kịch bản 3: Định tuyến cơ sở ràng buộc (Constraint-based Routing - CBR) 125

7.4.4 Kịch bản 4: Định tuyến cơ sở ràng buộc với quyền ưu tiên chiếm trước .128

7.4.5 Kịch bản 5: Định tuyến chất lượng dịch vụ (QoS routing - QoSR) với định tuyến tường minh .131

7.4.6 Kịch bản 6: Định tuyến chất lượng dịch vụ (QoSR) với định tuyến ràng buộc cơ sở (CBR) 133

7.4.7 Kịch bản 7: Khôi phục và tái định tuyến đường dẫn 135

CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 138

TÀI LIỆU THAM KHẢO 140

PHỤ LỤC A 142

BÀI BÁO ĐĂNG TRÊN PCWORD VIỆT NAM SỐ RA THÁNG 04/2004 142

PHỤ LỤC B 145

GIẢI PHÁP CỦA CÁC HÃNG 145

1 ERICSSON 145

2. GIẢI PHÁP CỦA ALCATEL 147

3.SIEMENS 148

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1: Phân cấp hệ thống chuyển mạch 1

Hình 1.2: Các xu hướng phát triển trong công nghệ mạng 6

Hình 1.3: Xu hướng phát triển của mạng và dịch vụ 7

Hình 1.4: Mô hình mạng dựa trên khái niệm về NGN 9

Hình 1.5: Mạng hội tụ NGN 11

Hình 1.6: Thế giới thực của mạng viễn thông 12

Hình 2.1: Cấu trúc lớp mạng NGN 19

Hình 2.2 : Kiến trúc mạng NGN 20

Hình 2.3: Sự kết nối đa dịch vụ của biên thông minh NGN 22

Hình 2.4: Cấu trúc lớp và các thành phần chính trong mạng NGN 23

Hình 2.5: Các thành phần chính trong mạng NGN 24

Hình 2.6: Mạng tích hợp NGN 25

Hình 2.7: Biểu đồ đơn giản hóa sự chồng lấp giữa các mạng IP và chuyển mạch kênh cho thấy sự tăng đôi các tài nguyên 26

Hình 3.1: Cơ chế RSVP 39

Hình 3.2: Mạng MPLS tiêu biểu 43

Hình 3.3: Một vài dịch vụ NGN điển hình 47

Hình 3.4: Điều khiển trong mạng NGN 49

Hình 3.5: Cấu trúc lớp/Giao diện dịch vụ mở 50

Hình 3.6: Lớp SLA 52

Hình 4.1: Công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói 61

Hình 4.2: So sánh tổng đài điện thoại hiện tại với tổng đài Softswitch 64

Hình 4.3: Các thành phần chính trong mạng softswitch 66

Hình 4.4: Sơ đồ các giao thức 74

Hình 4.5: Sơ đồ điều khiển MG của Megaco/H.248 75

Hình 4.6: Báo hiệu BICC trong mạng liên kết NGN và PSTN 76

Hình 4.7: SIP trong mạng NGN 77

Hình 4.8: Các giao thức chính trong H.323 79

Hình 4.9: Sơ đồ kết nối Softswitch cung cấp đa dịch vụ 82

Hình 4.10: Vị trí softswitch trong mạng viễn thông 82

Hình 5.1: Mạng PSTN và sự liên quan đến chuyển mạch lớp 4 và lớp 5 88

Hình 5.2: Cổng VoIP thay thế chuyển mạch lớp 4 89

Hình 5.3: Điện thoại IP và chuyển mạch mềm thay thế tổng đài lớp 5 90

Hình 5.4: Kết nối báo hiệu giữa mạng IP với PSTN với SS7 96

Hình 5.5: Phối hợp giữa H.323 và SS7 98

Hình 5.6: Chuyển mạch mềm và SS7 99

Hình 6.1: Mạng PSTN hiện tại 101

Hình 6.2: Sự hợp nhất trong mạng PSTN 102

Hình 6.3: Thoại qua trung kế gói 104

Hình 6.4: Truy xuất thoại trên chuyển mạch gói 105

Hình 6.5: Truyền thông đa phương tiện 107

Hình 6.6: Mạng NGN đầy đủ 108

Hình 6.7: Mô hình mạng hiện tại TP Hồ Chí Minh 109

Hình 6.8: Cấu trúc mạng dịch vụ trên nền IP 112

Hình 7.1: Kiểu định dạng tập tin vết 114

Hình 7.2: Mô hình nguyên lý của MNS 115

Hình 7.3: Các lớp dịch vụ trong MNS 117

Hình 7.4: Mô hình mô phỏng mạng trục NGN 118

Hình 7.5: RT1, HBT, SBT truyền trên đường ngắn nhất 119

Hình 7.6: Giải thuật tìm đường ngắn nhất với sự mất gói ở bộ định tuyến ngõ vào 120

Hình 7.7: Giản đồ thời gian-băng thông ở các đích lưu lượng 120

Hình 7.8: Giản đồ trễ gói của giải thuật tìm đường ngắn nhất 121

Hình 7.9: RT1, HBT, SBT truyền trên tuyến tường minh 1 2 5 123

Hình 7.10: RT2, RT1, HBT, SBT truyền trên tuyến tường minh 1 2 5 123

Hình 7.11: Giản đồ thời gian-băng thông ở các đích lưu lượng 124

Hình 7.12: Giản đồ thời gian trễ gói kịch bản 2 124

Hình 7.13: Hai tuyến chuyển mạch nhãn ràng buộc cơ sở 1 2 5 và 1 3 5 126 Hình 7.14: Giản đồ thời gian-băng thông ở các đích lưu lượng 127

Hình 7.15: Giản đồ thời gian trễ gói kịch bản 3 127

Hình 7.16: Ba nguồn RT1, HBT, SBT cùng truyền trên tuyến 1 2 5 129

Hình 7.17: Bốn nguồn lưu lượng độ ưu tiên khác nhau truyền trên tuyến 1 2->5 130

Hình 7.18: Giản đồ thời gian-băng thông tại các đích lưu lượng 130

Hình 7.19: Giản đồ trễ gói kịch bản 4 131

Hình 7.20: Giản đồ thời gian QoSR-ER tại các đích lưu lượng 132

Hình 7.21: Giản đồ thời gian trễ gói QoSR-ER 133

Hình 7.22: Giản đồ thời gian QoSR CR-LSP tại các đích lưu lượng 134

Hình 7.23: Giản đồ thời gian trễ gói kịch bản 6 135

Hình 7.24: Mô hình mạng bị gián đoạn từ LSR2 đến LER5 136

Hình 7.25: Giản đồ thời gian và băng thông tại đích lưu lượng 136

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 3.1: Các yếu tố ảnh hưởng đến QoS 36

Bảng 3.2: Thỏa thuận SLA giữa bên cung cấp và sử dụng dịch vụ 51

Bảng 3.3: Danh sách các dịch vụ 53

Bảng 3.4: Danh sách các tham số SLS 53

Bảng 3.5: Ánh xạ giữa dịch vụ và các tham số SLS 54

Bảng 3.6: Phân lớp theo 3GPP 55

Bảng 3.7: Phân loại theo Aquila 56

Bảng 3.8: Phân loại theo Tiphon 56

Bảng 3.9: Phân loại tổng hợp 57

Bảng 4.1: So sánh các giao thức VoIP trong NGN 80

Bảng 5.1: Biểu diễn các thuật ngữ về tính sẵn sàng 91

Bảng 5.2: Thống kê tính không sẵn sàng 92

Bảng 5.3: Các tham số downtime GR-1110 95

Bảng 6.1: Ước lượng dung lượng một số Đài 111

Bảng 7.1: Các tham số lưu lượng kịch bản 1 121

Bảng 7.2: Các tham số lưu lượng kịch bản 2 125

Bảng 7.3: Các tham số lưu lượng kịch bản 3 127

Bảng 7.4: Các tham số lưu lượng kịch bản 4 131

Bảng 7.5: Các tham số lưu lượng kịch bản 5 133

Bảng 7.6 Các tham số lưu lượng kịch bản 6 135

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt

ADSL Asymetric digital subscriber line Đường dây thuê bao số không đối xứng

AG(AGW) Access Gateway Cổng truy xuất

ApGW Application Gateway Cổng thiết bị ứng dụng

API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng

ATM Asynchronous Transfer Mode Mode truy nhập bất đồng bộ

BAS Broadband Access Server Máy chủ truy xuất băng rộng

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên

BICC Bearer Independent Call ControlGiao thức điều khiển cuộc gọi độc lập đường truyền

BT Best-effort Traffic Lưu lượng cố gắng tối đa

CAC Connection Admission Control Điều khiển truy nhâp kết nối

CAS Channel Associated Signalling Kênh báo hiệu kết hợp

CATV Cable Television Truyền hình cáp

CBQ Class Based Queuing Hàng đợi phân lớp

CDMA Code Division Multiple Access Truy xuất đa kênh theo mã

CDR Call Detail Record Bản tin ghi chi tiết cuộc gọi

CL Connectionless Operation Hoạt động không kết nối

CLEC Competitive LEC Công ty chuyển mạch nội hạt cạnh tranh

CO Connection Oriented Operation Hoạt động kết nối định hướng

CR-LDP Constraint-based routed – label distribution protocol Giao thức phân bố nhãn định tuyến ràng buộc cơ sở

DBR Destination-based Routing Giao thức đích cơ sở

DCS Digital Cellular Switch Chuyển mạch tế bào số

DiffServ Differentiated Service Dịch vụ phân biệt

DSCP Differentiated Service Code poit Mã điểm dịch vụ phân biệt

DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số

DSLAM DSL Access Multiplexer Bộ ghép kênh truy cập DSL

DSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tín hiệu số

DTMF Dual - Tone Multiple Frequency Xung kép đa tần số

DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng nén

ER-LSP Explicit Routing - Label Switched Path Tuyến chuyển mạch nhãn tường minh

ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện nghiên cứu các tiêu chuẩn về viễn thông của Châu Aâu

FEC Forwarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tương đương

FSO Free Space Optical Kỹ thuật mạng quang không gian tự do

FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến theo gói chung

GSM Global System for Mobility Hệ thống thông tin di động toàn cầu

HBT High priority Best-effort Traffic Lưu lượng cố gắng tối đa ưu tiên cao

IAD Intergrated Access Device Thiết bị truy xuất tích hợp

IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức nghiên cứu kỹ thuật Internet

IN Intelligent Network Mạng thông minh

INAP Intelligent Network Application Protocol Giao thức ứng dụng mạng thông minh

IntServ Intergrated Service Dịch vụ tích hợp

iPAS GW Internet Personal Access System GW Cổng hệ thống truy xuất cá nhân theo chuẩn Internet ISDN Intergrated Service Digital Network Mạng liên kết số đa dịch vụ

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ISUP Intergrated Service Digital Network User Part (SS7) ISDN phần người sử dụng

ITU International Telecommunication Union Hiệp hội viễn thông quốc tế

ITU – T

International Telecommunication Union – Telecommunications

Standazation Sector

Hiệp hội viễn thông quốc tế - Bộ phận tiêu chuẩn truyền thông

LANE LAN Emulation Mô phỏng mạng LAN

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bố nhãn

LEC Local Exchange Carrier Công ty chuyển mạch nội hạt

LER Label Edge Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn biên

LEx Local Exchange Tổng đài nội hạt (lớp 5)

LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn

MAC Medium Access Control Điều khiển truy xuất trung gian

MAC Media Access Control Điều khiển truy xuất đa phương tiện

MAN Metropolitan Area Network Mạng khu vực đô thị

Megaco/H.248 Media gateway controller Giao thức điều khiển cổng truyền thông

MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển cổng truyền thông

MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng truyển thông

MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MTP Message Transfer Part Phần truyền tải bản tin

NAS Network Access System Hệ thống truy xuất mạng

NEBS Network Equipment Building Standard Các tiêu chuẩn xây dựng thiết bị mạng

NGN Next Generation Network Mạng viễn thông thông thế hệ sau

NIU Network Interface Unit Đơn vị giao tiếp mạng

OSI Open Service Interface Giao diện dịch vụ mở

OSI Open System Interconnection Kết nối hệ thống mở

OSPF Open Shortest Path First Tuyến ngắn nhất mở đầu

OSS Operational Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động

OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang

Packet-based optical core Mạng lõi chuyển mạch gói

PBX Private Branch Exchange Tổng đài chuyển mạch nhánh

PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu chuyển mạch gói

POTS Plain Old Telephone System Các dịch vụ điện thoại đơn giản

PPA Packet Phone Adapter Bộ thích ứng điện thoại gói

PPC Packet Processing Complex Xử lý gói phức hợp

PSDN Public Switched Data Network Mạng chuyển mạch dữ liệu công cộng

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

RSVP Resource ReSerVation Protocol Giao thức dự trữ tài nguyên

RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực

RTP Real Time transport Protocol Giao thức chuyển tải thời gian thực

SAP Service Access Point Điểm truy cập dịch vụ

SBT Simple Best-effort Traffic Lưu lượng cố gắng tối đa đơn

SCCP Signaling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu

SCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ

SCTP Stream Control Transmission Protocol Giao thức điều khiển luồng

SDH Synchronous Digital Hierrachy Hệ thống phân cấp số đồng bộ

SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên

SIGTRAN Signaling Transport Giao thức truyền báo hiệu

SIP Session Initiative Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SIP-T SIP for Telephony Giao thức SIP dùng cho thoại

SLA Service Level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ

SLS Service level Specification Tham số mức dịch vụ

SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

SPOF Single Point of Failure Điểm hư hỏng

SS7 Signaling System No 7 Hệ thống báo hiệu số 7

STM Synchronous Transfer Mode Mode truyền đồng bộ

STP Signaling Transfer Point Điểm truyền báo hiệu

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền thông

TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian

TDMA Time Division Multiple Access Truy xuất đa kênh theo thời gian

TEx Transit Exchange Tổng đài quá giang (lớp 4)

UBR Unspecified Bit Rate Tốc độ bit không xác định

UDP User Datagram Protocol Giao thức dữ liệu người sử dụng

VLAN Virtual LAN Mạng cục bộ ảo

VoDSL Voice over DSL Thoại trên DSL

VoIP Voice Over IP Thoại trên IP

VoP Voice Over Packet Thoại trên chuyển mạch gói

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng

WLL Wrieless Local Loop Hệ thống mạch vòng thuê bao vô tuyến

CHƯƠNG 1:

ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ TÌNH HÌNH HIỆN NAY

1.1 TÌNH HÌNH MẠNG VIỄN THÔNG HIỆN NAY

1.1.1 Cấu trúc của mạng viễn thông hiện tại

Về mặt cấu trúc mạng, mạng viễn thông có thể chia thành 5 lớp (class): từ lớp 1 (class 1) đến lớp 5 (class 5) Tìm hiểu một tuyến đường đi qua mạng cho một cuộc gọi đường dài theo sự phân cấp tương tự trên hình 1.1 Sau khi các cuộc gọi khởi tạo từ trạm chuyển mạch lớp 5, tuyến đường được tìm kiếm qua lớp 4 tới lớp 3, lớp 2 và lớp 1 Ngoài ra còn có các cổng (gateway) quốc tế (mở rộng của tổng đài lớp 1) nơi tổng đài trung tâm gọi tới để thực hiện hoàn tất các cuộc gọi đi quốc tế qua cáp, vệ tinh hoặc viba

Hình 1.1: Phân cấp hệ thống chuyển mạch

Tổng đài cổng quốc tế Lớp

Các lớp có chức năng như sau:

- Tổng đài nội hạt (lớp 5): còn được gọi là trạm cuối (EO: End Office) Nó

giao tiếp trực tiếp với các thuê bao và đấu nối tới tổng đài liên tỉnh (Toll) qua các đường trung kế Nó ghi lại thông tin tính cước thuê bao

- Tổng đài chuyển tiếp và liên đài (lớp 4): Hầu hết tất cả các tổng đài lớp 5

đều đấu nối tới tổng đài chuyển tiếp Các tổng đài chuyển tiếp chuyển các lưu lượng trung kế tới tổng đài liên tỉnh cấp cao hơn Các dịch vụ khai thác đường dài có thể cung cấp bởi các tổng đài này

- Tổng đài liên tỉnh sơ cấp (lớp 3): Tổng đài liên tỉnh sơ cấp có thể trực tiếp

phục vụ các lớp tổng đài lớp 4 và tổng đài lớp 5 tùy thuộc vào việc triển khai các đường trung kế Nói cách khác, nếu trong điều kiện bình thường các đường trung kế đã sử dụng hết, thì lưu lượng từ các lớp tổng đài thấp hơn có thể truyền thẳng đến lớp 3 Các tổng đài lớp 3 có khả năng lưu trữ, sửa đổi, tiền biên dịch, biên dịch hoặc biến đổi mã tín hiệu số nhận được và tìm các hướng đạt hiệu quả cao nhất tới các tổng đài cấp cao hơn

- Tổng đài liên vùng (lớp 2): Có chức năng như một trung tâm chuyển mạch

liên tỉnh và có thể nằm trong lớp các tổng đài lớp 1

- Tổng đài liên miền (lớp 1): Có chức năng như một trung tâm chuyển mạch

liên tỉnh và có thể nằm trong lớp các tổng đài cổng quốc tế

- Tổng đài quốc tế : Các tổng đài này truy nhập trực tiếp tới các tổng đài

cổng quốc tế của các nước khác Chúng còn cung cấp trợ giúp khai thác quốc tế

Ưu điểm của mạng phân cấp là nó cung cấp cách chọn tuyến có hiệu quả qua mạng Nhược điểm là nếu các tổng đài liên tỉnh, miền, vùng có sự cố thì một vùng rộng lớn sẽ bị cách ly Tuy có một vài hướng dự phòng thay thế đã được thiết kế sẵn nhưng chúng không thể tải đủ dịch vụ

1.1.2 Sự chuyên môn hóa

Các mạng viễn thông hiện tại đã được ấn định rõ nhiệm vụ bởi sự chuyên môn hóa Có nghĩa là với mỗi dịch vụ viễn thông riêng biệt thì ít nhất có một mạng dùng để vận chuyển dịch vụ này Có thể lấy một vài ví dụ về những mạng công cộng đang tồn tại:

- Dịch vụ điện thoại thông thường POTS được vận chuyển qua những mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN Mạng PSTN bao gồm các chuyển mạch lớn, tập trung, do một hãng độc quyền sở hữu với các modul chuyển mạch từ xa và các phần tử vành đai số Mạng PSTN là một mạng với độ trễ thấp, băng thông cố định Mạng này sử dụng cáp (mạng hữu

tuyến) và được phổ biến khắp nơi, cung cấp cho khách hàng của nó có thể trao đổi âm thoại hai chiều

- Dịch vụ điện thoại di động là một bước tiến của ngành viễn thông do người dùng có thể sử dụng dịch vụ trong phạm vi vùng phủ sóng (theo cấu trúc tế bào – cell) mà không cần dùng cáp liên kết Thông tin này được gọi là thông tin vô tuyến Mạng vô tuyến dựa trên công nghệ GSM, CDMA và mới đây đã có GPRS, iPAS

- Mạng số liệu chuyển mạch gói PSDN cơ bản dựa trên chuyển mạch gói, nó cung cấp nhiều dịch vụ dữ liệu linh động Đó là mạng có độ trễ thay đổi và băng thông cũng thay đổi, nó không bảo đảm chất lượng dịch vụ (QoS) Thông thường mạng PSDN dùng thủ tục X.25 để vận chuyển dữ liệu máy tính Ở một số nhỏ quốc gia thì dùng mạng dữ liệu chuyển mạch kênh (Circuit Switched Data Network – CSDN) dựa trên thủ tục X.21 để vận chuyển dữ liệu máy tính

- Tín hiệu truyền hình có thể vận chuyển theo ba cách: truyền rộng rãi qua sóng vô tuyến dùng anten mặt đất, bằng mạng cáp đồng trục hoặc qua một vệ tinh

- Trong phạm vi riêng biệt, người ta thường dùng mạng cục bộ (mạng LAN) để trao đổi dữ liệu giữa các máy vi tính trong phạm vi vật lý nhỏ, ví dụ: một trường đại học, một công ty…

Nói chung mỗi mạng này được thiết kế một cách đặc biệt cho những dịch vụ đặc thù và chúng thường không thể vận chuyển những dịch vụ khác Ví dụ, những mạng truyền hình CATV (Community Antenna TV) thì không được phép truyền POTS; hoặc những mạng PSTN thì không thể vận chuyển những tín hiệu truyền hình; hoặc sự truyền tín hiệu thoại qua một mạng PSDN X.25 là một điều còn phải bàn cãi bởi vì sự trì hoãn quá lớn giữa 2 đầu cuối không phù hợp cho dịch vụ thoại là một dịch vụ cần thời gian thực

Chỉ trong một số trường hợp đặc biệt và giới hạn, một mạng được thiết kế ban đầu phục vụ cho một dịch vụ có thể dùng để truyền một dịch vụ khác Ví dụ mạng PSTN có khả năng vận chuyển dữ liệu máy tính nếu có 2 modem ở cả 2 thiết bị đầu cuối Tuy nhiên vẫn có khuyết điểm là giới hạn về tốc độ, thường là thấp và không ổn định

1.1.3 Hạn chế

Một hệ quả quan trọng của sự chuyên môn hóa dịch vụ trong mạng viễn thông đó là sự tồn tại một số lớn những mạng độc lập trên khắp thế giới và mỗi mạng có riêng những yêu cầu về thiết kế, sản xuất và bảo trì khác nhau Thêm vào đó, kích cỡ của mỗi mạng phải được thực hiện cho mỗi kiểu dịch vụ riêng

Ngay cả nếu tài nguyên trên một mạng đã sẵn sàng, còn dư, chúng cũng không thể được dùng cho kiểu dịch vụ khác Ví dụ, giờ cao điểm của mạng điện thoại là

09 giờ sáng và 3 giờ chiều, ngược lại giờ cao điểm của mạng truyền hình là vào buổi tối Vì sự chia xẻ tài nguyên không thể thực hiện được, nên mỗi mạng phải được thiết kế với một kích cỡ sao cho có thể đáp ứng được trong những điều kiện lưu thông của mạng lớn nhất đó là vào những giờ cao điểm

Từ những ví dụ trên ta có thể thấy rằng những mạng viễn thông ngày nay rất chuyên môn hoá và có một số yếu điểm sau:

• Sự phụ thuộc vào dịch vụ

Mỗi mạng chỉ có khả năng vận chuyển một dịch vụ hoặc một kiểu thông tin đặc biệt mà nó được thiết kế cho mục đích đó Chỉ có một số giới hạn những trường hợp có thể thích ứng cho những loại dịch vụ khác nhưng phải có những thiết bị bổ sung (như modem) và với một sự kém hiệu quả trong việc sử dụng tài nguyên của mạng

• Tính không mềm dẻo

Sự tiến bộ trong kỹ thuật công nghệ viễn thông xảy ra với tốc độ vũ bảo Kéo theo sự thay đổi những yêu cầu của dịch vụ đối với mạng Trong tương lai, những dịch vụ mới với những yêu cầu chưa biết trước sẽ xuất hiện Vì vậy, một mạng chuyên môn hóa sẽ có những khó khăn lớn trong việc thích ứng với những thay đổi hoặc với những yêu cầu của dịch vụ mới trong tương lai

• Sự kém hiệu suất

Những tài nguyên bên trong của một mạng này không thể được sử dụng cho những mạng khác Đây là một sự kém hiệu quả trong việc sử dụng tài nguyên trên mạng

Với những mặt yếu kém này, các dịch vụ mới khó phát triển được trên mạng, gây khó khăn cho người dùng và các nhà cung cấp dịch vụ mất dần thị phần trên thị trường thế giới

Đồng thời chính những khuyết điểm này cùng với sự tiến bộ nhanh chóng của kỹ thuật công nghệ và những đòi hỏi không ngừng của người sử dụng đã là động lực hướng mạng viễn thông tiến tới mạng NGN

1.2 XU HƯỚNG TIẾN LÊN MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU – NGN

Sự thay đổi nhanh chóng trong kỹ thuật vi điện tử, phần mềm, lượng tử ánh

góp phần khác bao gồm sự bãi bỏ các qui định trong thị trường viễn thông trên phạm vi toàn cầu, sự yêu cầu cải tiến không ngừng của mạng công cộng đối với các dịch vụ viễn thông, việc giảm chi phí của các thiết bị đầu cuối, xu hướng chuyển đổi từ các mạng tương tự sang các mạng số, sự gia tăng cạnh tranh giữa các nhà cung cấp dịch vụ và nhu cầu các dịch vụ phân biệt (differentiated services) Áp lực về tốc độ cao, dịch vụ dữ liệu dung lượng lớn là nguyên nhân chuyển kiến trúc của mạng đi về hướng mạng chuyển mạch gói

Hướng phát triển của mạng viễn thông hiện tại đi theo hai hướng chính: xu hướng phát triển công nghệ của mạng và xu hướng hội tụ thoại và dữ liệu

1.2.1 Xu hướng phát triển công nghệ của mạng

Xu hướng hội tụ công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin có nhiều ảnh hưởng đến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử dụng, hiệu quả khai thác cao, dể phát triển… Để đáp ứng các yêu cầu này một số nhà sản xuất thiết bị viễn thông và một số tổ chức nghiên cứu về viễn thông đã đưa ra ý tưởng và mô hình về mạng viễn thông thế hệ sau – Next Generation Network (NGN)

Trong quá trình phát triển, các động lực thúc đẩy sự tiến bộ của kỹ thuật viễn thông là:

- Công nghệ điện tử với sự tích hợp ngày càng cao của các vi mạch

- Sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật số

- Sự kết hợp giữa truyền thông và tin học, các phần mềm hoạt động ngày càng hiệu quả

- Công nghệ quang làm tăng khả năng tốc độ truyền tin với chất lượng cao và chi phí thấp

Với sự gia tăng cả về số lượng lẫn chất lượng của các nhu cầu dịch vụ ngày càng phức tạp từ phía người sử dụng đã kích thích sự phát triển nhanh chóng của thị trường công nghệ viễn thông – điện tử – tin học

Những xu hướng phát triển công nghệ đã và đang tiếp cận nhau, đan xen lẫn nhau cho phép thỏa mãn tốt hơn các yêu cầu của khách hàng trong tương lai Thị trường viễn thông thế giới đang đứng trước xu thế cạnh tranh và phát triển hướng tới mạng viễn thông hội tụ toàn cầu tạo ra khả năng kết nối đa dịch vụ trên phạm vi toàn thế giới

Xu hướng phát triển công nghệ điện tử – viễn thông – tin học ngày nay trên thế giới được tổ chức ITU thể hiện một cách tổng quát như hình 1.2 dưới đây mà qua đó các dịch vụ thông tin được chia thành hai xu hướng:

- Hoạt động kết nối định hướng – Connection Oriented Operation (CO)

- Hoạt động không kết nối – Connectionless Operation (CL)

Hình 1.2: Các xu hướng phát triển trong công nghệ mạng

Kết nối định hướng: Các cuộc gọi trong mạng viễn thông, PSTN, ISDN là

các hoạt động kết nối định hướng, các cuộc gọi được thực hiện với trình tự: quay số – xác lập kết nối – gởi và nhận thông tin – kết thúc Với chất lượng mạng tốt, các hoạt động kết nối định hướng luôn bảo đảm chất lượng dịch vụ thông tin Công nghệ ATM phát triển cho phép phát triển các dịch vụ băng rộng và nâng cao chất lượng dịch vụ

Không kết nối: Khác với các cuộc gọi quay số trực tiếp theo phương thức

kết nối định hướng, các hoạt động thông tin liên lạc dựa trên giao thức IP như việc truy nhập Internet không yêu cầu việc xác lập trước các kết nối, vì vậy chất lượng dịch vụ có thể không bảo đảm Tuy nhiên do tính đơn giản, tiện lợi, chi phí thấp, các dịch vụ thông tin theo phương thức hoạt động không kết nối phát triển theo hướng nâng cao chất lượng dịch vụ và tiến tới cạnh tranh các dịch vụ thông tin theo phương thức kết nối định hướng

Hai xu hướng phát triển này dần tiệm cận và hội tụ với nhau tiến tới ra đời công nghệ ATM/IP

Sự phát triển mạnh mẽ của nhu cầu dịch vụ và các công nghệ mới tác động trực tiếp đến sự phát triển của cấu trúc mạng mới Điều này thể hiện rõ ở hình 1.3

Sự hội tụ của cả hai xu hướng phát triển công nghệ và dịch vụ tiến đến sự hình thành mạng NGN tích hợp được tất cả các dịch vụ trên cơ sở thống nhất Ở

QoS không được đảm bảo QoS được đảm bảo QoS cao

Cạnh tranh với CO

Môi trường viễn thông

đó nó có thể liên kết được các hệ thống cũ quản lý theo kiểu tập trung, đồng bộ, dễ quản lý, khai thác và phát triển dịch vụ mới.

Hình 1.3: Xu hướng phát triển của mạng và dịch vụ

Ở mô hình mạng NGN các thiết bị truyền dẫn và chuyển mạch chỉ xem như công cụ thực hiện chức năng chuyển tải lưu lượng Chức năng điều khiển quản lý đặt cơ sở trên các phần mềm “Softswitch”

1.2.2 Những động lực kích thích sự hội tụ giữa mạng thoại và dữ liệu

Sự di chuyển về hướng cấu trúc mới đang được thúc đẩy bởi:

• Các giải pháp cải tiến – nhiều phương pháp mới có khả năng tổ chức mạng theo cách mà chúng ta thực hiện

• Các cải tiến công nghệ – điều này tạo ra khả năng thực thi các giải pháp hội tụ

• Giá thành giảm – cho lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sử dụng của các dịch vụ mạng

• Sự bãi bỏ qui định (deregulation) – cho phép các công ty khai thác phát triển mới và tạo cơ hội cho các dịch vụ cạnh tranh

• Các tiêu chuẩn công nghiệp – cho các hệ thống mở và các giải pháp tích hợp

Các dịch vụ phát triển của mạng hiện tại

Các dịch vụ phát triển tiếp theo của mạng NGN

Các dịch vụ hiện nay của mạng hiện tại

Các dịch vụ hiện nay của mạng NGN

Sự phát triển mạng

truyền thống

Tác nhân thay đổi mạng cơ bản là tiết kiệm giá thành Với sự phát triển mạnh mẽ của Internet và truy xuất trực tuyến của hàng triệu khách hàng tiềm năng Tuy nhiên, việc hỗ trợ cho ứng dụng mạng cơ bản mà theo đó cho phép cách tổ chức và vận hành mới trong kinh doanh cũng là mục tiêu cần quan tâm

1.3 MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU – NGN

Mạng viễn thông thế hệ sau – NGN (Next Generation Network) hội tụ cả thoại, hình ảnh và dữ liệu vào một cơ sơ hạ tầng dựa trên nền tảng IP hoạt động trên cả hai phương tiện truyền thông vô tuyến và hữu tuyến NGN được tích hợp từ sự biến đổi của cấu trúc mạng hiện tại đến đa dịch vụ dựa trên cơ sở hạ tầng có sẵn, với sự hợp nhất các hệ thống quản lý và điều khiển Các ứng dụng cơ bản bao gồm thoại, hội nghị truyền hình, âm thanh, chia luồng thoại (voice streaming) và bản tin đồng nhất (voice mail, email và fax mail), cùng nhiều dịch vụ tiềm năng

Các đặc tính của mạng NGN được liệt kê như sau:

• Phân biệt một cách rõ ràng giữa các lớp truy xuất, truyền tải, điều khiển và dịch vụ

• Thao tác giữa các lớp thông qua giao diện mở giữa các lớp này và tất cả các mạng khác

• Điều khiển không gián đoạn của nhiều kỹ thuật truyền tải (ATM, IP, TDM, FR …)

• Sử dụng các phần tử mạng theo các tiêu chuẩn cơ bản (cổng gateway, thiết

bị chuyển mạch mềm softswitches, máy chủ ứng dụng application server,

…)

Một cách ngắn gọn, mạng NGN là mạng có đầy đủ các tính chất sau:

i) Mạng sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm (Softswitch) thay thế các thiết bị tổng đài chuyển mạch phần cứng cồng kềnh

ii) Mạng hội tụ thoại và dữ liệu, cố định và di động

iii) Mạng băng thông rộng cung cấp đa dịch vụ

Sau đây đề tài sẽ phân tích rõ hơn 3 tính chất này

1.3.1 Sử dụng công nghệ softswitch

Mạng NGN kết hợp giữa mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) và mạng dữ liệu chuyển mạch công cộng (PSDN) Các cơ sở hạ tầng chuyển mạch lớn, tập trung và độc quyền của một hãng được thay thế bằng kiến trúc của

mạng NGN Kiến trúc mạng NGN đặt các chức năng tổng đài trung tâm - Central Office (CO) đến các biên của mạng Do đó cơ sở hạ tầng mạng phân bố được phát triển mới với kỹ thuật mở để giảm chi phí, tăng khả năng linh động của mạng và cung cấp cả thoại chuyển mạch kênh và dữ liệu chuyển mạch gói

Đối với dịch vụ thoại truyền thống, thiết bị báo hiệu được kết nối trực tiếp đến tổng đài chuyển mạch lớp 5 trong CO Thông qua kết nối này, tone quay số được cung cấp, thu thập các digit được quay và đáp ứng các yêu cầu người sử dụng như cuộc gọi nội hạt, cuộc gọi đường dài, các yêu cầu đặt biệt v.v Với cấu trúc mạng NGN, yêu cầu của người sử dụng không gởi trực tiếp đến chuyển mạch lớp 5 mà được xem như đối tượng dịch vụ (service agent), nó được mô tả là

“Softswitch” Trước tiên Softswitch tìm bản chất của yêu cầu và nó định tuyến đến mạng chuyển mạch gói, hoặc mạng thoại qui ước được quản lý bằng hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) Chính vì thế mà các đặc trưng mới và nâng cao của thoại có thể được tạo mà không phá vỡ đi cấu trúc thiết bị, sự thực thi và độ ổn định của mạng thoại hiện hành

Tổ chức ETSI (European Telecommunications Standards Institute) đã đề nghị kiến trúc sắp xếp các Cổng hỗ trợ trên cơ sở 3 thành phần: Cổng truyền thông – Media Gateway, Bộ điều khiển cổng truyền thông – Media Gateway Controller và cổng báo hiệu – Signalling Gareway Tất cả các tiêu chuẩn cốt lõi đều được chấp nhận kiến trúc này và cả hai tổ chức ITU-T và IETF đang nghiên cứu để định rõ giao diện giữa ba thành phần Cổng như cách trình bày ở hình 1.4

Công nghệ chuyển mạch mềm cùng các giao thức của nó sẽ được nghiên cứu sâu hơn trong chương 3 và 4 của đề tài

Hình 1.4: Mô hình mạng dựa trên khái niệm về NGN

1.3.2 Mạng hội tụ

Các hệ thống và các ứng dụng phân bố đang hội tụ lại với nhau là một bứơc quan trọng trong ngành viễn thông Điển hình là các dịch vụ mới ra đời như điện thoại trên internet, Web data trên các hệ thống điện thoại không dây và truyền thông đa phương tiện thoại/dữ liệu Điều này dẫn đến các dịch vụ mới, nhưng nó cũng tạo ra các thách thức mới cho các hệ thống giám sát và kiểm tra Mạng NGN sẽ có nhiều phức tạp, ít được dự đoán trước và khó quản lý Kiểm tra, phân tích và xác định hoạt động của giao thức toàn trình (end-to-end) là cần thiết cho các mạng hữu tuyến, vô tuyến và hội tụ

Theo dự đoán thì lưu lượng dữ liệu (data) sẽ bắt kịp lưu lượng thoại (voice) trên phạm vi toàn thế giới chỉ trong vài năm nữa Dựa vào sự phát triển bùng nổ của Internet và mối liên hệ giữa các mạng Intranet và Extranet Lưu lượng dữ liệu sẽ vượt trội lưu lượng thoại, điều đó sẽ là sự mong muốn dẫn đến sự hội tụ đa mạng đi đến một mạng lõi trên nền tảng chuyển mạch gói Như vậy sự hội tụ sẽ hỗ trợ các dịch vụ truyền thông đa phương tiện làm tăng khả năng của công ty nhằm hỗ trợ nhiều nhu cầu của khách hàng, giảm chi phí hoạt động của mạng

Sự hội tụ đến mạng lõi chuyển mạch gói cũng sẽ cho phép nhiều mạng cộng tác với nhau Mà kết quả là khách hàng nghĩ rằng chúng chỉ là một mạng đơn, mạng tích hợp

Sự tiến triển tiếp tục tăng theo hàm mũ trong các lĩnh vực vi điện tử, lượng tử và công nghệ vô tuyến đang hỗ trợ thị trường hướng đến đến hội tụ mạng

Hình 1.5 nêu bật xu hướng hội tụ của mạng NGN Cấu trúc mạng được phân thành các lớp và mạng dịch vụ là một mạng riêng đồng nhất, có thể giao tiếp với mạng chính qua giao diện lập trình ứng dụng API

Hình 1.5: Mạng hội tụ NGN

1.3.3 Mạng băng thông rộng cung cấp đa dịch vụ

Xu hướng mạng viễn thông hiện nay là nhu cầu băng thông rộng hơn, độ tin cậy cao hơn và phát triển chất lượng dịch vụ (QoS) nhiều lớp khác nhau, sự cần thiết về kỹ thuật tìm đường sao cho hiệu quả nhất Trong tương lai phát triển lưu lượng sẽ được mở rộng hơn trên nền tảng IP, vì thế các mạng lõi hầu như chiếm ưu thế bởi IP Vấn đề đặt ra là chỉ riêng IP có thể cung cấp tầm điều khiển chất lượng dịch vụ và sự bảo đảm (security) mà người mua mong muốn hay không Nhiều nhà quan sát cho rằng việc kết hợp giữa IP và ATM hoặc giữa IP và MPLS sẽ là giải pháp hiệu quả nhất

Mạng NGN có khả năng chia sẽ kiến trúc mức cao như trong Hình 1.6 Các mạng hữu tuyến thế hệ sau sẽ bao gồm hai thành phần cơ bản sau đây:

Mô hình từng mạng riêng lẻ

cho từng dịch vụ Mô hình mạng tích hợp chung cho các dịch vu

Mạng viễn thông hiện tại Mạng viễn thông tương lai

Hình 1.6: Thế giới thực của mạng viễn thông

Mạng lõi quang chuyển mạch gói – Packet-based optical core: cũng được

xem như mạng trục (backbone), mạng truyền tải sẽ được xây dựng theo kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng nén (Dense Wave Division Multiplexing - DWDM) Hiện có thể đạt được hệ thống truyền tải 400Gbps dùng 80 bước sóng Việc truyền tải thông tin có thể đạt được tốc độ nhanh hơn bằng cách tăng thêm nhiều bước sóng Ngày nay việc xây dựng mạng trục hội tụ phải cung cấp bốn giao thức thích nghi với các yêu cầu về QoS – IP, STM, ATM, DWDM Mỗi giao thức cung cấp những khả năng quan trọng của mạng Internet protocol (IP) cung cấp khả năng thao tác giữa các phần tử và hỗ trợ QoS; Mode truyền bất đồng bộ – ATM cung cấp sự bảo đảm về QoS cho các dịch vụ; mode truyền đồng bộ – STM cung cấp truyền dẫn tin cậy; DWDM cung cấp truyền dẫn tốc độ cao

Truy xuất băng rộng – Broadband access: Mạng NGN hứa hẹn sẽ có nhiều

giải pháp truy xuất băng rộng cho dân cư và các nhà doanh nghiệp Các hệ thống truy xuất này bao gồm ADSL và FSO Đường dây thuê bao số không đối xứng – Asymetric digital subscriber line (ADSL) cho phép truyền vài megabits trên đôi dây đồng hiện hữu Kỹ thuật mạng quang tận dụng không gian trống cung cấp giải pháp hiệu quả và kinh tế cho vấn đề kết nối trên cơ sở hạ tầng quang trong các khu vực chính Các giao thức này hỗ trợ cả hai dịch vụ thoại truyền thống và các kết nối Internet có định hướng dữ liệu

1.4 VẤN ĐỀ ĐẶT RA TRONG ĐỀ TÀI

Việt Nam thực sự là một thị trường đầy tiềm năng và đang phát triển Chính phủ Việt Nam đầu tư rất nhiều cho xây dựng cơ sở hạ tầng CNTT – Viễn thông

Do đó ngành viễn thông Việt Nam phát triển rất nhanh và đa dạng Tuy nhiên mạng viễn thông Việt Nam cũng theo xu hướng chung của mạng viễn thông hiện nay trên thế giới là có quá nhiều mạng riêng biệt, mỗi dịch vụ là một mạng riêng Các dịch vụ viễn thông càng đa dạng thì càng có nhiều mạng riêng lẽ được xây dựng Có thể liệt kê một vài mạng dịch vụ hiện nay ở Việt Nam:

• Mạng nhắn tin

• Mạng PSTN

• Mạng thông tin di động PLMN (Mobifone, Vinaphone, Sfone, Cityphone)

• Hệ thống vô tuyến cố định và thông tin di động CDMA

• Hệ thống thuê bao vô tuyến gồm 2 cấu hình chính: hệ thống vô tuyến điểm

đa điểm và hệ thống mạch vòng thuê bao vô tuyến (WLL)

• Hệ thống thông tin qua vệ tinh VSAT

• Mạng truyền số liệu, Internet

Đề tài sẽ nghiên cứu và đề xuất giải pháp tiến lên mạng NGN – mạng độc lập chung cho các dịch vụ Có nghĩa là một mạng duy nhất có khả năng vận chuyển tất cả các dịch vụ và tất cả các dịch vụ khác nhau có thể dùng chung tất cả các tài nguyên trên mạng

Một mạng độc lập dịch vụ sẽ có những thuận lợi chính sau:

• Tính mềm dẻo và an toàn trong tương lai:

Một mạng có khả năng vận chuyển tất cả các dịch vụ sẽ có thể tự thích ứng với sự thay đổi hoặc những nhu cầu mới:

• Hiệu suất trong việc sử dụng những tài nguyên sẵn có của mạng

Tất cả các dịch vụ có thể dùng chung tất cả các tài nguyên trên mạng và như vậy có thể thực hiện dùng chung một cách có thống kê và tối ưu:

• Giá dịch vụ sẽ thấp

Vì chỉ có một mạng duy nhất được thiết kế, sản xuất, điều hành và bảo trì nên chi phí toàn bộ sẽ thấp:

Việc hội tụ mạng như vậy được thực hiện nhờ sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm hay thiết bị Softswich Đây thực sự là thành phần chính trong mạng NGN

1.5 HƯỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ CẤU TRÚC ĐỀ TÀI

Theo báo PC World Việt Nam số tháng 11/2003, xu hướng mạng viễn thông

Việt Nam đang dần chuyển đổi mạnh mẽ từ mạng truyền thống (mạng chuyển mạch kênh) với từng hệ thống, từng dịch vụ riêng lẻ sang mạng chuyển mạch gói (mạng NGN trên nền tảng chuyển mạch mềm) Mạng viễn thông mới này sẽ cung cấp đa dịch vụ và băng thông rộng trên nền tảng một hệ thống duy nhất, đáp ứng sự hội tụ thoại và số liệu, cố định và di động

Nhằm nắm bắt được bước tiến của công nghệ viễn thông hiện đại trên thế giới, trong khuôn khổ Đề tài nghiên cứu này sẽ lần lượt trình bày các đặc điểm của mạng NGN, Softwitch và mô phỏng nó Trên cơ sở hạ tầng có sẵn, để phát triển lên mạng NGN thì việc không thể thiếu là thiết lập các Softswitch, vì nó sẽ là “trái tim” trong mọi cấu hình mạng NGN

Các vấn đề giải quyết trong đề tài bao gồm:

1.5.1 Nghiên cứu mạng NGN

Mạng NGN sẽ được nghiên cứu kỹ ở chương 2 của Đề tài Mục tiêu nghiên cứu sẽ bao gồm các điểm sau:

• Cấu trúc mạng NGN

• Các thành phần chính trong mạng NGN

• Đặc điểm mạng NGN

• Các công nghệ sử dụng trong mạng NGN

• Các dịch vụ cung cấp

• Thỏa thuận mức dịch vụ (SLA) trong NGN

1.5.2 Công nghệ chuyển mạch mềm

Công nghệ chuyển mạch mềm là bước chuyển đổi quan trọng trong lĩnh vực chuyển mạch khi thay thế hoàn toàn các tổng đài chuyển mạch phần cứng cồng kềnh sang sử dụng phần mềm (software) Điều này được phân tích rõ ở 3 chương 4,5 (lý thuyết) và 7 (mô phỏng) của Đề tài

Chương 4 tập trung đi sâu vào cấu trúc của chuyển mạch mềm, các thành phần chính và các giao thức sử dụng Ngoài ra ảnh hưởng hay lợi ích quan trọng của công nghệ chuyển mạch mềm đối với mạng NGN còn được phân tích kỹ ở cuối chương

Chương 5 sẽ chứng minh công nghệ chuyển mạch mềm sẽ có khả năng thay thế hoàn toàn các tổng đài chuyển mạch lớp 4 và lớp 5 mà vẫn đảm bảo QoS, cung cấp đầy đủ các dịch vụ truyền thống và nhiều dịch vụ mới tiện lợi

Việc chứng minh được thực hiện qua 4 tiêu chuẩn: độ mềm dẻo (scalability), độ tin cậy (reliability) và khả năng báo hiệu (signalling)

1.5.3 Thiết kế mạng NGN – áp dụng cụ thể vào mô hình mạng cho TP.HCM

Thách thức khi xây dựng mạng NGN:

Có hai thách thức về mặt kỹ thuật Thách thức thứ nhất là chất lượng dịch vụ (Quality of Service - QoS) Mạng NGN phải cung cấp chất lượng dịch vụ như của mạng PSTN Có nghĩa là nó có tính sẵn sàng, tin cậy, thực thi và toàn vẹn trên toàn mạng Thách thức thứ hai là sự chuyển tiếp từ mạng cũ lên mạng NGN Hướng chuyển tiếp của mỗi nhà cung cấp cho phép dẫn đến duy nhất một mạng viễn thông thế hệ sau Sự chuyển tiếp đặc trưng sẽ phụ thuộc vào mạng hiện tại của nhà cung cấp, môi trường đặc thù và các mục tiêu dịch vụ mà nhà cung cấp đó mong muốn

Trước khi triển khai mạng NGN, các khía cạnh của một mạng điều có thể được khảo sát, đánh giá bao gồm các yếu tố sau:

• Các phần tử mạng (Network element): Các nút chuyển mạch, cổng và các

máy chủ mạng (phương án hoạt động, bảo mật và cấu trúc thư mục) tất cả có thể được khảo sát khi đang hoạt động (in-service) hoặc trong trạng thái hoạt động không trực tuyến (offline)

• Các ứng dụng và người sử dụng (Application and Users): Giám sát trạng

thái người sử dụng mạng là việc làm quan trọng, đặc biệt khi thỏa thuận mức độ dịch vụ – Service Level Agreement (SLA) có hiệu lực Việc kiểm tra có thể được tổ chức như một phần của ứng dụng (ví dụ như tiến trình truyền file có hoàn thành chưa?), mức độ chuyển giao (transaction) (ví dụ như client và server có đồng bộ không?) và ở mức phiên truyền thông (ví dụ như là TCP hoặc UDP có hoạt động?)

• Dịch vụ mạng (Network Services): Các ứng dụng được quan tâm chủ yếu là

ở dịch vụ mà người dùng nhận được, không quan tâm đến chức năng chi tiết của mỗi phần tử mạng Khảo sát toàn trình (end-to-end) xem xét đến toàn bộ hoạt động của mạng bao gồm lưu lượng (traffic flows), độ ưu tiên (prioritization), tìm đường, băng thông, điều khiển truy xuất, v.v

• Các giao thức mạng (Network Protocols): Một vài kiểu giao thức được

kiểm tra: truyền dữ liệu gói, báo hiệu, xử lý mạng (network processing) và quản lý mạng

• Chất lượng dịch vụ (Quality of Service): Mạng hoạt động không chỉ có chất

lượng cơ bản là “cố gắng tối đa” (best effort) nữa, vì thế giám sát chất lượng dịch vụ và dò tìm nhanh chóng sự suy giảm chất lượng dịch vụ trở nên rất quan trọng

• Thông tin mạng (Network Information): NGN là mạng thông minh, nó duy

trì số lượng thông tin trạng thái quan trọng Điều này là yếu tố cơ bản cho sự hoạt động và điều khiển mạng, chẳng hạn thông tin này bao gồm bảng tìm đường (routing tables), cơ sở dữ liệu các nguyên lý hoạt động, mã bảo mật và các chế độ người dùng

Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu sâu về NGN và công nghệ chuyển mạch mềm bao gồm cấu trúc, nguyên lý, các giao thức Đồng thời có thể sử dụng kiến thức này để thiết kế, xây dựng mạng NGN vì nó mang tính ứng dụng và khả thi cao trong thực tế

Theo thông tin từ báo Người Lao động số ra ngày 16/12/2003, Tổng Công

ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) vừa hoàn thành lắp đặt giai đoạn một mạng NGN, tuân thủ mô hình 4 lớp chức năng gồm: Lớp chuyển tải (gồm 3 nút trục chính đặt tại Hà Nội, TP.HCM, Đà Nẵng và 11 nút vùng tại 11 tỉnh, TP lớn); lớp truy nhập; lớp điều khiển và lớp ứng dụng và dịch vụ, kết nối NGN với Internet

Dựa vào mô hình đã xây dựng của VNPT và khảo sát thực trạng mạng đô thị tại TP.HCM, đề tài dành riêng chương 6 để thiết kế mạng NGN