Nghiên cứu công nghệ mạng thế hệ sau next generation network

lời nói đầu Xu hướng hội tụ công nghệ thông tin và viễn thông có ảnh hưởng rất nhiều đến sự phát triển mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có khả năng linh hoạt đáp ứng mọi loạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-NGUYỄN ĐỨC TOÀN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MẠNG THẾ HỆ SAU

"NEXT GENERATION NETWORK"

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH

XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN KIM KHÁNH

Hà Nội 2004

lời nói đầu

Xu hướng hội tụ công nghệ thông tin và viễn thông có ảnh hưởng rất nhiều

đến sự phát triển mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có khả năng linh hoạt đáp ứng mọi loại hình dịch vụ trên một mạng duy nhất Các hãng cung cấp thiết

bị viễn thông nổi tiếng như Cisco, Siemens, Alcatel, Lucent, Nortel, Các diễn đàn, như ATM Forum, MSF (Multiservice Switch Forum) Các tổ chức như IEEE, ITU-T, IETF, ETSI, các nhóm làm việc nghiên cứu về viễn thông và internet trên thế giới

đã và đang xây dựng, chuẩn hoá một công nghệ mạng mới là Next Generation Network (Mạng thế hệ sau) Là mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động

Với thời đại ngày nay, bất cứ một quốc gia nào tham gia vào mạng viễn thông trên thế giới thì cũng không thể nằm ngoài xu hướng phát triển này, Việt Nam cũng là một trong số đó Vì vậy, việc nghiên cứu về công nghệ này là một điều hết sức cần thiết đối với những người làm việc và hoạt động trong lĩnh vực viễn thông và công nghệ thông tin Trên cơ sở đó tôi chọn đề tài "Nghiên cứu công nghệ mạng thế

hệ sau" Đây cũng là đề tài hết sức quan trọng, có ý nghĩa khoa học và gần gũi với tôi, là một người đang làm việc trong bộ phận quản trị mạng viễn thông của Bưu

điện Hà Nội

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu về mô hình mạng thế hệ sau đang phát triển chung trên toàn thế giới, từ đó xây dựng thử nghiệm mô hình mạng cho Bưu điện Hà Nội

Đề tài: "Nghiên cứu công nghệ mạng thế hệ sau - Next Generation Network" gồm 5 chương và một phần kết luận như sau:

Chương 1: Xu hướng phát triển công nghệ viễn thông và các dịch vụ viễn thông Chương này trình bày tình hình phát triển mạnh mẽ của công nghệ mạng trên toàn thế giới cũng như nhu cầu sử dụng các dịch vụ trên mạng ngày càng gia tăng của người dân

Chương 2 Giải pháp và cấu trúc NGN của một số nhà cung cấp và các tổ chức quốc tế Chương này giới thiệu một số mô hình mạng NGN của các nhà cung

cấp thiết bị nổi tiếng trên thế giới cũng như của các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế Chương này là chương tiền đề cho chương 3 trong việc xây dựng mạng NGN

Chương 3 Mạng thế hệ sau (Next Generation Network) Chương này giới thiệu chi tiết về mạng NGN như: mô hình phân lớp của NGN, các phần tử trong mạng NGN và nhiệm vụ của chúng, các giao thức điều khiển trong mạng NGN Và

đặc biệt là nghiên cứu về một công nghệ truyền tải mới dùng trong mạng NGN là công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Các cơ chế dùng MPLS để phối hợp hoạt động khi truyền tải các gói tin IP hay truyền tải ATM qua MPLS Đây chính là công nghệ hội tụ ưu nhược điểm của cả hai công nghệ đang sử dụng rộng rãi hiện nay là IP và ATM

Chương 4 Quản lý mạng và giới thiệu mô hình NGN của VNPT Chương này giới thiệu qua mô hình quản lý mạng viễn thông của ITU Giới thiệu mô hình mạng NGN của Việt Nam do Công ty viễn thông liên tỉnh (VTN) đang triển khai Chương này cũng giới thiệu một chương trình do tác giả cài đặt trong quá trình nghiên cứu mạng NGN của VTN Mục đích của chương trình là thống kê lại lưu lượng của hệ thống và xuất kết quả ra dưới dạng file cở sở dữ liệu foxpro để lưu trữ nhằm mục

đích quản lý được lưu lượng của mạng một cách dễ dàng hơn

Chương 5 Xây dựng giải pháp cho mạng Bưu điện Hà Nội Chương này đánh giá thực trạng mạng hiện có và xây dựng thử mô hình cho giải pháp mạng thế hệ sau của Bưu điện Hà Nội

Phần kết luận nêu những kết quả quan trọng của đề tài và đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo

Nhân đây tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Kim Khánh, người đã định hướng cũng như tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình làm và hoàn thành bản luận văn này

Tôi cũng xin cảm ơn các bạn bè của tôi đang công tác tại Viện khoa học kỹ thuật Bưu điện, Công ty viễn thông liên tỉnh đã giúp đỡ về tài liệu tham khảo trong quá trình làm luận văn

mục lục

mục lục 4

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 7

Danh mục các hình vẽ 10

Danh mục các bảng 11

Chương 1 Xu hướng phát triển công nghệ viễn thông và các dịch vụ viễn thông 12

1.1 Xu hướng phát triển của các dịch vụ viễn thông 12

1.1.1 các dịch vụ 12

1.1.2 Các dịch vụ băng rộng 13

1.2 Xu hướng phát triển công nghệ viễn thông 15

1.2.1 Công nghệ truyền dẫn 18

1.2.1.1 Cáp quang 18

1.2.1.2 Vô tuyến 18

1.2.2 Công nghệ chuyển mạch 19

1.2.2.1 Công nghệ ATM 19

1.2.2.2 Công nghệ chuyển mạch quang 19

1.2.3 Công nghệ mạng truy nhập 20

1.2.3.1 Mạng truy nhập quang 20

1.2.3.2 Mạng truy nhập vô tuyến 20

1.2.3.3 Các phương thức truy nhập cáp đồng 22

1.2.3.4 Xu hướng phát triển mạng truy nhập băng rộng 22

1.2.3.5 Truy nhập riêng biệt cho băng rộng 23

1.2.3.6 Hệ thống truy nhập kiểu ghép kênh 23

1.2.3.7 Truy nhập mục tiêu 23

Chương 2 giải pháp và cấu trúc ngn của một số nhà cung cấp và các tổ chức quốc tế 24

2.1 Mô hình NGN của Alcatel 24

2.2 Mô hình của CISCO 25

2.3 Mô hình NGN của Ericsson 28

2.4 Mô hình mạng NGN của Siemens 30

2.5 Mô hình của ITU 32

2.6 Một số hướng nghiên cứu của IETF 33

2.7 Mô hình của MSF 33

2.8 ETSI 36

2.9 Nhận xét 37

chương 3 Mạng thế hệ sau (Next Generation Network) 39

3.1 Định nghĩa NGN 39

3.2 Cấu trúc mạng NGN 39

3.2.1 Mô hình tham chiếu OSI 39

3.2.2 Mô hình cấu trúc phân lớp NGN 41

3.3 Các phần tử trong mạng NGN 42

3.3.1 Cấu trúc mạng NGN (theo MSF) 42

3.3.2 Các phần tử trong mạng NGN 42

3.3.2.1 Media Gateway 42

3.3.2.2 MGC (Media Gateway Controller) 43

3.3.2.3 Signaling Gateway 43

3.3.2.4 Hệ thống thiết bị truyền tải 43

3.3.2.5 Hệ thống thiết bị truy nhập 43

3.4 Các giao thức báo hiệu trong mạng NGN 43

3.4.1 Giao thức MGCP 44

3.4.2 Giao thức Megaco/H248 44

3.4.3 Giao thức BICC 44

3.4.4 Giao thức báo hiệu SIGTRAN 44

3.4.5 Hệ thống báo hiệu số 7 45

3.4.6 H.323 45

3.4.6.1 Giới thiệu chung 45

3.4.6.2 Các thành phần liên quan đến báo hiệu H.323 bao gồm 46

3.4.6.3 Thiết lập cuộc gọi trong mạng H.323 46

3.4.7 SIP 47

3.4.7.1 Giới thiệu 47

3.4.7.2 Các thành phần mạng 47

3.4.7.3 Các chức năng của SIP 48

3.5 Mạng truyền tải 48

3.5.1 Giới thiệu 48

3.5.2 Các thành phần MPLS 49

3.5.2.1 Các khái niệm cơ bản về MPLS 49

3.5.2.2 Thành phần cơ bản của MPLS 51

3.5.3 Hoạt động của MPLS 52

3.5.3.1 Các chế độ hoạt động của MPLS 52

Chế độ hoạt động khung MPLS 52

Các hoạt động trong mạng số liệu 53

Chế độ hoạt động tế bào MPLS 56

3.5.4 Các giao thức sử dụng trong mạng MPLS 59

3.5.4.1 Giao thức phân phối nhãn 60

Phát hiện LSR lân cận 60

Giao thức truyền tải các bản tin LDP 61

Các bản tin LDP cơ bản 61

3.5.4.2 Giao thức CR-LDP 62

Khái niệm định tuyến cưỡng bức 62

Các phần tử định tuyến cưỡng bức 64

3.5.4.3 Giao thức RSVP 65

Chương 4 Quản lý mạng và giới thiệu mô hình NGN của VNPT 69 4.1 Mô hình chung 69

4.2 Giới thiệu mô hình mạng NGN của VNPT đang xây dựng 69

4.3 Nhận xét 71

4.4 Xây dựng chương trình thống kê lưu lượng cho mạng NGN của VNPT 71

4.4.1 Yêu cầu của bài toán 71

4.4.2 Đầu vào của chương trình 72

4.4.3 Thuật giải bài toán 72

Chương 5 xây dựng giải pháp cho mạng Bưu điện hà nội 76

5.1 Cấu hình hiện trạng mạng 76

5.1.1 Mạng thoại truyền thống PSTN/ISDN 76

5.1.2 Mạng truyền số liệu sử dụng công nghệ ATM 77

5.1.3 Mạng ADSL 77

5.2 Những hạn chế của cấu hình hiện tại 77

5.2.1 Cứng nhắc trong phân bổ băng thông 77

5.2.2 Khó khăn cho tổ hợp, quản lý mạng 78

5.2.3 Khả năng cung cấp dịch vụ kém 78

5.3 Xây dựng mô hình 78

5.4 Giải pháp cho mạng truy nhập: 80

5.4.1 Giải pháp tách riêng các mạng xương sống cho thoại và dữ liệu 80

5.4.2 Giải pháp truy nhập đa dịch vụ cho mạng xương sống NGN 81

5.5 Kết luận 81

Kết luận 82

Tài liệu tham khảo 84

Phụ lục A Khuôn dạng, nội dung của file chứa dữ liệu lưu lượng cần xử lý 85

Phụ lục B Đoạn chương trình thống kê lưu lượng 94

Danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t

ADSL ASYMMETRIC DIGITAL

ATM BGP BORDER GATEWAY PROTOCOL Giao thức cổng biên

BHCA BUSY HOUR CALL ATTEMPT Các cuộc gọi thử trong giờ

cao điểm BICC BEARER INDEPENDENT CALL

STANDARD INSTITUTE

Viện tiêu chuẩn Châu âu

HDSL HIGH BIT RATE SUBSCRIBER LINE Đường thuê bao tốc độ

cao IEEE INSTITUTE OF ELECTRICAL AND

ELECTRONICS ENGINEERS

Viện các nhà kỹ thuật điện

và điện tử IETF INTERNET ENGINEERING TASK

FORCE

Tổ chức quốc tế cho kỹ thuật internet

ISDN INTEGRATED SERVICE DIGITAL

Hiệp hội viễn thông quốc tế

LC-ATM LABEL CONTROLLED ATM Giao diện ATM điều khiển

nhờ nhãn LDP LABEL DISTRIBUTION PROTOCOL Giao thức phân phối nhãn LEC LOCAL EXCHANGE CARRIER Công ty chuyển mạch nội

hạt LFIB LABEL FORWARDING

INFORMATION BASE

Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn

LIB LABEL INFORMATION BASE Cơ sở thông tin nhãn

mạch nhãn MEGACO MEDIA GATEWAY CONTROL Giao thức điều khiển cổng

thiết bị

tiện MGC MEDIA GATEWAY CONTROLLER Thiết bị điều khiển MG

MGCP MEDIA GATEWAY CONTROL

MSF MULTISERVICE SWITCH FORUM Diễn đàn chuyển mạch

nhãn đa dịch vụ NGN NEXT GENERATION NETWORK Mạng thế hệ sau

OSFP OPEN SHORTEST PATH FIRST Giao thức định tuyến mở

đường ngắn nhất đầu tiên

INTERCONNECTION

Mô hình liên kết các hệ thống mở

PDU PROTOCOL DATA UNIT Khối dữ liệu giao thức

POST PLAIN OLD TELEPHONE SERVICE Dịch vụ điện thoại đơn giản PPP POINT TO POINT PROTOCOL Giao thức điểm - điểm

PSTN PUBLIC SWITCH TELEPHONE

PROTOCOL Giao thức thông tin định tuyến RSVP RESOURCE RESERVATION

VCI VIRTUAL CIRCUIT IDENTIFIER Trường nhận dạng kênh

ảo VPI VIRTUAL PATH IDENTIFIER Trường nhận dạng đường VPN VIRTUAL PRIVATE NETWORK Mạng riêng ảo

WDM WAVE DIVISION MULTIPLEXING Ghép kênh phân chia theo

bước sóng WDMA WAVE DIVISION MULTIPLE ACCESS Đa truy cập phân chia theo

bước sóng

Danh mục các hình vẽ

Hình 1.1 Xu hướng phát triển các dịch vụ viễn thông 12

Hình 1.2 Tốc độ bit và thời gian chiếm kênh của các dịch vụ băng rộng 15

Hình 1.3 Các xu hướng phát triển trong công nghệ mạng 17

Hình 1.4 Xu hướng phát triển mạng và dịch vụ 18

Hình 2.1 Sơ đồ mạng tương lai (Mô hình của Alcatel) 25

Hình 2.2 Mô hình phân lớp NGN của Cisco 26

Hình 2.3 Mô hình mạng tương lai 26

Hình 2.4 Mạng lõi của Cisco 27

Hình 2.5 Tương tác PSTN/ATM/IP 27

Hình 2.6 Cấu trúc mạng thế hệ tiếp theo của Ericsson 28

Hình 2.7 Cấu trúc mạng thế hệ sau (mô hình của Siemens) 31

Hình 2.8 Các chức năng GII và mối quan hệ của chúng .32

Hình 2.9 Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ 34

Hình 2.10 Cấu trúc chức năng mạng NGN theo ETSI 36

Hình 2.11 Cấu trúc mạng NGN theo ETSI 37

Hình 3.1 Mạng hợp nhất 39

Hình 3.2 Mô hình OSI 40

Hình 3.3 Mô hình phân lớp NGN 41

Hình 3.4 Kiến trúc tổng thể cho mạng NGN 42

Hình 3.5 Khuôn dạng nhãn cho các gói không có cấu trúc nhãn gốc 50

Hình 3.6 Mạng MPLS trong chế độ hoạt động khung 53

Hình 3.7 Vị trí của nhãn MPLS trong khung lớp 2 54

Hình 3.8 Bảng định tuyến nhãn 55

Hình 3.9 phân bổ nhãn trong mạng ATM-LSR 57

Hình 3.10 Gửi và nhận các bản tin PATH và RESV 66

Hình 3.11 Nhãn phân phối trong bản tin RESV 67

Hình 4.1 Mô hình phân lớp mạng NGN của VNPT 69

Hình 4.2 Cấu hình chi tiết mạng NGN của VNPT 70

Hình 4.3 Chọn file thống kê lưu lượng 72

Hình 4.4 File kết quả của chương trình thống kê 72

Hình 4.5 Dạng file xử lý trung gian 73

Hình 5.1 Mô hình mạng điện thoại của Bưu điện Hà Nội 76

Hình 5.2 Mô hình mạng truyền số liệu của Bưu điện Hà Nội 77

Hình 5.3 Mô hình phân lớp mạng BĐHN 79

Hình 5.4 Mô hình mạng 80

Hình 5.5 Giải pháp tách riêng các mạng xương sống cho thoại và dữ liệu 80

Hình 5.6 Giải pháp truy nhập đa dịch vụ cho mạng xương sống 81

Danh mục các bảng

Bảng 1.1 Các ứng dụng có triển vọng trong tương lai khi triển khai mạng băng rộng 14Bảng 1.2 Yêu cầu kỹ thuật của một số loại dịch vụ 15Bảng 3.1 Các loại LSR trong mạng MPLS 51

Chương 1 Xu hướng phát triển công nghệ viễn thông

và các dịch vụ viễn thông

1.1 Xu hướng phát triển của các dịch vụ viễn thông

Hình 1.1 Xu hướng phát triển các dịch vụ viễn thông

1.1.1 các dịch vụ

Tiến trình và xu hướng phát triển các loại dịch vụ viễn thông được chỉ ra trong hình 1.1 Cùng với thời gian và sự phát triển của công nghệ viễn thông, các dịch vụ viễn thông ngày càng phong phú và đa dạng

Mạng viễn thông số liên kết đa dịch vụ ISDN (Intergrated Service Digital Network) cung cấp một số lượng lớn các loại hình dịch vụ khác nhau ISDN không chỉ hỗ trợ

Điện báo

Điện thoại

Điện báo

Telex Fax

Điện thoại

Điện báo

Điện thoại vô

tuyến Truyền số liệu trên đường thoại Telex Fax

Điện thoại

Điện báo

ứ ng dụng ISDN ngân hàng

Điện thoại thẻ các dịch vụ thay thế

điện thoại miễn phí rung chuông lựa chọn

bỏ phiếu từ xa phân phối cuộc gọi tự động Trung tâm dịch vụ

Trung tâm dịch vụ diện rộng thư điện tử

điện thoại di động gửi bản tin nhắn tin

điện thoại thấy hình fax chi phí thấp

ra lệnh từ xa

số liệu

Điện thoại vô

tuyến Truyền số liệu trên đường thoại Telex Fax

Điện thoại

Điện báo

Trung tâm dịch vụ diện rộng

ứ ng dụng B-ISDN HDTV truyền bản tin Video video tương tác multimedia chuyển đổi ngôn ngữ

điện thoại bỏ túi nhận biết thoại kết nối số tài liệu dịch vụ cá nhân

di động số dịch vụ thông tin vệ tinh thông tin cá nhân

hệ thống nội bộ ảo nhắn tin quốc tế làm việc từ xa mua hàng từ xa báo chí tại nhà fax màu ứng dụng isdn ngân hàng

Điện thoại thẻ các dịch vụ thay thế

điện thoại miễn phí rung chuông lựa chọn

bỏ phiếu từ xa phân phối cuộc gọi tự động Trung tâm dịch vụ thư điện tử

điện thoại di động gửi bản tin nhắn tin

điện thoại thấy hình fax chi phí thấp

ra lệnh từ xa

số liệu

Điện thoại vô

tuyến Truyền số liệu trên đường thoại Telex Fax

cho các ứng dụng thoại và truyền số liệu có sẵn mà còn có khả năng cung cấp thêm nhiều loại dịch vụ mới Một số ứng dụng của mạng đa dịch vụ băng hẹp N-ISDN (Narrow band- ISDN) là:

chữ viết và các ấn phẩm khác Loại hình dịch vụ này tồn tại khá lâu nhưng có những nhược điểm lớn do chưa có các chuẩn cụ thể và sự hạn chế của các thiết bị tương tự Hiện nay các tiêu chuẩn về fax được hoàn thiện và thời gian để truyền một văn bản tại tốc độ 64 kbit/s chỉ mất 5 giây

- Dịch vụ teletex: là dịch vụ cho phép các thiết bị đầu cuối trao đổi thư từ với nhau Các thiết bị đầu cuối thông tin được sử dụng để chuẩn bị, soạn thảo, truyền

đi và tái tạo lại các bản tin Tốc độ truyền dẫn cho phép truyền một trang trong 2 giây với tốc độ 9,6 kbit/s

liệu có thể được truyền đi trong thời gian một giây với tốc độ 64 kbit/s

Các dịch vụ này nằm trong một nhóm các dịch vụ lớn sau: dịch vụ thoại, truyền số liệu, truyền văn bản, truyền hình ảnh, phần lớn các dịch vụ này được thực hiện ở tốc

độ 64 kbit/s hoặc nhỏ hơn

Mặt khác :

nghiệp viễn thông và tin học ngày càng tăng

tạo ra một mạng mềm dẻo nhằm đáp ứng nhu cầu của các đối tượng sử dụng lẫn các nhà khai thác

1.1.2 Các dịch vụ băng rộng

Khi mạng có dung lượng đủ lớn để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng nhanh của khách hàng thì phạm vi các loại hình dịch vụ mà nó có thể hỗ trợ cũng tăng lên ITU-T phân tích các dịch vụ băng rộng làm hai loại đó là các loại dịch vụ tương tác

và các dịch vụ phân bố :

- Các dịch vụ tương tác: là các dịch vụ cho phép truyền thông tin theo hai chiều

(không tính đến các thông tin báo hiệu điều khiển) giữa các thuê bao với nhau hoặc giữa thuê bao với nhà cung cấp dịch vụ

nhà cung cấp dịch vụ băng rộng tới thuê bao

Các khả năng cung cấp thông tin cho phép người sử dụng thu thập các thông tin cần thiết từ trung tâm thông tin Thường thì các trung tâm này đáp ứng về nhu cầu thông tin của tất cả mọi người Thông tin chỉ được gửi tới khách hàng khi có yêu cầu

Có một cách khác nữa để phân chia các loại dịch vụ băng rộng là :

Bảng 1.1 Các ứng dụng có triển vọng trong tương lai khi triển khai mạng băng rộng

Các dịch vụ phục vụ kinh doanh

Các dịch vụ thông thường phục vụ

các hộ thuê bao Dịch vụ truyền hình ảnh tốc độ cao Dịch vụ phân bố tín hiệu video

Tự động thiết kế (CAD/CAM/CAE) Dịch vụ quảng bá TV/HDTV

Tư vấn, chiếu chụp y khoa Dịch vụ quảng bá giáo dục từ xa

Chế bản, xử lý ảnh các dịch vụ video trả tiền theo lần xem

Trao đổi các hình ảnh đố hoạ có độ phân giải cao Dịch vụ video theo yêu cầu

Dịch vụ quảng cáo, chào hàng qua video Mua hàng từ xa

Điện thoại đa phương tiện

Các dịch vụ dùng chung tài nguyên

Đa phương tiện tương tác Thư điện tử đa phương tiện Các dịch vụ 700, 800, 900 đa phương tiện

Giáo dục tương tác từ xa Dịch vụ Internet có hỗ trợ đa phương tiện Các trò chơi điện tử tương tác

Điện thoại đa phương tiện và thực tại ảo

Bảng 1.2 Yêu cầu kỹ thuật của một số loại dịch vụ

(điểm ảnh x dòng)

Tốc độ khung (Khung/giây)

tốc độ cao Thoại

- Công nghệ điện tử với xu hướng phát triển hướng tới sự tích hợp ngày càng cao của các vi mạch

- 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 và chất lượng truyền tin, chi phí thấp,

Những xu hướng phát triển công nghệ đan xen lẫn nhau và cho phép mạng lưới thoả mãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàng trong tương lai

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

Những xu hướng phát triển công nghệ đã và đang tiếp cận nhau, đan xen lẫn nhau nhằm cho phép mạng lưới thoả mãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàng trong tương lai Thị trường viễn thông trên thế giới đang đứng trong xu thế cạnh tranh và phát triển hướng tới mạng viễn thông 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 ITU - T thể hiện một cách tổng quát trong hình vẽ sau đây (hình 1.3) : các dịch

vụ thông tin được chia thành hai xu thế :

Hoạt động kết nối định hướng ( Connection Oriented Operation)

Hoạt động không kết nối (Connectionless Operation)

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 - gửi và nhận thông tin - kết thúc Với chất lượng mạng tốt, các hoạt động kết nối định hướng luôn luôn đảm bảo 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

Hình 1.3 Các xu hướng phát triển trong công nghệ mạng

CO = Hoạt động kết nối định hướng

CL = Hoạt động không kết nối = Song hướng

Môi trường viễn thông

QoS không được đảm bảo QoS được đảm bảo QoS cao

Các dịch vụ phát triển tiếp theo của mạng hiện tại

Các dịch vụ phát triển tiếp theo của mạng thế hệ mới

Các dịch vụ hiện nay của mạng hiện tại Các dịch vụ hiện nay

Xen kẽ CLEC,ISP,P …

Hình 1.4 Xu hướng phát triển mạng và dịch vụKhác với các cuộc gọi quay số trực tiếp theo phương thức kết nối định hướng, các hoạt động thông tin 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 được đảm bảo Tuy nhiên do tính đơn giản, tiện lợi với chi phí thấp, các dịch vụ thông tin theo phương thức hoạt động không kết nối phát triển rất mạnh theo xu hướng nâng cao chất lượng dịch vụ và tiến tới cạnh tranh với 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 (Asynchronous Transfer Mode/Internet Protocol)

Sự phát triển mạnh mẽ của nhu cầu dịch vụ và các công nghệ mới tác động trực tiếp

đến sự phát triển cấu trúc mạng (hình 1.4)

1.2.1 Công nghệ truyền dẫn

1.2.1.1 Cáp quang

Mặc dù mới ra đời nhưng kỹ thuật quang đã được phát triển rất mạnh, hiện nay trên

60 % lưu lượng thông tin được truyền đi trên toàn thế giới được truyền trên mạng quang

Công nghệ truyền dẫn quang SDH (Synchronous Digital Hierarchy) cho phép tạo nên các đường truyền dẫn tốc độ cao (155Mb/s, 622Mb/s, 2.5 Gb/s) với khả năng vu hồi bảo vệ của các mạng vòng đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước và ở Việt nam

Kỹ thuật ghép bước sóng WDM (Wave Division Multiplexing) đang đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong việc đáp ứng các nhu cầu về dung lượng tăng lên trong tương lai với chi phí chấp nhận được WDM cho phép sử dụng độ rộng băng tần rất lớn của sợi quang bằng cách kết hợp một số các tín hiệu ghép kênh theo thời gian với độ dài các bước sóng khác nhau và ta có thể sử dụng được các cửa sổ không gian, thời gian và độ dài bước sóng Công nghệ WDM cho phép nâng tốc độ các truyền dẫn lên 5 Gb/s, 10 Gb/s và 20 Gb/s

1.2.1.2 Vô tuyến

VIBA: Công nghệ truyền dẫn SDH cũng phát triển trong lĩnh vực VIBA, tuy nhiên

do những hạn chế của môi trường truyền sóng vô tuyến nên tốc độ và chất lượng

truyền dẫn không cao so với công nghệ truyền dẫn quang Các thiết bị VIBA SDH hiện nay trên thị trường có tốc độ n x STM-1

Vệ tinh : có hai loại

Thị trường thông tin vệ tinh trong khu vực đã có sự phát triển mạnh trong những năm gần đây và còn tiếp tục trong các năm tới Các loại hình dịch vụ vệ tinh đã rất phát triển như : truy nhập Internet, các dịch vụ băng rộng, Ngoài các ứng dụng phổ biến đối với nhu cầu thông tin quảng bá, viễn thông nông thôn, với sự kết hợp sử dụng các ưu điểm của công nghệ CDMA (Code Division Multi Access), thông tin vệ tinh ngày càng có xu hướng phát triển đặc biệt trong lĩnh vực thông tin di động , thông tin cá nhân

1.2.2 Công nghệ chuyển mạch

1.2.2.1 Công nghệ ATM

Các công nghệ chuyển mạch trước đây và đang sử dụng phổ biến hiện nay không thoả mãn được đa phương tiện, đa dịch vụ băng rộng tương lai Công nghệ ATM dựa trên cơ sở phương pháp chuyển mạch gói, thông tin được nhóm vào các gói có chiều dài cố định ngắn trong đó vị trí của gói chủ yếu không phụ thuộc vào đồng hồ

đồng bộ mà dựa trên nhu cầu bất kỳ của kênh cho trước Mỗi một cell bao gồm: trường thông tin người sử dụng, trường tiêu đề, có thể truyền tại tốc độ 155 Mbit/s ,

622 Mbit/s hoặc lớn hơn trên các mạng truyền dẫn SDH

Các chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau Các hệ thống chuyển mạch ATM sẽ được thiết kế chế tạo để có khả năng kết nối làm việc với các mạng hiện tại Hiện nay, cơ sở hạ tầng viễn thông của các nước gồm có các mạng sau: Telex, PSTN (Public Switch Telephone Network), N-ISDN,

đường kênh thuê (leased lines), mạng truyền hình cáp vì vậy cần có sự kết nối (interworking) giữa hệ thống ATM mới và hệ thống cũ

1.2.2.2 Công nghệ chuyển mạch quang

Các kết quả nghiên cứu ở mức thử nghiệm đang hướng tới việc chế tạo các chuyển mạch quang Trong tương lai sẽ có các chuyển mạch quang phân loại theo nguyên lý như sau : chuyển mạch quang phân chia theo không gian, chuyển mạch quang phân chia theo thời gian , chuyển mạch quang phân chia theo độ dài bước sóng

1.2.3 Công nghệ mạng truy nhập

Trong vài thập kỷ qua, quan điểm truyền thống đối với đường dây thuê bao đã thay

đổi do nhu cầu truy nhập các dịch vụ tiên tiến - yêu cầu chất lượng dịch vụ cao, thời gian đáp ứng sửa chữa cung cấp dịch vụ, giảm chi phí vận hành.Các phương pháp truy nhập đa kênh bao gồm: TDMA, FDMA, CDMA Các kỹ thuật truy nhập này có thể kết hợp sử dụng với các kỹ thuật khác Các dịch vụ tiên tiến có nhu cầu truy nhập thông qua mạng nội hạt bao gồm : các dịch vụ băng rộng, mạng nội bộ, ISDN tốc độ cơ bản, hội nghị truyền hình, kết nối LAN/LAN tại tốc độ 2Mbit/s và tại tốc

độ cao hơn

1.2.3.1 Mạng truy nhập quang

Mạng đa truy nhập sử dụng kỹ thuật ghép bước sóng là mạng sử dụng bước sóng một cách hiệu quả bằng cách truyền đồng thời nhiều tín hiệu quang ở các bước sóng khác nhau trên cùng một sợi quang Một trong các ứng dụng đầu tiên của ghép kênh theo bước sóng WDM là việc sử dụng các bộ ghép bước sóng trong mạng quang thụ

động Cấu trúc mạng quang thụ động cũng có thể được sử dụng để truyền các dịch

vụ băng rộng như truyền hình cáp CATV, truyền hình có độ nét cao (HDTV) và ISDN băng rộng cũng như các dịch vụ thoại nhờ kỹ thuật ghép bước sóng Mạng quang này được gọi là mạng quang thụ động băng rộng Mỗi một bước sóng quang

có thể được sử dụng cho các dịch vụ khác nhau hoặc cũng có thể dành riêng cho một thuê bao

Mạng đa truy nhập sử dụng kỹ thuật ghép bước sóng (WDMA) được chia làm hai loại chính là: mạng WDMA đơn bước (hay còn gọi là các mạng WDMA quang hoá hoàn toàn) và mạng WDMA đa bước

Các mạng đa truy nhập phân chia sóng mang phụ Mạng sử dụng kỹ thuật này được chia làm hai loại là mạng đơn kênh và mạng đa kênh

1.2.3.2 Mạng truy nhập vô tuyến

Kỹ thuật vô tuyến phát triển dựa trên kỹ thuật số tạo khả năng phát triển các dịch vụ phi thoại, đưa lại chất lượng tốt, dung lượng lớn, độ tin cậy và tính bảo mật cao Những loại hình thông tin vô tuyến phát triển mạnh nhất hiện nay là thông tin vô tuyến cố định (WLL-Wireless Local Loop) và thông tin vô tuyến di động Các kỹ thuật truy nhập khác nhau là : TDMA và CDMA

Xu hướng phát triển chính của kỹ thuật truy nhập vô tuyến trong tương lai là ngày càng nâng cao chất lượng truyền dẫn, dung lượng, độ tin cậy và có thể truyền được thoại và các dịch vụ số băng rộng

ứng dụng của kỹ thuật truy nhập vô tuyến WLL: truy nhập vô tuyến WLL rất linh hoạt và có thể được sử dụng với các mục đích khác nhau:

khả năng lắp đặt tuyến cáp từ tổng đài tới thuê bao

tổng đài lớn, địa hình phức tạp Việc lắp đặt các tuyến cáp truy nhập tại những vùng này có chi phí rất lớn và do đó truy nhập vô tuyến là giải pháp tốt nhất và hiệu quả nhất Giải pháp truy nhập vô tuyến WLL là điển hình ở khu vực nông thôn

biệt

WLL có những lợi thế hơn hẳn so với mạng truy nhập cáp đồng truyền thống ở nhiều khía cạnh:

lắp đặt và bảo dưỡng

- Dễ dàng thay đổi lại cấu hình, lắp đặt lại vị trí của thuê bao một cách nhanh chóng và dễ dàng Nếu như hệ thống WLL không còn thấy cần thiết nữa thì thiết

bị của hệ thống có thể dễ dàng chuyển tới lắp đặt ở vị trí mới

thì chi phí lắp đặt của hệ thống truy nhập vô tuyến WLL giảm hơn so với truy nhập cáp đồng, đó là chưa kể đến chi phí vận hành và bảo dưỡng cũng thấp hơn nhiều

Tuy nhiên kỹ thuật truy nhập vô tuyến WLL cũng có những nhược điểm:

suy hao vô tuyến là vấn đề cần được quan tâm trong hệ thống vô tuyến

- Truy nhập vô tuyến đòi hỏi phải có nguồn nuôi cho thuê bao Điều này đã góp phần làm tăng thêm chi phí của thiết bị đầu cuối

nhập vô tuyến nếu không mã hoá thông tin thì việc nghe trộm là rất dễ dàng.1.2.3.3 Các phương thức truy nhập cáp đồng

Một hướng phát triển truy nhập tốc độ cao từ thuê bao đến tổng đài không dùng cáp quang mà dùng chính trên đôi cáp đồng truyền thống, vì những lý do khác nhau mà truy nhập cáp đồng vẫn luôn và sẽ tồn tại

HDSL sử dụng công nghệ VLSI trong những thiết bị đầu cuối HDSL Công nghệ tiên tiến này cho phép HDSL được lắp đặt vào mạch cáp đôi HDSL là một luồng

số không lặp tốc độ truyền dẫn 1,536 Mbit/s HDSL ở dạng cơ bản chỉ phù hợp cho những khoảng cách ngắn Tuy nhiên, xây dựng bộ lặp HDSL sẽ làm tăng khoảng cách hoạt động

xứng) ADSL là một công nghệ mới ADSL có tốc độ 1,536 Mbit/s đơn công, hướng về thuê bao, một kênh đơn công số liệu và điều khiển tốc độ thấp hướng

về tổng đài, dịch vụ POST song công, tất cả trên một đôi cáp Tốc độ đường truyền thực sự đối với ADSL là gần 1,6 Mbit/s để cung cấp tín hiệu điều khiển

và tiêu đề ADSL là công nghệ không sử dụng bộ lặp Tính bất đối xứng của ADSL giới hạn những ứng dụng của nó trong một thị trường viễn thông nhất

định, cụ thể là thị trường dân cư ADSL được thiết kế để chuyển tải những loại ứng dụng nhất định đến hộ thuê bao dân cư, gồm có: Truyền hình giáo dục từ xa,

Đa phương tiện, Số liệu tốc độ cao (tới 1,546 Mbit/s), Video giải trí quảng bá và phim theo yêu cầu

1.2.3.4 Xu hướng phát triển mạng truy nhập băng rộng

Trong mạng truy nhập băng rộng mục tiêu, tất cả các dịch vụ băng hẹp sẽ được kết hợp vào cùng một đường truy nhập như là đối với các dịch vụ băng rộng, nhưng trong quá trình phát triển những dịch vụ này có thể được truy nhập riêng biệt.Ba cấu trúc cho mạng truy nhập được sử dụng trong các doanh nghiệp là : truy nhập riêng biệt cho băng rộng; truy nhập kiểu ghép kênh; truy nhập mục tiêu

1.2.3.5 Truy nhập riêng biệt cho băng rộng

Theo phương pháp này các dịch vụ băng rộng được đưa tới khách hàng qua đường truy nhập riêng biệt tới tổng đài nội hạt ATM Như vậy sẽ không có sự ảnh hưởng nào tới các dịch vụ mạng hiện tại Sử dụng kỹ thuật truy nhập riêng biệt tới mỗi một mạng tạo điều kiện thuận lợi hơn cho nhà khai thác trong việc giới thiệu các dịch vụ băng rộng cho bất cứ ai và bất cứ khi nào xuất hiện nhu cầu hoặc là khi có quyết

định về mặt chính sách trong việc cung cấp các dịch vụ Nó cũng có thể được dựa trên các kỹ thuật sớm nhất của ATM Tuy nhiên điều này sẽ dẫn tới việc phức tạp đa chủng loại của mạng

Ưu điểm của phương pháp này là: chi phí ban đầu thấp; khả năng tạo ra lợi nhuận sớm; không bị ảnh hưởng bởi mạng truy nhập băng hẹp; cho phép sớm giới thiệu ATM đầu cuối-đầu cuối (end-to-end ATM connectivity)

Tuy nhiên nó cũng có một số nhược điểm: sự kết hợp giữa các dịch vụ mới và các dịch vụ đang tồn tại là khó khăn, việc vận hành và bảo dưỡng mạng phức tạp

1.2.3.6 Hệ thống truy nhập kiểu ghép kênh

Phương pháp này sử dụng một luồng truy nhập băng rộng đơn nhất tới khách hàng

để truyền tải đồng thời các dịch vụ băng hẹp và ATM Với kỹ thuật ghép kênh ATM tất cả các dịch vụ được truyền trên ghép kênh ATM và các dịch vụ băng hẹp được tách ra khi đi tới khách hàng

Những ưu điểm của phương pháp này là: chi phí ban đầu chấp nhận được; có khả năng tạo ra lợi nhuận nhanh; có khả năng sớm giới thiệu ATM đầu cuối- đầu cuối (end-to-end); bước đầu đơn giản hoá việc vận hành và quản lý mạng nội hạt

Nhược điểm của phương pháp ghép kênh ATM (ATM multiplex) là cuộc đàm thoại tới và từ ATM cho các dịch vụ băng hẹp có thể bị trễ

1.2.3.7 Truy nhập mục tiêu

Phương pháp này giúp cho khách hàng sử dụng đầy đủ nhất thiết bị ATM của mình

bằng cách tạo khả năng truy nhập ATM đầy đủ vào một tổng đài ATM Các ưu

điểm của các phương pháp truy nhập mục tiêu là: phát triển nhanh hơn hướng tới mạng truy nhập mục tiêu, khả năng thu lợi nhuận lớn nhất; linh hoạt nhất cho khách hàng; đơn giản nhất trong việc vận hành và bảo dưỡng mạng truy nhập thuê bao Tuy nhiên chi phí ban đầu cao do sự cần thiết phải có các tổng đài gateway cho các mạng phi ATM, và các giao diện (giữa các thiết bị phi ATM và thiết bị ATM)

Chương 2 giải pháp và cấu trúc ngn của một số nhà

cung cấp và các tổ chức quốc tế

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ mạng viễn thông, tin học Đặc biệt là gần đây với sự xuất hiện của mạng NGN thì hầu hết tất cả các các nhà sản xuất thiết

bị và các tổ chức, các diễn đàn trên phạm vi quốc tế đều tham gia để xây dựng, đóng góp ý kiến của mình cho sự phát triển của NGN

Có thể kể đến một số tên tuổi lớn của các nhà cung cấp thiết bị: Alcatel, Cisco, Siemens, Nortel, Ericsson; các tổ chức như ITU-T, IETF, IEEE, ETSI, MSF (diễn

đàn chuyển mạch đa dịch vụ) Ta sẽ nghiên cứu mô hình của các nhà cung cấp thiết

bị này do mạng viễn thông của Việt Nam hiện nay đang sử dụng phần lớn thiết bị của họ, và của các tổ chức quốc tế quan trọng đối với việc đưa ra các khuyến nghị cũng như các chuẩn để có thể áp dụng trên toàn thế giới

2.1 Mô hình NGN của Alcatel

Alcatel đưa ra mô hình mạng thế hệ sau với các lớp :

- Lớp truy nhập và truyền tải

- Lớp trung gian

- Lớp điều khiển

- Lớp dịch vụ mạng

Các dịch vụ mạng

Hình 2.1 Sơ đồ mạng tương lai (Mô hình của Alcatel)

Thiết bị của ALCATEL :

Alcatel giới thiệu các chuyển mạch đa dịch vụ, đa phương tiện 1000 MM E10 và Alcatel 1000 Softswitch cho giải pháp xây dựng mạng NGN:

Trong đó họ sản phẩm 1000 MM E10 là các hệ thống cơ sở để xây dựng mạng viễn thông thế hệ mới từ mạng hiện có

Năng lực xử lý của hệ thống rất lớn so với các hệ thống E10 trước đây, lên đến 8 triệu BHCA, tốc độ chuyển mạch ATM có thể lên tới 80 Gbit/s

Đặc điểm lớn nhất của hệ thống này là chuyển một số chức năng liên quan đến điều khiển cuộc gọi như chương trình kết nối ATM bán cố định, chương trình xử lý số liệu cho việc lập kế hoạch đánh số, định tuyến, điểm điều khiển dịch vụ nội hạt, quản lý kết nối băng rộng lên các máy chủ chạy trên UNIX

2.2 Mô hình của CISCO

Cisco là một nhà cung cấp thiết bị mạng rất nổi tiếng, có thị phần lớn trên thế giới Ngày nay khi khái niệm chuyển mạch và router ngày càng hội tụ vào nhau thì ảnh hưởng của Cisco đối với mạng NGN càng được thể hiện rõ rệt Cisco xây dựng NGN trên cơ sở là một mạng duy nhất cung cấp tất cả các loại hình dịch vụ trên mạng viễn thông hiện có Cisco còn đóng góp rất lớn trong việc đưa ra mô hình mạng NGN cũng như giải pháp áp dụng cho mạng truyền tải đối với mạng NGN là công nghệ MPLS mà ta sẽ xem xét rõ hơn ở phần sau

Tinh thần mạng NGN của Cisco thể hiện ở một số đặc điểm sau:

Mô hình phân lớp của Cisco cho mạng NGN được thể hiện như sau:

Quản lýứng dụngBáo hiệu và điều khiểnChuyển mạch và định tuyến

Truyền tải

Quản lýứng dụngBáo hiệu và điều khiểnChuyển mạch và định tuyến

Truyền tải

Hình 2.2 Mô hình phân lớp NGN của Cisco

Mô hình mạng tương lai của Cisco

Hình 2.3 Mô hình mạng tương lai Giải pháp của Cisco cho mạng lõi NGN là: tất cả dựa trên công nghệ IP/MPLS

Di động

Mạng báo hiệu

MG PSTN

Mạng IP hoặc ATM

MG H.248

Node biên mạng

Di động

Mạng báo hiệu

MG PSTN

Mạng IP hoặc ATM

MG H.248

Node biên mạng

Lõi NGN IP/MPLS

Mạng lõi ATM

Ethernet

IP ATM

Mạng lõi PSTN

Lõi NGN IP/MPLS

Mạng lõi ATM

Ethernet

IP ATM

Mạng lõi PSTN

Hình 2.4 Mạng lõi của Cisco Chiến lược của Cisco cho việc tương tác giữa các mạng PSTN/ATM/IP

Hình 2.5 Tương tác PSTN/ATM/IP

BICC SIP-T

DSS1 H.248

PSTN

ISUP

Báo hiệu

Media Gateway Control

Kết nối tải tin

DSS1 H.248

PSTN

ISUP

Báo hiệu

Media Gateway Control

Kết nối tải tin

Tương tác MG

MGC

Tương tác MGC

MGC

Máy Chủ PLMN

Máy chủ PSTN/

Mạng đa dịch vụ / IP khác

Mạng đường trục kết nối

ứng dụng

Điều khiển 2.3 Mô hình NGN của Ericsson

Hình 2.6 Cấu trúc mạng thế hệ tiếp theo của Ericsson ( PLMN : Public LAN Mobile Network )

Thiết bị của Ericsson:

Ericsson giới thiệu giải pháp mạng thế hệ mới có tên ENGINE

ENGINE tạo ra một mạng lõi cung cấp nhiều dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất Nó bao gồm toàn bộ các sản phẩm mạng đa dịch vụ của Ericsson và đây là một tập hợp các giải pháp và sản phẩm

Cấu trúc mạng mới ENGINE hướng tới các ứng dụng, cấu trúc này dựa trên các liên

hệ Client/Server và Gateway/Server Các ứng dụng gồm có phần client trên máy đầu cuối và các server trong mạng giao tiếp với nhau qua các giao diện mở và hướng tới mạng độc lập với dịch vụ

Cũng như các hãng khác, mạng ENGINE được phân thành 3 lớp, sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, đó là:

lượng hay lớp vận chuyển

Lớp dịch vụ/điều khiển bao gồm các server có chức năng điều khiển các cuộc gọi PSTN/ISDN và số liệu, cung cấp các dịch vụ mạng thông minh IN, mutimedia cớ thời gian thực trên cơ sở hệ thống xử lý AXE của Ericsson

Lớp kết nối xử lý các thông tin người sử dụng, chuyển mạch và định tuyến lưu lượng hay còn gọi là lớp vận chuyển với phần lõi chuyển mạch chính là ATM AXD 301 có dung lượng từ 10 đến 160 Gbit/s và có khả năng mở rộng đến 2.500Gbit/s trong tương lai Đồng thời hệ thống chuyển mạch ATM AXD 301 có thể được sử dụng như một giao diện giữa mạng lõi và các mạng truy nhập khác: mạng cố định, mạng vô tuyến cố định và mạng di động

Lớp truy nhập đảm bảo khả năng truy nhập của thuê bao từ các mạng cố định, vô tuyến cố định, di động và các mạng truy nhập khác Ericsson giới thiệu sản phẩm ENGINE access ramp gồm các dòng sản phẩm đáp ứng yêu cầu của giải pháp mạng cần triển khai (truy nhập băng hẹp, đa truy nhập, truy nhập kiểu ADSL, phân tách DSL, chuyển mạch ghép, chuyển mạch đơn, tích hợp ATM ) Đối với cấu hình truy nhập băng hẹp, việc chuyển mạch sẽ do chuyển mạch nội hạt (local) thực hiện Để cung các dịch vụ ATM, ENGINE access ramp sẽ phối hợp với mạng ATM công cộng

Sản phẩm mạng mới ENGINE của Ericsson có 3 giải pháp ứng dụng: mạng trung

kế, mạng chuyển mạch và mạng tích hợp

- Mạng trung kế (Trunked Network): đây là bước đầu tiên để tiến đến mạng đa dịch vụ, chuyển mạch ATM lắp ghép với tổng đài TOLL mạng PSTN sẽ cho phép lưu lượng thoại được vận chuyển như lưư lượng dât trên mạng đường trục Lưu ý lưu lượng thoại vẫn được điều khiển chuyển mạch trước khi đưa tới chuyển mạch ATM

hoàn toàn bằng chuyển mạch gói cho các ứng dụng IP và ATM Thực hiện điều khiển cuộc gọi lưu thoại sẽ do server lớp điều khiển thực hiện và quá trình chuyển mạch sẽ do chuyển mạch ATM (media gateway thực hiện - lớp kết nối

xử lý)

của mạng thế hệ sau Việc điều khiển cuộc gọi sẽ đựơc tập trung bởi các Telephony server lớp điều khiển thực hiện, các hệ thống chuyển mạch ATM sẽ thay thế các chuyển mạch nội hạt (local Switch) và nút truy nhập (access node)

để cung cấp các dịch vụ băng rộng cho thuê bao Đây là cấu trúc còn được gọi là mạng đa dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối (end - to - end multi-service network)

2.4 Mô hình mạng NGN của Siemens

Giải pháp mạng NGN của Siemens dựa trên cấu trúc phân tán, xoá đi khoảng cách giữa mạng PSTN và mạng số liệu Các hệ thống đưa ra vẫn dựa trên cấu trúc phát triển của hệ thống chuyển mạch mở nổi tiếng của Siemens là EWSD

Siemens giới thiệu giải pháp mạng thế hệ mới có tên SURPASS

Phần chính của SURPASS là hệ thống SURPASS hiQ, đây có thể coi là hệ thống chủ tập trung (centralized server) cho Lớp Điều khiển của mạng với chức năng như một hệ thống cửa ngõ (gateway) mạnh để điều khiển các tính năng thoại, kết hợp khả năng báo hiệu mạnh để kết nối với nhiều mạng khác nhau Trên hệ thống này có khối chuyển đổi báo hiệu báo hiệu số 7 của mạng PSTN/ISDN sang giao thức điều khiển cửa ngõ trung gian MGCP Tuỳ theo chức năng và dung lượng, SURPASS hiQ

được chia thành các loại SURPASS hiQ 10, 20 hay SURPASS hiQ 9100, 9200,

9400

SURPASS hiG là họ các hệ thồng cửa ngõ trung gian (media gateway) từ các mạng dịch vụ cấp dưới lên SURPASS hiQ, hệ thống nằm ở biên mạng đường trục, chịu sự quản lý của SURPASS hiQ Họ này có chức năng:

- Cửa ngõ cho quản lý truy cập từ xa (RAS): chuyển đổi số liệu từ modem hay ISDN thành số liệu IP và ngươc lại

Khai báo và quản lý dịch

CABLE

Định tuyến/ chuyển mạch Định tuyến/ chuyển mạch

Mạng truy nhập đa dịch vụ

PSTN/

ISDN

Các mạng hiện có

DN

Hình 2.7 Cấu trúc mạng thế hệ sau (mô hình của Siemens)

- Cửa ngõ cho VoIP: nhận lưu lượng thoại PSTN, nén, tạo gói và chuyển lên mạng

Để quản lý tất cả hệ thống của SURPASS, Siemens đưa ra NetManager Hệ thống quản lý này sử dụng giao thức quản lý SNMP và chạy trên nền JAVA, có giao diện HTTP để có thể quản lý qua trang WEB

2.5 Mô hình của ITU

Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN nằm trong mô hình lớn của cấu trúc hạ tầng thông tin toàn cầu GII (Global Infomation Infrastructure) do ITU đưa ra Mô hình này bao gồm 3 lớp chức năng sau đây :

- Các chức năng ứng dụng

- Các chức năng trung gian bao gồm :

Các chức năng điều khiển dịch vụ

Các chức năng quản lý

- Các chức năng cơ sở bao gồm :

Các chức năng mạng (bao gồm chức năng chuyển tải và chức năng điều khiển) Các chức năng lưu giữ và xử lý

Các chức năng giao diện ngưòi-máy

Hình 2.8 Các chức năng GII và mối quan hệ của chúng

Phần mạng truy nhập bao gồm các kết nối

- Vô tuyến : Điện thoại không dây/ thông tin di động…

- Hữu tuyến với đầu cuối thoại, TV, máy tính…

- Kết nối với mạng truy nhập khác

Các chức năng giao tiếp người–máy

Các chức năng

xử lý và lưu trữ

Cung cấp dịch vụ truyền thông chung

Truyền thông

và nối mạng thông tin

Trong Draft khuyến nghị Y.120 ITU đưa ra mô hình tham chiếu với các loại điểm tham chiếu; tương ứng với các loại điểm tham chiếu này là các loại giao diện kết nối (đang tiếp tục được ITU nghiên cứu)

2.6 Một số hướng nghiên cứu của IETF

IETF (Internet Engineering Task Force) là tổ chức nghiên cứu các tiêu chuẩn mở đối với các nhà thiết kế, khai thác, cung cấp…chủ yếu trong lĩnh vực Internet

Theo IETF, cấu trúc của cơ sở hạ tầng thông tin toàn cầu sử dụng giao thức cơ sở IP cần phải có mạng chuyển tải toàn cầu sử dụng giao thức IP với bất cứ công nghệ lớp kết nối (layer link) nào Nghĩa là, IP cần có khả năng chuyển tải các truy nhập

và đường trục có giao thức kết nối (link layer) khác nhau

CDN – Cable Data Network) và IP với môi trường không gian (vô tuyến)

quang phân cấp số đồng bộ SONET/SDH và IP với giao thức điểm nối điểm ( PPP - Point to Point ) với SONET/SDH

Với các công nghệ kết nối mới , IETF định nghĩa cách thức truyền IP trên lớp kết nối

Mô hình IP over ATM của IETF xem IP như một lớp trên lớp ATM và định nghĩa các mạng con IP trên nền mạng ATM Phương thức tiếp cận này cho phép IP

vầ ATM hoạt động với nhau mà không cần thay đổi giao thức Tuy nhiên phương thức này không tân dụng được hết các khả năng của ATM và không thích hợp với mạng nhiều router vì vậy không đạt hiệu quả cao

IETF là tổ chức đưa ra nhiều tiêu chuẩn về MPLS (Multiprotocol Label Switching) MPLS là kết quả phát triển của IP Switching sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP

- Lớp ứng dụng

Và lớp quản lý đặc biệt liên quan đến 3 lớp : thích ứng, chuyển mạch và điều khiển

Hình 2.9 Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ Với cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ của MSF cần có một số chú ý như sau :

- Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp thích ứng, chuyển mạch và

- Định tuyến và định tuyến lại lưu lượng giữa các khối chuyển mạch

TDM FR Chuyển mạch lai ghép

- Thiết lập các yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, điều khiển sắp xếp nhãn (label mapping) giữa các giao diện cổng

- Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối hoặc mỗi luồng

và thực hiện việc quản lý giám sát điều khiển để đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng

- Điều khiển các chức năng của lớp thích ứng

- Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối với lớp thích ứng

- Thống kê và ghi lại các thông số và chi tiết về cuộc gọi (như số lượng cuộc gọi, thời gian… ) và các cảnh báo

- Lớp điều khiển cần được tổ chức theo kiểu modul và có thể bao gồm một số bộ

điều khiển độc lập Ví dụ : có thể bao gồm các bộ điều khiển riêng rẽ cho các dịch vụ : thoại/báo hiệu số 7, ATM/SVC, IP/MPLS

- Thu nhận thông tin báo hiệu từ mỗi cổng và chuyển các thông tin này tới các thành phần khác trong mạng lớp điều khiển

- Điều phối kết nối và các thông số của lớp thích ứng như : tốc độ bit, loại mã hoá… với các thành phần của lớp thích ứng tại các chuyển mạch đa dịch vụ đầu

xa Lớp thích ứng cung cấp chức năng báo cáo và giám sát tới lớp điều khiển và lớp quản lý một cách thích hợp với các giao thức điều phối này

- Quản lý và bảo dưỡng hoạt động của các tuyến kết nối thuộc phạm vi điều khiển Thiết lập quản lý và bảo dưỡng hoạt động của các luồng yêu cầu đối với chức năng dịch vụ trong mạng đặc biệt và thông tin các trạng thái này cho các khối chức năng dịch vụ mạng đặc biệt Báo hiệu với các thành phần ngang cấp

Lớp ứng dụng bao gồm các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ

Một số loại dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc điều khiển logic dịch vụ của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ được điều khiển từ lớp điều khiển như trường hợp dịch vụ thoại truyền thống

Một số ví dụ về các loại ứng dụng dịch vụ được đưa ra sau đây:

- Các dịch vụ thông tin và nội dung

- Mạng riêng ảo (VPN) đối với thoại và số liệu

- Các dịch vụ thoại

- Video theo yêu cầu

- Nhóm các dịch vụ đa phương tiện

- Thương mại điện tử

Các nhà khai thác mạng và các ứng dụng đối với khách hàng

- Lớp chuyển tải trên cơ sở công nghệ quang

- Công nghệ gói trên cơ sở mạng lõi dung lượng cao trên nền IP/ATM

- Điều khiển trên nền IP

- Dịch vụ và ứng dụng trên nền IP

- Quản lý trên cơ sở IT và IP

Và các vấn đề khác như truy nhập đa dịch vụ trên cơ sở đa công nghệ

Hình 2.10 Cấu trúc chức năng mạng NGN theo ETSI

Theo phân lớp của ETSI thì mạng NGN có 5 lớp chức năng Các ứng dụng đối với khách hàng từ các nhà khai thác mạng thông qua các giao diện dịch vụ, các giao diện dịch vụ được phân loại thành 4 loại

Cấu trúc mạng NGN theo ETSI bao gồm 4 lớp :

- Lớp kết nối

- Lớp điều khiển và các ứng dụng truyền thông

- Lớp các ứng dụng và nội dung

- Lớp quản lý

Trong mô hình cấu trúc này, lớp kết nối bao gồm cả truy nhập và lõi cùng với các

cổng trung gian, nghĩa là lớp kết nối theo cấu trúc này bao gồm toàn bộ các thành

phần vật lý / các thiết bị trên mạng

Lớp quản lý là một lớp đặc biệt - khác với lớp điều khiển Theo thể hiện này, lớp

quản lý có tính năng xuyên suốt nhằm quản lý 3 lớp còn lại

Hình 2.11 Cấu trúc mạng NGN theo ETSI

2.9 Nhận xét

Từ việc nghiên cứu mô hình của các hãng và các tổ chức trên thế giới, ta có thể thấy

mô hình của cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng

sau:

Lõi/ Chuyển tải

Các mạng IP/đa dịch vụ khác

Các mạng điện thoại khác Truy nhập

Trong cấu trúc mạng mới mà các hãng và các tổ chức đề xuất, các chức năng truyền dẫn và chuyển mạch được gộp chung trong lớp chuyển tải (còn được gọi là lớp lõi) Mô hình của một vài hãng gộp chung lớp truy nhập và lớp truyền tải

Với các mô hình này các thiết bị truyền dẫn và chuyển mạch chỉ được xem như các công cụ thực hiện chức năng chuyển tải lưu lượng

Cấu trúc mạng mới đa phương tiện, đa dịch vụ, đòi hỏi các thủ tục kết nối phải đáp ứng việc cung cấp các dịch vụ thông tin từ đầu cuối đến đầu cuối một cách thông suốt Trong mô hình mạng mới các chức năng điều khiển và quản lý được đặc biệt chú ý

Lớp điều khiển (control): Hiện nay đang rất phức tạp với nhiều loại giao thức

Lớp Quản lý (management) : Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp khác trong cấu trúc mạng mới

Tổngđài Tổngđài

MEGACO

Mạng đa dịch vụ Quản lý tập trung Truy nhập đa dịch vụ Mạng xương sống QoS NGN

chương 3 Mạng thế hệ sau (Next Generation

Network)

3.1 Định nghĩa NGN

Mạng viễn thông thế hệ sau là một mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động

Hình 3.1 Mạng hợp nhất Như vậy, NGN là mạng hợp nhất của các loại mạng hiện có Để có thể hợp nhất

được thì cần phải có một sự thay đổi lớn về mặt công nghệ, các công nghệ nền tảng

ở lớp truyền tải (ATM, IP, MPLS, ) cũng như công nghệ ở lớp điều khiển mạng (MGCP, MEGACO, SIP, BICC, ) Ta sẽ xem xét rõ hơn những công nghệ mới này

và hoạt động của chúng ở phần sau

3.2 Cấu trúc mạng NGN

3.2.1 Mô hình tham chiếu OSI

Mô hình tham chiếu OSI là mô hình tham chiếu chủ yếu cho các hoạt động thông tin trên mạng Hầu hết các nhà chế tạo sản phẩm đều tạo ra các sản phẩm của họ trên cơ

sở tham chiếu đến mô hình OSI Luận văn chỉ xin giới thiệu qua một chút về mô hình này vì đây chính là mô hình tham chiếu cho tất cả các loại mạng ra đời sau này Mô hình chia làm 7 lớp:

Líp øng dông Líp tr×nh bµy Líp phiªn Líp truyÒn t¶i Líp m¹ng Líp liªn kÕt d÷ liÖu Líp vËt lý

H×nh 3.2 M« h×nh OSI Chøc n¨ng cña tõng líp trong m« h×nh OSI