Tài liệu Giải pháp ngn cho mạng dùng riêng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRỊNH HỮU QUANG GIẢI PHÁP NGN CHO MẠNG DÙNG RIÊNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2007 MỤC LỤC MỤC LỤC ......................................................................................................... 1 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .................................................................................. 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .......................................................................... 10 LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 11 CHƢƠNG 1 ..................................................................................................... 13 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ TIẾP THEO - NGN ................................ 13 1.1 Giới thiệu về NGN .................................................................................. 13 1.1.1 Sự ra đời của NGN ........................................................................... 13 1.1.2 Định nghĩa và đặc điểm của NGN ..................................................... 14 1.2 Cấu trúc và chức năng của mạng NGN ............................................................ 16 1.2.1 Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN ................................... 17 1.2.2. Cấu trúc vật lý của mạng NGN ........................................................ 24 1.3 Các công nghệ làm nền cho mạng thế hệ mới. ......................................... 28 1.3.1 Công nghệ chuyển mạch IP............................................................... 28 1.3.2 Công nghệ chuyển mạch ATM ......................................................... 33 1.3.3. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) ........................ 38 1.4 Kết luận .................................................................................................. 45 CHƢƠNG 2 ..................................................................................................... 47 MỘT SỐ GIẢI PHÁP DI TRÚ LÊN NGN....................................................... 47 2.1 Một số giải pháp di trú từ mạng PSTN sang NGN................................... 47 2.1.1 Các bƣớc di trú từ mạng PSTN sang NGN của Alcatel ..................... 47 2.1.2 Nguyên tắc di trú lên NGN của Tekelec ............................................ 57 2.2 Giải pháp di trú từ mạng IP truyền thống sang NGN ............................... 62 2.2.1 Giải pháp NGN của Juniper .............................................................. 63 2.2.2 Giải pháp NGN của Cisco ................................................................. 65 2.3 Kinh nghiệm di trú lên NGN của VNPT ................................................. 68 2.3.1 Yêu cầu trong quá trình di trú ........................................................... 68 2.3.2 Nguyên tắc thực hiện ........................................................................ 68 2.3.3 Lộ trình di trú sang NGN .................................................................. 69 2.3.4 Quá trình triển khai mạng NGN của VNPT. ..................................... 70 2 2.3.5 Một số khó khăn của VNPT khi phát triển mạng NGN. .................... 71 2.3.6 Hƣớng phát triển mở rộng mạng NGN của VNPT ............................ 72 2.4 Kết luận .................................................................................................. 72 CHƢƠNG 3 ..................................................................................................... 73 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TỔ CHỨC VÀ CẤU TRÚC ....................................... 73 MẠNG NGN CHO MẠNG VIỄN THÔNG DÙNG RIÊNG CẤP BỘ ............. 73 3.1 Hiện trạng và mục tiêu xây dựng hệ thống .............................................. 73 3.1.1 Mục tiêu xây dựng hệ thống .............................................................. 73 3.1.2 Hiện trạng mạng của các Bộ Ban Ngành hiện nay............................. 73 3.2 Các yêu cầu chung đối với giải pháp ....................................................... 77 3.2.1 Yêu cầu tổng quan của hệ thống ....................................................... 77 3.2.2 Kiến trúc hệ thống ............................................................................ 78 3.2.3 Công nghệ truyền dẫn ....................................................................... 78 3.2.4 Các dịch vụ triển khai trên mạng tích hợp của Bộ Ban Ngành .......... 78 3.2.5 Băng thông sử dụng trên mạng.......................................................... 80 3.2.6 Quản lý chất lƣợng dịch vụ (QoS)..................................................... 81 3.2.7 Khả năng phát triển mạng trong tƣơng lai ......................................... 81 3.3 Yêu cầu kỹ thuật của các thiết bị ............................................................. 82 3.3.1 Yêu cầu đối với các dịch vụ cung cấp ............................................... 82 3.3.2 Yêu cầu chung về thiết bị .................................................................. 83 3.4 Giải pháp di trú lên NGN cho mạng dùng riêng ...................................... 83 3.4.1 Giải pháp di trú lên NGN với Công nghệ chuyển mạch ATM ........... 84 3.4.2 Giải pháp di trú lên NGN với Công nghệ chuyển mạch MPLS ......... 88 3.5 Kết luận .................................................................................................. 90 KẾT LUẬN ...................................................................................................... 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 94 3 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Trung tâm nhận thực AC Authentication Centre ACF Admission Confirmation Acknowledgement Xác nhận chấp nhận đăng nhập ACM Address Complete Message Bản tin hoàn thành địa chỉ ACPT Accept Bản tin chấp nhận AIN Advanced Intelligent Network Mạng thông minh Bắc Mỹ ALL ATM adaptation layer Lớp tƣơng thích AT ANM Answer Message Bản tin trả lời API Application Programming Interface Giao diện chƣơng trình ứng dụng APM Application Transport Mechanism Cơ chế truyền dẫn ứng dụng ARQ Admission Request Yêu cầu đăng nhập AT Access Tandem ATM Asynchronous Transfer Mode Tổng đài truy nhập Phƣơng thức truyền không đồng bộ BCSM Basic Call State Model BICC Bearer independent call control protocol BRAS Broadband Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa băng rộng C++ Programming Language C++ Ngôn ngữ lập trình C++ C7 Signalling System number 7 CAD Computer Aided Design CAM Computer Aided Manufacture CC Call Control Hệ thống báo hiệu số 7 Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính Chế tạo với sự trợ giúp của máy tính Điều khiển cuộc gọi CLI Calling Line Identification Nhận dạng đƣờng dây chủ gọi COM Common Object Model COT Continuity Test Mô hình đối tƣợng chung Kiểm tra liên tục 4 Mô hình trạng thái cuộc gọi cơ bản Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh mang CP Nền tảng điều khiển Control Platform Định tuyến cƣỡng bức CR-LDP Constraint-base Routed LDP CSM Communication Session Manager Quản lý phiên truyền thông CSM Customer Service Management Quản lý dịch vụ khách hàng DCOM Distributed Common Object model Mô hình đối tƣợng chung phân tán DNID Dialed Number Identification Nhận dạng số quay đến Môi trƣờng xử lý phân tán DTMF Distributed Processing Environment Differentiated Services Code Point Dual Tone Multiple Frequency ECA Event-Conditions-Action Hoạt động- điều kiện-Sự kiện EDI Electronic Data Interchange ETSI European Telecommunications Standards Institute FEC Forwarding Equivalent Class Trao đổi dữ liệu điện tử Viện chuẩn hoá viễn thông châu Âu Lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng FMC Fixed Mobile Convergence Hội tụ giữa di động và cố dịnh GMSC Gateway Mobile Switching Centre GSM Global System for Mobile communications GTT Global Title Translation Trung tâm chuyển mạch cho cổng di động Hệ thống thông tin di động toàn cầu Chuyển đổi nhãn toàn cầu GUI Graphical User Interface Giao diện đồ hoạ GW Gateway Cổng truyền thông HTTP HyperText Transport Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản IAM Initial Address Message Bản tin địa chỉ IANA Internet Assigned Numbers Authority Uỷ quyền gán số Internet ICW Internet Call Waiting Chờ cuộc gọi trên Internet IDL Interface Definition Language Ngôn ngữ định nghĩa giao diện IETF Internet Engineering Task Force Nhóm kỹ thuật Internet Công-xoóc-xiom hội nghị International Multimedia DPE DSCP IMTC 5 Mã phân biệt dịch vụ khác nhau Xung đa tần multimedia từ xa Mạng thông minh Teleconference Consortium IN Intelligent Network INAP Intelligent Network Application Part Phần ứng dụng mạng thông minh INC Industry Numbering Committee IOR Interoperable Object Reference Hội đánh số công nghiệp Tham chiếu đối tƣợng có thể hoạt động tƣơng tác IP Intelligent Peripheral Ngoại vi mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ ISUP ISDN User Part Phần ngƣời dùng ISDN ITU-T International Telecommunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế IUAP Interworking User Application IVR Interactive Voice Response Ứng dụng ngƣời sử dụng liên kết hoạt động Đáp ứng thoại tƣơng tác IWU Interworking Unit Đơn vị liên kết hoạt động IXC Interexchange Carrier Mạng truyền dẫn liên tổng đài JAIN Java and IN Java và IN JCC Java Call Control Điều khiển cuộc gọi Java JSIP Java Session Initiated protocol JTAPI Java Telephony API LDAP Lightweight Directory Access Protocol Giao thức bắt đầu phiên Java Giao diện chƣơng trình ứng dụng thoại -Java Giao thức truy nhập hƣớng dẫn sơ lƣợc LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LRN Local Routing Number Số định tuyến nội bộ MG Media Gateway Cổng truyền thông đa phƣơng tiện MGC Thiết bị điều khiển MG Giao thức điều khiển Media Media Gateway Control Protocol Gateway Máy chủ truy nhập mạng Network Access Server Mạng thế hệ sau Next generation network MGCP NAS NGN Media Gateway Controller 6 NPDB Number Portability Database Cơ sở dữ liệu di động số OAM Operation, Administration and Maintenance Khai thác, quản lý và bảo dƣỡng OSPF Open shorted Path First Thuật toán tìm đƣờng ngắn nhất PA Provider Agent Phía nhà cung cấp PBX Private Branch Exchange Tổng đài độc lập PDA Personal Digital Assistant Phụ trợ số hoá cá nhân PDSN Packet Data Serving Node PIM Personal Information Manager Node dịch vụ dữ liệu gói Quản lý thông tin cá nhân PIN Personal Identification Number PINT PSTN Internet Interworking PN Phone Number Số nhận dạng cá nhân Liên kết hoạt động giữa PSTN và Internet Số điện thoại PNO Public Network Operator Nhà điều hành mạng công cộng POP Point of Presence POTS Plain Old Telephony System PPP Point to Point Protocol PSTN Public Switched Telephone Network QoS Quality of Service Điểm hiện diện Hệ thống điện thoại thuần tuý cổ điển Giao thức điểm tới điểm Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng Chất lƣợng dịch vụ RAS Registration, Admission, and Status Đăng ký, chấp nhận và tình trạng REL Release Bản tin giải phóng cuộc gọi RFC Request For Comments Các tiêu chuẩn của IETF RLC RSVP Release Complete Hoàn thành giải phóng cuộc gọi RTP Resource Reservation Signalling Giao thức báo hiệu dành riêng tài Protocol nguyên Giao thức thời gian thực Real Time Protocol SAC Special Area Code Mã vùng đặc biệt SCN Switched Circuit Network SCE Service Creation\Development Function Mạng chuyển mạch kênh Chức năng kiến tạo phát triển dịch vụ 7 Chức năng điều khiển dịch vụ Giao thức chuyền tải điều khiển luồng Gateway báo hiệu Giao thức điều khiển cổng đơn giản Giao thức khởi tạo phiên SCF Service Control Function SCTP Stream Control Transmission Protocol SG Signaling Gateway SGCP Simple Gateway Control Protocol SIP Session Initiation Protocol SLEE Service Logic Execution Function Chức năng kích hoạt logic dịch vụ SMS Short Messaging Service Dịch vụ bản tin ngắn SPAN Services and Protocols for Advanced Networks SPAR Service Provider Access Requirements SRF Specialised Resource Function Các dịch vụ và giao thức cho mạng tiên tiến Thủ tục truy nhập nhà cung cấp dịch vụ Chức năng tài nguyên đặc biệt SRP Special Resource Point Điểm tài nguyên đặc biệt SS7 Signalling System number 7 Hệ thống báo hiệu số 7 SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch vụ SSP Service Switching Point Điểm chuyển mạch dịch vụ Điểm chuyển tiếp báo hiệu Hệ thống điều khiển truy nhập của Terminal Access Controller TACACS Access Control System thiết bị đầu cuối Telephony Application Protocol Giao diện giao thức ứng dụng hệ TAPI Interface thống thoại Phần ứng dụng khả năng thực Transaction Capabilities TCAP Application Part hiện Giao thức điều khiển truyền dẫn TCP Transport Control Protocol Ghép kênh phân chia theo thời TDM Time Division Multiplex gian Điểm phát hiện kích hoạt TDP Trigger Detection Point STP Service Transfer Point TINA Telecommunication Information Cấu trúc mạng thông tin viễn Network Architecture thông TMN Telecommunications Management Network Mạng quản lý Viễn thông 8 TR Mặt phẳng chuyền tải IP IP Transport Plane TTS Text To Speech Chuyển văn bản thành thoại TUI Telephone User Interface Giao diện ngƣời sử dụng thoại UFS United Features Service Dịch vụ các tính năng đồng nhất UIM User Identity Module Module nhận dạng ngƣời dùng UML Unified Modelling Langguage Ngôn ngữ mô hình thống nhất UNI User Network Interface Giao diện ngƣời dùng mạng VGTW Vocal Gateway Gateway thoại VoIP Voice over IP Thoại qua giao thức Internet VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây WWW World Wide Web World Wide Web 9 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu trúc chức năng của mạng NGN .................................................. 17 Hình 1.2: Các thành phần của Softswitch ......................................................... 21 Hình 1.4: Cấu trúc vật lý của mạng NGN ......................................................... 24 Hình 1.5: Các thành phần chính của mạng NGN ............................................. 25 Hình 1.6: Mô hình dịch vụ Best Effort ............................................................ 29 Hình 1.7: Mô hình kiến trúc dịch vụ tích hợp – IntServ ................................... 30 Hình 1.8: Mô hình Diffserv hỗ trợ QoS ............................................................ 32 Hình 1.9: Mô hình đánh dấu luồng Cell theo phƣơng pháp thùng rò rỉ. ............ 34 Hình 1.10: Luồng Cell đƣợc đánh dấu mức ƣu tiên .......................................... 35 Hình 1.11: Đánh dấu luồng Cell theo phƣơng pháp cửa sổ trƣợt và nhảy ......... 36 Hình 1.12: Mô hình điều khiển chấp nhận kết nôi ............................................ 37 Hình 1.13: Nhãn phân phối trong bản tin RESV ............................................... 41 Hình 1.14: Đƣờng dẫn ngắn nhất và tắt nghẽn .................................................. 42 Hình 1.15: Giải pháp điều khiển lƣu lƣợng - TE ............................................... 43 Hình 1.16: DiffServ trên nền MPLS ................................................................. 44 Hình 2.1: Mạng PSTN hiện tại ......................................................................... 49 Hình 2.2: Hội tụ mạng PSTN ........................................................................... 51 Hình 2.3: Voice-over-Packet Trunking ............................................................. 52 Hình 2.4: Voice-over-Packet in access and terminals ....................................... 53 Hình 2.5: Multimedia ....................................................................................... 55 Hình 2.6: Di trú đến NGN đầy đủ ..................................................................... 57 Hình 2.7: Hệ thống viễn thông truyền thống ..................................................... 59 Hình 2.8: Tổng đài Tandem đƣợc thay thế bằng Voice Trunking ..................... 60 Hình 2.9: Giải pháp giảm tải cho thuê bao nội hạt ............................................ 61 Hình 2.10: Giải pháp NGN cho lớp lõi và lớp biên của Juniper ........................ 63 Hình 2.10 Giải pháp NGN kết hợp giữa Juiper và Siemen................................ 64 Hình 2.11: Cấu trúc chung giải pháp NGN của Cisco ....................................... 65 Hình 2.12 Giải pháp NGN tổng thể của Cisco .................................................. 67 Hình 2.13: Sơ đồ kết nối mạng lõi của VNPT ................................................. 70 Hình 3.1: Sơ đồ kết nối mạng dữ liệu dùng riêng của Bộ Ngành ...................... 76 Hình 3.2: Mô hình kết nối mạng dùng riêng của Bộ Ngành .............................. 86 Hình 3.3: Sơ đồ kết nối mạng dùng riêng của Bộ Ngành ................................. 89 10 LỜI NÓI ĐẦU Ngành viễn thông thế giới hiện đang đứng trƣớc những thách thức mới, sự cạnh tranh khốc liệt giữa các nhà khai thác trên phạm vi toàn cầu, sự bùng nổ của lƣu lƣợng thông tin truyền trên các mạng viễn thông do việc sử dụng rộng rãi các dịch vụ Internet, các thuê bao đòi hỏi các dịch vụ đa phƣơng tiện mới, sự tăng nhanh nhu cầu về các dịch vụ thông tin di động. Trong khi đó, các mạng viễn thông hiện đang khai thác vẫn đang tách biệt thành ba nhóm: mạng cung cấp dịch vụ thoại cố định, mạng cung cấp dịch vụ thoại di động, và mạng cung cấp dịch vụ Internet. Mạng thoại cố định và di động hiện nay đƣợc thực hiện theo phƣơng thức định hƣớng kết nối cũng đang phát triển theo hƣớng mạng ISDN và mạng di động thế hệ thứ 3 để đáp ứng nhu cầu thông tin đa dịch vụ của ngƣời dùng. Phƣơng pháp truyền dẫn định hƣớng kết nối này có ƣu điểm là chất lƣợng mạng tốt, đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cao. Khác với truyền dẫn theo phƣơng thức định hƣớng kết nối, các hoạt động thông tin dựa trên giao thức IP, nhƣ việc truy nhập Internet, không yêu cầu xác lập trƣớc các kết nối, vì vậy, với các mạng hiện nay, chất lƣợng dịch vụ có thể không đƣợc tốt. Tuy nhiên, do tính đơn giản, tiện lợi và chi phí thấp, các dịch vụ thông tin theo phƣơng thức hoạt động không kết nối phát triển rất mạnh theo xu hƣớng nâng cao chất lƣợng dịch vụ và tiến tới cạnh tranh với các dịch vụ thông tin theo phƣơng thức định hƣớng kết nối. Để có thể đáp ứng đƣợc các thách thức mới, các mạng viễn thông hiện có cần phải đƣợc phát triển theo hƣớng xóa bỏ sự phân chia có tính lịch sử giữa các dịch vụ thoại và các dịch vụ số liệu. Hai dịch vụ này cần phải đƣợc hoà nhập trong một mạng viễn thông mới. Số liệu trong mạng mới này sẽ bao gồm hai loại: số liệu thời gian thực và số liệu phi thời gian thực. Xu hƣớng hội tụ của các mạng thành một mạng duy nhất này đã dẫn đến nhu cầu sự ra đời của mạng thế hệ mới NGN, nhằm triển khai các dịch vụ một cách đa dạng, nhanh chóng và nâng cao hiệu quả đầu tƣ đối với hệ thống truyền dẫn, hệ thống quản lý và hệ thống cung cấp dịch vụ. Trong bối cảnh Việt Nam đang từng bƣớc hội nhập khu vực và quốc tế, mạng Viễn thông Việt Nam cũng đã kịp thời đi trƣớc, đón đầu và đang từng bƣớc thực hiện việc di trú lên mạng thế hệ mới NGN. Đứng trƣớc xu thế và thực tế đó, để đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin đa dịch vụ, cũng nhƣ để hoà nhập vào mạng viễn thông Quốc gia và mạng viễn 11 thông thế giới, nhu cầu phát triển mạng tích hợp đa dịch vụ của một số Bộ ngành theo hƣớng di trú lên NGN đã ngày càng trở nên bức thiết. Tuy nhiên, để có đƣợc một giải pháp di trú thích hợp để bảo toàn vốn đầu tƣ, tránh lãng phí trong quá trình đầu tƣ để tiếp cận công nghệ mới, cần có những cân nhắc, tính toán hợp lý tùy theo hoàn cảnh thực tế và cụ thể của từng Bộ, Ngành. Là một ngƣời làm công tác tƣ vấn giải pháp mạng, sau khi trao đổi và đƣợc sự đồng ý của thầy giáo hƣớng dẫn, tôi đã chọn đề tài "Giải pháp di trú lên NGN cho một mạng dùng riêng" làm luận văn tốt nghiệp với mong muốn đem lại sự ứng dụng thực tế cho những kiến thức mà tôi nghiên cứu đƣợc trong quá trình thực hiện Luận văn tốt nghiệp. Với mong muốn nhƣ vậy, luận văn sẽ đánh giá một cách tổng quan về mạng NGN, sau đó tập trung phân tích các công nghệ chuyển mạch gói đƣợc áp dụng cho mạng lõi hiện nay, các vấn đề liên quan đến chất lƣợng dịch vụ (QoS), đồng thời và một số giải pháp di trú lên NGN của một số hãng. Trên cơ sở phân tích đó, Luận văn đi vào xây dựng giải pháp phát triển cho mạng viễn thông dùng riêng của các Bộ ngành để có thể từng bƣớc di trú lên mạng NGN. Nội dung của luận văn đƣợc chia làm 3 chƣơng: - Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan về mạng NGN, trong đó đƣa ra những khái niệm, định nghĩa, những đặc điểm, những yêu cầu đối với NGN và cấu trúc mạng NGN. Chƣơng này cũng đề cập đến một số Công nghệ chuyển mạch gói cho mạng lõi là công nghệ nền tảng cho mạng NGN. - Chƣơng 2: Trong chƣơng 2 này, luận văn giới thiệu một số giải pháp di trú sang NGN từ mạng hiện tại của một số hãng viễn thông lớn trên thế giới. Trên cơ sở đó, kết hợp với những yêu cầu cần thiết khi thực hiện di trú lên NGN, đƣa ra một số nguyên tắc khi xây dựng giải pháp di trú lên NGN. - Chƣơng 3: Đề xuất giải pháp phát triển cho mạng viễn thông dùng riêng của các Bộ ngành. Chƣơng này tập trung phân tích để lựa chọn giải pháp công nghệ phù hợp với nhu cầu và khả năng đầu tƣ của Bộ ngành cho mạng Viễn thông dùng riêng sao cho vừa đảm bảo đáp ứng đƣợc yêu cầu cung cấp dịch vụ, đảm bảo hiệu quả đầu tƣ mà vẫn thực hiện đƣợc quá trình từng bƣớc di trú lên mạng NGN. Đây là mục tiêu chính của Luận văn này. 12 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ TIẾP THEO - NGN 1.1 Giới thiệu về NGN Mạng NGN là sự hội tụ của ba mạng thoại PSTN, mạng không dây và mạng số liệu trên vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh, hiệu quả cho phép truy xuất toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới và mở đƣờng cho các cơ hội kinh doanh phát triển. NGN sẽ cho phép giảm thiểu thời gian đƣa dịch vụ mới ra thị trƣờng, nâng cao hiệu suất sử dụng truyền dẫn. NGN còn cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tăng cƣờng khả năng kiểm soát, bảo mật thông tin của khách hàng. NGN đáp ứng đƣợc hầu hết các nhu cầu của nhiều đối tƣợng sử dụng nhƣ cá nhân, văn phòng, doanh nghiệp... với các giao thức chuẩn và giao diện thân thiện. Với tính thông minh của mạng, NGN cũng tạo tiền đề cho các bƣớc phát triển của công nghệ và các dịch vụ mới trong tƣơng lai. 1.1.1 Sự ra đời của NGN Khái niệm mạng thế hệ sau NGN đƣợc giới chuyên môn nhắc tới từ năm 1998. Trong một vài năm tiếp theo, giữa các nhà khai thác, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông và các hãng sản xuất thiết bị viễn thông trên thế giới vẫn còn có những quan điểm khác nhau về NGN. Vào tháng 1 năm 2002, tại cuộc họp của nhóm nghiên cứu 13 của ITU-T đã nhất trí đƣợc rằng NGN phải đƣợc xem nhƣ là sự cụ thể hoá các khái niệm đã đƣợc định nghĩa cho cấu trúc hạ tầng thông tin toàn cầu GII (Global Information Infrastructure). Trong khuôn khổ của đề án GII của ITU-T (đƣợc bắt đầu từ 1995), một loạt các khuyến nghị Yxx đã đƣợc đƣa ra, trong đó những khuyến nghị quan trọng nhất là: - ITU Rec. Y110 “Nguyên lý và cấu trúc tổ chức của GII” (GII principles and framework architectures) - ITU Rec. Y120 “Phƣơng pháp luận và viễn cảnh của GII” (GII scenario and methodology) - ITU Rec. Y130 “Cấu trúc truyền tin” (Information communication architecture) - ITU Rec. Y140 “Các điểm chuẩn cho cơ cấu kết nối” (Reference points for the interconnection framework) 13 Tuy nhiên, các khuyến nghị Yxx chỉ đƣa ra các định nghĩa về các khái niệm của cấu trúc hạ tầng thông tin toàn cầu GII chứ chƣa đề cập đến các vấn đề liên quan tới việc triển khai mạng. Vì vậy tháng 1 năm 2002, ITU đã quyết định bắt đầu nghiên cứu chuẩn hoá NGN và tổ chức một đề án ITU-T mới gọi là đề án NGN 2004, do nhóm nghiên cứu SG13 của ITU-T thực hiện. Nhiệm vụ của NGN 2004 là tổ chức nghiên cứu về NGN trong khuôn khổ ITU-T. Mục tiêu của đề án này là chuẩn bị và đƣa ra các khuyến nghị về NGN vào năm 2004 để các nhà khai thác có thể triển khai NGN từ năm 2005 trở đi [8]. 1.1.2 Định nghĩa và đặc điểm của NGN 1.1.2.1 Định nghĩa về NGN Vào thời điểm hiện nay, khi mà đề án NGN 2004 vẫn còn đang đƣợc triển khai, các khuyến nghị của ITU-T chƣa đƣợc hoàn thành, rất khó có thể tìm đƣợc một định nghĩa của NGN đƣợc tất cả các nhà khai thác, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, các hãng sản xuất thiết bị viễn thông trên thế giới chấp nhận. Nhóm nghiên cứu về NGN của ETSI (Europen Telecommunication Standards Institute) đã đƣa ra định nghĩa sau cho NGN: “NGN là một khái niệm mô tả các mạng có sự phân chia hình thức thành các lớp, các mặt phẳng khác nhau và sử dụng các giao diện mở, cung cấp cho các nhà cung cấp dịch vụ một nền tảng có thể phát triển từng bƣớc để tạo ra, triển khai và quản lý các dịch vụ mới” . Trong Khuyến nghị Y.2001, nhóm nghiên cứu ITU-T 13 đã đƣa ra định nghĩa NGN nhƣ là một mạng dựa trên chuyển mạch gói có thể cung cấp các dịch vụ viễn thông và có thể sử dụng nhiều băng rộng, các công nghệ truyền dẫn cho phép đảm bảo chất lƣợng dịch vụ và trong đó các chức năng liên kết dịch vụ là độc lập với các công nghệ liên kết truyền dẫn nằm ở dƣới. Nó cho phép sự truy nhập không bị giới hạn của ngƣời dùng tới mạng và tới các nhà cung cấp dịch vụ cạnh tranh cũng nhƣ các dịch vụ theo sự chọn lựa của họ. Nó hỗ trợ khả năng di động phổ biến cho phép sự cung cấp dịch vụ nhất quán và ở khắp mọi nơi cho ngƣời dùng. Khuyến nghị Y.2001 còn định nghĩa thêm về NGN qua các đặc tính cơ bản sau: - Sử dụng kỹ thuật truyền dẫn trên cơ sở gói; - Phân chia chức năng điều khiển giữa các khả năng chuyển tải, cuộc gọi/phiên, ứng dụng/ dịch vụ, - Tách riêng phần cung cấp dịch vụ ra khỏi chuyển tải và cung cấp giao diện mở; 14 - Hỗ trợ một dải rộng các dịch vụ, ứng dụng và cơ chế dựa trên các dịch vụ đƣợc xây dựng thành từng khối (bao gồm dịch vụ thời gian thực, dịch vụ luồng, dịch vụ phi thời gian thực, dịch vụ đa phƣơng tiện); - Khả năng băng rộng và đảm bảo chất lƣợng dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối; - Làm việc đƣợc với các mạng đang tồn tại thông qua giao diện mở; - Hỗ trợ tính di động nói chung; - Cung cấp sự truy cập không giới hạn cho ngƣời dùng tới các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau; - Cung cấp khả năng xác thực đa dạng; - Cung cấp các đặc tính dịch vụ thống nhất cho các dịch vụ tƣơng tự theo nhận thức của ngƣời dùng; - Cung cấp sự hội tụ các dịch vụ giữa cố định và di động; - Tách riêng chức năng liên quan đến dịch vụ khỏi truyền dẫn nằm dƣới; - Hỗ trợ các công nghệ mới; - Tuân thủ tất cả các yêu cầu đƣợc quy định nhƣ về thông báo tình trạng khẩn cấp, sự bảo đảm an ninh, sự bí mật, sự ngăn chặn theo quy định pháp luật [8]. 1.1.2.2 Đặc điểm của NGN Mạng NGN có bốn đặc điểm chính: 1. Nền tảng là hệ thống mạng mở. 2. Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhƣng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng lƣới. 3. Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất. 4. Là mạng có dung lƣợng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng tăng, có đủ dung lƣợng để đáp ứng nhu cầu. Trƣớc hết, do áp dụng cơ cấu mở mà:  Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc lập, các phần tử đƣợc phân theo chức năng tƣơng ứng, và phát triển một cách độc lập.  Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tƣơng ứng. 15 Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hƣớng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ chức mạng lƣới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện nối thông giữa các mạng có cấu hình khác nhau. Tiếp đến, mạng NGN là mạng dịch vụ thúc đẩy với đặc điểm:  Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi  Chia tách cuộc gọi với truyền tải Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng, thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trƣng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối. Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính linh hoạt cao. Thứ ba, NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất. Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp, đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin. Nhƣng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, ngƣời ta mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà ngƣời ta thƣờng gọi là “dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau; con ngƣời lần đầu tiên có đƣợc giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận đƣợc; đặt cơ sở vững chắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia (NII). Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu đƣợc sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn ở thế bất lợi so với các chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lƣu lƣợng thoại và cung cấp chất lƣợng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nó đƣợc tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này [1]. 1.2 Cấu trúc và chức năng của mạng NGN Cho đến nay, mạng thế hệ mới vẫn là xu hƣớng phát triển mới mẻ, hiện đang có hai đề nghị về mô hình cấu trúc chức năng của NGN. Mô hình thứ nhất của ITU-T đƣợc trình bày trong dự thảo khuyến nghị Rec.Y.GRM-NGN và mô hình thứ hai do ETSI đƣa ra. Trong tài liệu này chỉ trình bày mô hình do ITU-T 16 đề nghị. Nhiều hãng Viễn thông lớn cũng đã đƣa ra mô hình cấu trúc mạng thế hệ mới nhƣ: Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC… Bên cạnh việc đƣa ra nhiều mô hình cấu trúc mạng NGN khác nhau và kèm theo là các giải pháp mạng cũng nhƣ những sản phẩm thiết bị mới khác nhau. Các hãng đƣa ra các mô hình cấu trúc tƣơng đối rõ ràng và các giải pháp mạng cụ thể nhƣ là hãng Alcatel, Siemens, Ericsions. Nhìn chung từ các mô hình này, cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung là bao gồm 5 lớp chức năng sau : - Lớp Ứng dụng (Application/service layer). - Lớp Điều khiển (Control layer) - Lớp Chuyển tải hay lớp Lõi (Transport/Core layer). - Lớp truy nhập (Access layer) - Lớp quản lý (Management layer) Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay đang rất phức tạp với nhiều loại giao thức, khả năng tƣơng thích giữa các thiết bị của hãng là vấn đề đang đƣợc các nhà khai thác quan tâm [1][17]. 1.2.1 Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN Hình 1.1: Cấu trúc chức năng của mạng NGN 17 Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu. Nó phân chia các khối của tổng đài hiện nay thành các lớp mạng riêng lẽ, các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn. Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch của PSTN thực chất là đã đƣợc tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch. Bây giờ, sự thông minh ấy nằm trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (softswitch) cũng đƣợc gọi là một bộ điều khiển cổng truyền thông (Media Gateway Controller) hoặc là một tác nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai trò phần tử điều khiển trong kiến trúc mạng mới. Các giao diện mở hƣớng tới các ứng dụng mạng thông minh (IN- Intelligent Network) và các server ứng dụng mới tạo điều kiện dễ dàng cho việc nhanh chóng cung cấp dịch vụ và đảm bảo đƣa ra thị trƣờng trong thời gian ngắn. Các giao diện mở của kiến trúc mới này cho phép các dịch vụ mới đƣợc giới thiệu nhanh chóng. Đồng thời chúng cũng tạo thuận tiện cho việc giới thiệu các phƣơng thức kinh doanh mới bằng cách chia tách chuỗi giá trị truyền thống hiện tại thành nhiều dịch vụ có thể do các hãng khác nhau cung cấp. Hệ thống chuyển mạch NGN đƣợc phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì tích hợp thành một hệ thống nhƣ công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay: lớp ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền tải. Các giao diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới đƣợc đƣa vào nhanh chóng, dễ dàng; những nhà khai thác có thể chọn lựa các nhà cung cấp thiết bị tốt nhất cho từng lớp trong mô hình mạng NGN[1][17]. 1.2.1.1. Lớp truy nhập và truyền dẫn Phần truyền dẫn bao gồm:  Lớp vật lý: Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh bƣớc sóng quang DWDM sẽ đƣợc sử dụng.  Lớp 2 và lớp 3: Truyền dẫn trên mạng lõi (core network) dựa vào kỹ thuật gói cho tất cả các dịch vụ với chất lƣợng dịch vụ QoS tùy yêu cầu cho từng loại dịch vụ. ATM hay IP/MPLS có thể đƣợc sử dụng làm công nghệ chuyển mạch nền cho truyền dẫn trên mạng lõi để đảm bảo QoS. Thành phần lớp truyền dẫn gồm có các nút chuyển mạch/Router (IP/ATM hay IP/MPLS), các chuyển mạch kênh của mạng PSTN, kỹ thuật truyền tải 18 chính là IP hay IP/ATM và các hệ thống chuyển mạch, hệ thống định tuyến cuộc gọi. Chức năng phần truyền dẫn: Lớp truyền tải trong cấu trúc mạng NGN bao gồm cả chức năng truyền dẫn và chức năng chuyển mạch. Lớp truyền dẫn có khả năng hỗ trợ các mức QoS khác nhau cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Nó có khả năng lƣu trữ lại các sự kiện xảy ra trên mạng (kích thƣớc gói, tốc độ gói, độ trì hoãn, tỷ lệ mất gói và Jitter cho phép,… đối với mạng chuyển mạch gói; băng thông, độ trì hoãn đối với mạng chuyển mạch kênh TDM). Lớp ứng dụng sẽ đƣa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và nó sẽ thực hiện các yêu cầu đó. Phần truy nhập bao gồm:  Lớp vật lý: Đối với hữu tuyến là cáp đồng, xDSL hiện đang sử dụng. Tuy nhiên trong tƣơng lai truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ dần dần chiếm ƣu thế và thị trƣờng xDSL, modem cáp dần dần thu hẹp. Đối với vô tuyến là thông tin di động - công nghệ GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh.  Lớp 2 và lớp 3: công nghệ IP sẽ làm công nghệ chuyển mạch nền tảng cho mạng truy nhập. Thành phần gồm có các thiết bị truy nhập đóng vai trò giao diện để kết nối các thiết bị đầu cuối vào mạng qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vô tuyến, các thiết bị truy nhập tích hợp IAD: thuê bao có thể sử dụng mọi kỹ thuật truy nhập (tƣơng tự, số, TDM, ATM, IP,…) để truy nhập vào mạng dịch vụ NGN. Chức năng lớp truy nhập là cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đƣờng trục (thuộc lớp truyền dẫn) qua cổng giao tiếp MGW thích hợp. Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối chuẩn và không chuẩn nhƣ các thiết bị truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội bộ PBX, điện thoại POTS, điện thoại số ISDN, di động vô tuyến, di động vệ tinh, vô tuyến cố định, VoDSL, VoIP,... 1.2.1.2. Lớp truyền thông Thiết bị ở lớp truyền thông là các cổng truyền thông (MG- Media Gateway) bao gồm các cổng truy nhập và các cổng giao tiếp. Cổng truy nhập có hai loại là AG (Access Gateway) để kết nối giữa mạng lõi với mạng truy nhập và RG (Residental gateway) để kết nối mạng lõi với mạng thuê bao tại nhà. Các cổng giao tiếp có thể là TG (Trunking Gateway) để kết nối giữa mạng lõi với mạng 19 PSTN/ISDN hay WG (Wireless Gateway) để kết nối mạng lõi với mạng di động,... Lớp truyền thông có chức năng đảm bảo sự tƣơng thích giữa các kỹ thuật truy nhập khác với kỹ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đƣờng trục. Nói cách khác, lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trƣờng (chẳng hạn nhƣ PSTN, FramRelay, LAN, vô tuyến,…) sang môi trƣờng truyền dẫn gói đƣợc áp dụng trên mạng lõi và ngƣợc lại. Nhờ đó, các nút chuyển mạch (ATM + IP) và các hệ thống truyền dẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dƣới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển [1][7]. 1.2.1.3. Lớp điều khiển Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là Softswitch, còn gọi là Media Gateway Controller hay Call Agent, đƣợc kết nối với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP nhƣ: SGW (Signaling Gateway), MS (Media Sever), FS (Feature Server), AS (Application Server). Theo MSF (MutiService Switching Forum), lớp điều khiển cần đƣợc tổ chức theo kiểu module và có thể bao gồm một số bộ điều khiển độc lập. Ví dụ có các bộ điều khiển riêng cho các dịch vụ: thoại/ báo hiệu số 7, ATM/SVC, IP/MPLS, …. Lớp điều khiển có nhiệm vụ điều khiển kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào. Cụ thể, lớp điều khiển thực hiện:  Định tuyến lƣu lƣợng giữa các khối chuyển mạch.  Thiết lập 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 lƣu lƣợng và các chỉ tiêu chất lƣợng đối với mỗi kết nối (hay mỗi luồng) và thực hiện giám sát điều khiển để đảm bảo QoS.  Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối với lớp media. Thống kê và ghi lại các thông số về chi tiết cuộc gọi, đồng thời thực hiện các cảnh báo.  Thu nhận thông tin báo hiệu từ các cổng và chuyển thông tin này đến các thành phần thích hợp trong lớp điều khiển. 20