Nghiên cứu phương án thiết lập mạng báo hiệu ngn

  • Số trang: 88 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 11 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM GIA HÙNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN THIẾT LẬP MẠNG BÁO HIỆU NGN LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM GIA HÙNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN THIẾT LẬP MẠNG BÁO HIỆU NGN Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS. TS Nguyễn Cảnh Tuấn Hà Nội - 2010 1 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ..................................................................................................4 TỪ VIẾT TẮT ................................................................................................................6 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG NGN VÀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM ................................................................................................................ 11 1.1. Xu hướng phát triển các công nghệ mạng ............................................................... 11 1.1.1. Công nghệ chuyển mạch ............................................................................... 11 1.1.2. Công nghệ truyền dẫn ................................................................................... 11 1.1.3. Xu hướng phát triển của các dịch vụ viễn thông ............................................ 12 1.2. Lý do xuất hiện mạng thế hệ mới ............................................................................ 13 1.2.1. Cải thiện chi phí đầu tư ................................................................................ 13 1.2.2. Xu thế đổi mới viễn thông............................................................................. 13 1.2.3. Các nguồn doanh thu mới ............................................................................. 13 1.3. Đặc điểm của mạng thế hệ mới ............................................................................... 14 1.4. Nguyên tắc tổ chức mạng thế hệ mới ...................................................................... 15 1.5. Cấu trúc chức năng mạng thế hệ mới ...................................................................... 15 1.5.1. Lớp truyền tải ............................................................................................... 17 1.5.2. Lớp truy nhập ............................................................................................... 17 1.5.3. Lớp điều khiển .............................................................................................. 17 1.5.4. Lớp ứng dụng và dịch vụ .............................................................................. 18 1.5.5. Lớp quản lý................................................................................................... 19 1.6. Cấu trúc vật lý mạng NGN ..................................................................................... 19 1.7. Các công nghệ được áp dụng cho mạng thế hệ mới ................................................ 20 1.7.1. IP .................................................................................................................. 20 1.7.2. ATM ............................................................................................................. 21 1.7.3. MPLS ........................................................................................................... 22 1.8. Công nghệ chuyển mạch mềm - Softswitch ............................................................ 23 1.8.1. Giới thiệu chung .......................................................................................... 23 1.8.2. Các chức năng chuyển mạch mềm ............................................................... 25 1.8.3. Các tiêu chí của Softswich phù hợp với mạng VNPT ................................... 26 1.8.4. Những lợi ích của Softswitch đối với nhà khai thác và sử dụng .................... 27 CHƯƠNG 2: CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG NGN ....28 2.1. Giới thiệu về báo hiệu............................................................................................. 28 2.1.1 Tình hình chuẩn hoá các giao thức báo hiệu và điều khiển .................................... 28 2.1.2 Khuyến nghị các chuẩn giao thức báo hiệu sử dụng cho mạng NGN của VNPT. .. 30 2.2. Bộ giao thức báo hiệu H.323 .................................................................................. 31 2.2.1. Tổng quan về H.323...................................................................................... 31 2 2.2.2. Các thành phần của H.323 ............................................................................ 32 2.2.3 Các giao thức thuộc H.323 ............................................................................. 36 2.3. Giao thức báo hiệu SIP ........................................................................................... 37 2.3.1 Tổng quan về SIP: ......................................................................................... 37 2.3.2 Các thành phần của SIP ................................................................................. 38 2.3.3 Các chức năng của SIP................................................................................... 38 2.3.4 Các bản tin SIP .............................................................................................. 39 2.3.5 Đánh giá giao thức SIP .................................................................................. 40 2.4 Giao thức BICC ....................................................................................................... 40 2.5 Giao thức MGCP và H248/MEGACO ..................................................................... 41 2.4.1 Tổng quan về MGCP ..................................................................................... 41 2.4.2 Các thành phần của MGCP ............................................................................ 41 2.4.3 H248/MEGACO ............................................................................................ 42 2.6 Giao thức SIGTRAN ............................................................................................... 42 2.6.1 Tổng quan về Sigtran ..................................................................................... 42 2.6.2 Sự cần thiết của SCTP và lớp thích ứng ......................................................... 43 2.6.3. Kiến trúc của SIGTRAN ............................................................................... 45 2.6.4. Các lớp của SIGTRAN ................................................................................. 46 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨUCẤU HÌNH HỆ THỐNG BÁO HIỆU NGN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MẠNG BÁO HIỆU CỦA VNPT ...................................52 3.1 Nguyên tắc xây dựng mạng viễn thông PSTN của VNPT ....................................... 52 3.1.1 Mạng chuyển mạch ........................................................................................ 52 3.1.2 Mạng truyền dẫn ............................................................................................ 53 3.1.3 Mạng truy nhập.............................................................................................. 53 3.1.4 Các mạng thông tin khác ................................................................................ 54 3.2 Hiện trạng hệ thống báo hiệu SS7 của VNPT .......................................................... 57 3.2.1. Hệ thống báo hiệu liên tỉnh ........................................................................... 58 3.2.2. Hệ thống báo hiệu quốc tế ............................................................................. 59 3.3 Nguyên tắc xây dựng và cấu trúc mạng NGN cố định của VNPT ........................... 61 3.4 Đánh giá hiện trạng mạng báo hiệu của VNPT ........................................................ 63 3.5 Định hướng phát triển mạng báo hiệu của VNPT giai đoạn 2010-2015.................... 63 3.5.1 Mạng SS7 quốc tế ......................................................................................... 64 3.5.2 Mạng SS7 Quốc gia ....................................................................................... 66 3.5.3 Mạng SS7 di động ........................................................................................ 67 3.6 Xây dựng cấu trúc mạng Quản lý điều khiển báo hiệu mạng Viễn thông Việt nam trên nền NGN. ............................................................................................................... 69 3.7 Vấn đề định cỡ hệ thống báo hiệu NGN. ................................................................. 70 3.7.1 Xác định dung năng các nút điều khiển (Softswitch) ...................................... 70 3.7.2 Xác định dung lượng kênh báo hiệu và điều khiển ......................................... 70 3 3.7.3 Xác định các chuẩn giao thức báo hiệu cho mạng NGN của VNPT................ 70 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI BÁO HIỆU GIỮA PSTN VÀ NGN ....................................................................................... 71 4.1 Nghiên cứu xây dựng các phương án kết nối báo hiệu giữa PSTN và NGN không sử dụng gateway báo hiệu.............................................................................................. 71 4.1.1 Nguyên tắc chung .......................................................................................... 71 4.1.2 Phương án kết nối .......................................................................................... 74 4.1.3 Mô hình báo hiệu một số cuộc gọi cho phương án kết nối của VNPT ............ 75 4.2 Nghiên cứu xây dựng các phương án kết nối báo hiệu giữa PSTN và NGN sử dụng gateway báo hiệu. .......................................................................................................... 76 4.2.1 Nguyên tắc chung .......................................................................................... 76 4.2.2 Phương án kết nối cho VNPT ........................................................................ 76 4.3 So sánh, đánh giá các giải pháp kết nối báo hiệu PSTN-NGN ................................. 78 4.3.1 Phương án không sử dụng Gateway báo hiệu mà VNPT đang sử dụng .......... 78 4.3.2 Phương án sử dụng Gateway báo hiệu ........................................................... 78 4.4 Lựa chọn giải pháp kết nối báo hiệu giữa PSTN và NGN của VNPT và khuyến nghị áp dụng.................................................................................................................. 79 KẾT LUẬN ................................................................................................................... 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 81 PHỤ LỤC A: Danh mục thiết bị SIGNALLING GATEWAY của một số hãng cung cấp ........................................................................................................................ 81 PHỤ LỤC B: CÁC BẢNG DỰ BÁO LƯU LƯỢNG CỦA VNPT BẢNG 1: Dự báo lưu lượng thoại qua mạng cố định trong nước của VNPT giai đoạn 2007 – 2017. BẢNG 2: Dự báo lưu lượng thoại qua mạng di động trong nước của VNPT giai đoạn 2007 – 2017. BẢNG 3 : Dự báo lưu lượng thoại quốc tế của VNPT giai đoạn 2006 – 2017. 4 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu trúc chức năng mạng thế hệ mới ......................................................... 16 Hình 1.2: Cấu trúc mạng thế hệ mới .......................................................................... 16 Hình 1.3: Các thành phần của Softswitch .................................................................. 18 Hình 1.4: Cấu trúc vật lý mạng NGN ........................................................................ 19 Hình 2.1: Các giao thức báo hiệu và điều khiển đã được chuẩn hóa........................... 29 Hình 2.2: Lựa chọn các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN .............. 31 Hình 2.3: Mô hình mạng H.323 đơn giản .................................................................. 32 Hình 2.4: Mạng H.323 ............................................................................................... 33 Hình 2.5: Các giao thức thuộc H.323 ......................................................................... 33 Hình 2.6: Chồng giao thức tại đầu cuối H.323 ........................................................... 34 Hình 2.7: Chồng các giao thức cần hỗ trợ tại Gateway .............................................. 35 Hình 2.8: Lựa chọn lớp Transport phù hợp cho báo hiệu ........................................... 43 Hình 2.9: Chồng giao thức của Sigtran ...................................................................... 45 Hình 2.10: Các chức năng của SCTP ......................................................................... 46 Hình 2.11: Mô hình kiến trúc của M2PA ................................................................... 47 Hình 2.12: Liên kết hoạt động SS7 IP sử dụng M2UA............................................... 48 Hình 2.13: Tính trong suốt của SG đối với lớp mạng SS7 khi sử dụng M2UA. ......... 49 Hình 2.14: Mô hình kiến trúc M3UA......................................................................... 49 Hình 2.15: Mô hình kiến trúc SUA ............................................................................ 50 Hình 2.16: Liên kết hoạt động ISDN IP sử dụng IUA ................................................ 51 Hình 3.1. Sơ đồ mạng báo hiệu liên tỉnh của VNPT................................................... 58 Hình 3.2: Kết nối kênh báo hiệu tổng đài cổng quốc tế: phần kết nối trong nước ....... 60 Hình 3.3: Sơ đồ kết nối kênh báo hiệu tổng đài cổng quốc tế: phần kết nối quốc tế ... 60 Hình 3.4: Cấu hình mạng Quản lý điều khiển báo hiệu mạng NGN ........................... 62 Hình 3.5: Kết nối mạng SS7 Quốc tế và mạng SS7 di động ....................................... 64 Hình 3.6: Kết nối mạng SS7 Quốc tế và mạng SS7 Quốc gia .................................... 65 Hình 3.7: Mạng SS7 Quốc gia ................................................................................... 66 Hình 3.8: Cấu trúc SS7 đề nghị cho mạng di động..................................................... 67 Hình 3.9: Kết nối mạng SS7 di động vào mạng NGN .............................................. 68 Hình 3.10: Cấu hình mạng Quản lý điều khiển và báo hiệu mạng của VNPT khi hoàn thành ................................................................................................................... 69 5 Hình 4.1: Phương pháp 1-1........................................................................................ 72 Hình 4.2: TDM – IP – TDM ...................................................................................... 73 Hình 4.3: Phương án kết nối báo hiệu PSTN và NGN hiện tại của VNPT.................. 74 Hình 4.4: Báo hiệu cuộc gọi giữa thuê bao của hai LEX thuộc cùng một MGC ......... 75 Hình 4.5: Báo hiệu cuộc gọi giữa thuê bao của hai LEX thuộc hai MGC ................... 75 Hình 4.6: Báo hiệu cuộc gọi giữa thuê bao PSTN và thuê bao IP ............................... 76 Hình 4.7: Sơ đồ kết nối phương án 2-1 ...................................................................... 77 Hình 4.8: Sơ đồ kết nối phương án 2-2 ...................................................................... 78 6 TỪ VIẾT TẮT A ADSL AG API AS ASP ATM B BAN BICC C CDMA CGI CPE CPL CTI D DNS DSL DTMF E ETC ETSI F FS G GE GK GPON GRQ GUI GW H HTTP I IAD IAM ICMP IETF IMS IN INAP IP Asymmetric Digital Subscriber Line Access Gateway Application Programmable Interface Application Server Application Service Provider Asynchronous Transfer Mode Broadband Access Node Bearer Gateway Protocol Code Division Multiple Access Common Gateway Interface Customer Premise Equipment Call Processing Language Computer Telephone Integration Domain Name Service AM Digital Subscriber Line Access Multiplexer Dual Tone Multi Frequency Establish Temporary Connection Europe Telecommunications Standards Institute Feature Server Gigabit Ethernet Gatekeeper Gigabit Passive Optical Network Gatekeeper Discovery Request Graphical User Interface Gateway Hypertext Transfer Protocol Integrated Access Device Initial Address Message Internet Control Message Protocol Internet Engineering Task Force IIP Multimedia Subsystem Intelligent Network Intelligent Network Application Protocol Internet Protocol 7 ISDN ISP ISUP ITU ITU-T IUA IVR L LAN LDAP LEO LSP LSR M M2PA M2UA M3UA MAC MCU MAN MCU MEGACO MG MGC MGCP MGW MPLS MS MS MSU MTP MTU MSF N NGN N-ISDN O OSI OSPF OSS P PBX PLMN POTS PSDN PSTN Integrated Services Digital Network Internet Service Provider ISDN User Part International Telecommunication Union ITU Telecommunication Standardization Sector ISDN User Adaptation Interactive Voice Response Local Area Network Lightweight Directory Access Protocol Low Earth Orbit Label Switch Path Label Switch Router MTP2 Peer Adaptation MTP2 User Adaptation MTP3 User Adaptation Message Authentication Code Multipoint Control Unit Metropolitan Area Network Multipoint Control Unit Media Gateway Control Protocol Media Gateway Media Gateway Controller Media Gateway Control Protocol Media Gateway Multi-Protocol Label Switching Media Server Media Server Message Signaling Unit Message Transfer Part Maximum Transmission Unit Multiservice Switching Forum Next Generation Network Narrow band-ISDN Open System Interconnection Open Shortest Path First Operations Support System Private Branch Exchange Public Land Mobile Network Plain Old Telephone Service Public Switching Data Network Public Switched Telephone Network 8 Q QoS R RAS RAS RCP RG RIPV2 RSVP RTCP RTFM RTP RTSP S SCCP SCP SCTP SDH SDP SDSL SEN SG SIB SIGTRAN SIP SL SMS SNMP SONET SP SS7 SSP STP SUA T TCAP TCP TDM TE TG U UA UDP UP UM UMTS Quality of Service Remote Access Server Registration, Authentication and Status protocol Routing Core Platform Residental Gateway Routing Information Protocol Version 2 Reservation Protocol Real Time Control Protocol Real-Time Flow Measurement Real Time Protocol Real transfer signalling Protocol Signaling Connection Control Part Service Control Point Stream Control Transport Protocol Synchronous Digital Hierarchy Session Description Protocol Symmetric DSL Service Excutive Node Signaling Gateway Service Independent Building Block Signaling Transport Session Initiation Protocol Signaling Link Short Message Service Simple Network Mangement Protocol Synchronous Optical Network Signaling Point Signaling System 7 Service Switching Point Signal Transfer Point SCCP User Adaptation Transaction Capability Application Part Transmission Control Protocol Time Division Multiplex Transit Exchange Trunking Gateway User Adaptation User Datagram Protocol User Part Unified Message Universal Mobile Telecommunication Service 9 UMG UA V VNPT VoIP VPN W WDM Universal Media Gateway Universal Access Vietnam Post and Telecommunication Voive over IP Virtual Private Network Wavelength Division Multiplex 10 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, xu hướng hội tụ giữa viễn thông và công nghệ thông tin, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau cho người sử dụng, hiệu quả khai thác cao, dễ nâng cấp, bổ sung… 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 các ý tưởng và mô hình về cấu trúc mạng thế hệ mới NGN. NGN là mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, có khả năng 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. NGN là lựa chọn của các nhà khai thác viễn thông để có thể đứng vững trong thị trường cạnh tranh gay gắt như hiện nay. Ngoài các dịch vụ sẵn có trên các mạng hiện nay, NGN còn có khả năng triển khai nhiều dịch vụ mới có thể thu hút khách hàng nhờ những tính năng đa dạng và ưu việt của nó. Một số dịch vụ quan trọng trong mạng NGN gồm: các dịch vụ thoại, dữ liệu, dịch vụ thương mại điện tử, dịch vụ bản tin hợp nhất, dịch vụ mạng riêng ảo, các dịch vụ đa phương tiện...Để triển khai các dịch vụ nói trên thì mạng báo hiệu có vị trí rất quan trọng. Nội dung của đề tài là nghiên cứu về NGN, mạng NGN được triển khai của VNPT và phương án thiết lập mạng báo hiệu NGN của VNPT. Đề tài đƣợc chọn với các lý do: Hiện nay, mạng NGN ở các nước đang được thiết lập và phát triển, vấn đề xây dựng mạng báo hiệu hợp lý có ý nghĩa to lớn. Mạng viễn thông tại hầu hết các quốc gia song song tồn tại hai mạng là NGN và PSTN, do vậy cũng tồn tại hai mạng báo hiệu tương ứng cho mạng NGN và PSTN. Với xu thế mạng hội tụ, tất yếu dẫn đến việc phải song song phát triển hệ thông báo hiệu NGN, CSS7 và phương án kết nối giữa hai hệ thống báo hiệu này. Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu các giao thức báo hiệu của mạng NGN, cấu trúc hệ thống báo hiệu của NGN nhằm đưa ra được phương án thiết lập mạng báo hiệu NGN và kết nối giữa NGN và PSTN. Phƣơng pháp nghiên cứu: đề tài dựa trên các lý luận của ITU, EITF, các tài liệu, đề tài có liên quan; thu thập và phân tích số liệu hệ thống mạng của VNPT; trên cơ sở nghiên cứu các lý luận, áp dụng thực tiễn vào mạng NGN của VNPT. Đề tài nghiên cứu đạt đƣợc một số kết quả như xây dựng cấu trúc hệ thống báo hiệu của NGN cho VNPT, phương án phát triển CSS7 và phương án kết nối CSS7 với hệ thống báo hiệu NGN. Đây vẫn là một đề tài cần sự nghiên cứu trong một quá trình lâu dài để áp dụng cho việc chuyển đổi từ mạng thế hệ cũ sang mạng thế hệ mới, mặt khác do kiến thức và thời gian có hạn nên nếu có gì thiếu sót tôi rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn để luận văn hoàn chỉnh hơn. 11 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG NGN VÀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM 1.1. Xu hƣớng phát triển các công nghệ mạng 1.1.1. Công nghệ chuyển mạch Công nghệ chuyển mạch ATM Công nghệ chuyển mạch ATM dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, cho phép hoạt động ở nhiều tốc độ, dịch vụ khác nhau, đảm bảo QoS theo yêu cầu. Vì thế công nghệ chuyển mạch này có thể đáp ứng được nhu cầu phát triển dịch vụ trong tương lai. Tuy nhiên các hệ thống chuyển mạch ATM sẽ được thiết kế có khả năng làm việc với các mạng hiện tại (PSTN, ISDN, mạng truyền hình cáp…) để vẫn đảm bảo đầu tư cho các nhà cung cấp mạng. 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 lí sau: chuyển mạch quang phân chia theo không gian, chuyển mạch quang phân chia theo thời gian, chuyển mạch quang phân chia theo chiều dài bước sóng. Công nghệ mạng truy nhập Trong xu hướng phát triển NGN vẫn duy trì nhiều loại hình mạng truy nhập vào một môi trường truyền dẫn chung gồm:  Mạng truy nhập quang.  Mạng truy nhập vô tuyến.  Các phương thức truy nhập cáp đồng.  Xu hướng phát triển mạng truy nhập băng rộng. 1.1.2. Công nghệ truyền dẫn Công nghệ truyền dẫn quang SDH cho phép tạo nên các đường truyền dẫn tốc độ cao (155Mbit/s, 622Mbit/s, 2.5Gbit/s…). Kĩ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM cho phép sử dụng băng tần rất lớn của sợi quang bằng cách kết hợp một số 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 truyền dẫn lên 10Gbit/s, 20Gb/s và 40Gbit/s. Vô tuyến Vi ba: công nghệ truyền dẫn SDH cũng phát triển trong lĩnh vực viba, tuy nhiên do chịu nhiều ảnh hưởng của môi trường trường truyền nên chất lượng và tốc độ thấp hơn so với công nghệ truyền dẫn quang. Vệ tinh: Có hai loại là vệ tinh quỹ đạo thấp LEO (Low Earth Orbit) và vệ tinh quỹ đạo trung bình MEO (Medium Earth Orbit). Hiện nay thị trường thông tin vệ tinh trong khu vực đang phát triển mạnh, gồm các loại hình dịch vụ như: Truyền hình 12 tương tác, truy nhập internet, các dịch vụ băng rộng… Ngoài ra, thông tin vệ tinh còn có xu hướng phát triển trong lĩnh vực thông tin di động, thông tin cá nhân… do có sự kết hợp sử dụng các ưu điểm của công nghệ CDMA [1]. 1.1.3. Xu hướng phát triển của các dịch vụ viễn thông Định nghĩa mạng thế hệ mới Theo khuyến nghị của ETSI, ITU [23, 24] thì NGN được định nghĩa như sau: NGN là khái niệm để chỉ các mạng dựa được phân tách về hình thức thành các lớp khác nhau, sử dụng các giao diện mở để cung cấp cho các nhà cung cấp dịch vụ và các nhà khai thác một nền tảng để có thể từng bước phát triển việc kiến tạo, triển khai và quản lý các dịch vụ mới. Những hạn chế của mạng viễn thông cũ Hiện nay nhiều mạng khác nhau cùng song song tồn tại. Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Như vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng nhất là: + Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng. + Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy mạng hiện tại sẽ rất khó thích nghi với những đòi hỏi này. + Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài nguyên. Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng. Mặt khác, mạng viễn thông hiện nay được thiết kế nhằm mục đích khai thác dịch vụ thoại là chủ yếu. Do đó, đứng ở góc độ này, mạng đã phát triển tới một mức gần như giới hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết điểm cần khắc phục. + Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho các nhà khai thác gần như phụ thuộc hoàn toàn vào các nhà cung cấp tổng đài. Điều này không những làm giảm sức cạnh tranh cho các nhà khai thác, đặc biệt là những nhà khai thác nhỏ, mà còn tốn nhiều thời gian và tiền bạc khi muốn nâng cấp và ứng dụng các phần mềm mới. + Các tổng đài chuyển mạch kênh đã khai thác hết năng lực và trở nên lạc hậu đối với nhu cầu của khách hàng. + Sự bùng nổ lưu lượng thông tin đã khám phá sự kém hiệu quả của chuyển mạch kênh TDM. Chuyển mạch kênh truyền thống chỉ dùng để truyền các lưu lượng thoại có thể dự đoán trước, và nó không hỗ trợ lưu lượng dữ liệu tăng đột biến một cách hiệu quả. Khi lượng dữ liệu tăng vượt lưu lượng thoại, đặc biệt đối với dịch vụ truy cập Internet quay số trực tiếp, thường xảy ra nghẽn mạch do nguồn tài nguyên hạn hẹp. Trong khi đó, chuyển mạch kênh làm lãng phí băng thông khi các mạch đều rỗi trong một khoảng thời gian mà không có tín hiệu nào được truyền đi. 13 Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai thác nhận thấy rằng “sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN” là chắc chắn xảy ra. Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự - số, băng hẹp băng rộng, cơ bản - đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện nay [1]. 1.2. Lý do xuất hiện mạng thế hệ mới 1.2.1. Cải thiện chi phí đầu tư Công nghệ căn bản liên quan đến chuyển mạch kênh truyền thống, được cải tiến chậm trễ và chậm triển khai kết hợp với nền công nghiệp máy tính. Các chuyển mạch kênh này hiện đang chiếm phần lớn trong cơ sở hạ tầng PSTN. Tuy nhiên chúng chưa thật sự tối ưu cho mạng truyền số liệu. Kết quả là ngày càng có nhiều dòng lưu lượng số liệu trên mạng PSTN đến mạng Internet và sẽ xuất hiện một giải pháp với định hướng số liệu làm trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạch tương lai, nền tảng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu. Các giao diện mở tại từng lớp mạng cho phép nhà khai thác lựa chọn nhà cung cấp có hiệu quả nhất cho từng lớp mạng của họ. Truyền tải dựa trên gói cho phép phân bổ băng tần linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích thước cố định cho thoại, nhờ đó giúp các nhà khai thác quản lý mạng dễ dàng hơn, nâng cấp một cách hiệu quả phần mềm trong các nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ thống. 1.2.2. Xu thế đổi mới viễn thông Khác với khía cạnh kỹ thuật, quá trình giải thể đang ảnh hưởng mạnh mẽ đến cách thức hoạt động của các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới. Xuyên suốt quá trình được gọi là “mạch vòng nội hạt không trọn gói”, các luật lệ của chính phủ trên toàn thế giới đã ép buộc các nhà khai thác lớn phải mở cửa để các công ty mới tham gia thị trường cạnh tranh. Trên quan điểm chuyển mạch, các nhà cung cấp thay thế phải có khả năng giành được khách hàng địa phương nhờ đầu tư trực tiếp vào “ những dặm cuối cùng” của đường cáp đồng. Điều này dẫn đến việc gia tăng cạnh tranh. NGN thực sự phù hợp để hỗ trợ kiến trúc mạng và các mô hình được luật pháp cho phép khai thác. 1.2.3. Các nguồn doanh thu mới Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm trọng của doanh thu thoại và xuất hiện mức tăng doanh thu đột biến do các dịch vụ gia tăng mang lại. Kết quả là phần lớn các nhà khai thác truyền thống sẽ phải tái định mức mô hình kinh doanh của họ dưới ánh sáng của các dự báo này. Cùng lúc đó, các nhà khai thác mới sẽ tìm kiếm mô hình kinh doanh mới cho phép họ nắm lấy thị phần, mang lại lợi nhuận cao hơn trên 14 thị trường viễn thông. Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với các dịch vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video. 1.3. Đặc điểm của mạng thế hệ mới Mạng NGN có bốn đặc điểm chính + Nền tảng là hệ thống mạng mở. + Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng lưới. + Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất. + Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu. 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 được phân theo chức năng tương ứng, và phát triển một cách độc lập. Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng. Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hướng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ chức mạng lưới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện nối thông giữa các mạng có cấu hình khác nhau. Mạng NGN là mạng đa dịch vụ, với đặc điểm của: + 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 trưng 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. - NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất. Mang 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. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người 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 người ta thường 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 người lần đầu tiên có được giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được; đặt cơ sở vững chắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia. 15 Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được 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 lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nó được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này [1]. 1.4. Nguyên tắc tổ chức mạng thế hệ mới Các nguyên tắc tổ chức mạng thế hệ mới:  Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú và đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện.  Mạng có cấu trúc đơn giản.  Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí khai thác, bảo dưỡng.  Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới.  Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh.  Tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lí và nhu cầu phát triển dịch vụ, không tổ chức theo địa bàn hành chính như trước đây mà tổ chức theo vùng mạng hay vùng lưu lượng. Xu hướng tổ chức mạng đơn giản, giảm số cấp chuyển mạch và chuyển tiếp truyền dẫn nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí khai thác, bảo dưỡng. 1.5. Cấu trúc chức năng mạng thế hệ mới Hiện nay đã có một số khuyến nghị cụ thể của ITU về cấu trúc của NGN [11, 12]. Có nhiều nhà viễn thông lớn trên thế giới đưa ra mô hình NGN như Alcatel, Siemens, Ericsion, Nortel, Lucent…. Từ mô hình của ITU, cấu trúc của NGN được chia ra làm năm lớp chức năng:  Lớp ứng dụng  Lớp truy nhập  Lớp truyền tải  Lớp điều khiển  Lớp quản lý Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu. Nó phân chia các khối vững chắc của tổng đài hiện nay thành các lớp mạng riêng lẽ, các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành năm lớp riêng biệt thay vì tích hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh gồm: lớp ứng dụng, lớp 16 điều khiển, lớp truyền tải, lớp truy nhập và lớp quản lý. Các giao diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới được đưa 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. tải Hình 1.1: Cấu trúc chức năng mạng thế hệ mới Nếu xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc của NGN có thêm lớp ứng dụng dịch vụ. Lớp ứng dụng Lớp truyền tải Lớp ứng dụng Lớp điều khiển Lớp truy nhập Hình 1.2: Cấu trúc mạng thế hệ mới 17 1.5.1. Lớp truyền tải Gồm các nút chuyển mạch/router (IP/ATM hay IP/MPLS) và các tuyến truyền dẫn. Kỹ thuật truyền tải chính là IP hay IP/ATM và có các hệ thống chuyển mạch, hệ thống định tuyến cuộc gọi. Chức năng: Bao gồm cả chức năng truyền dẫn và chuyển mạch. Lớp truyền dẫn có khả năng hỗ trợ nhiều mức QoS khác nhau cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Nó có khả năng lưu trữ lại” các sự kiện trên mạng (tỷ lệ mất gói, độ trì hoãn…). Lớp ứng dụng sẽ đưa ra yêu cầu truyền tải và lớp truyền dẫn sẽ thực hiện yêu cầu này. 1.5.2. Lớp truy nhập Phần truy nhập gồm các thiết bị truy nhập đóng vai trò giao diện để kết nối các thiết bị đầu cuối vào mạng qua hệ thống ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vô tuyến. Các thiết bị truy nhập tích hợp IAD (Intergrated Access Device). Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao và mạng đường trục qua cổng giao tiếp MG (Media Gateway) thích hợp. Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối chuẩn và không chuẩn như các thiết bị truy nhập đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính, tổng đài nội bộ PBX, điện thoại POTS, di động vô tuyến…  Thành phần: Thiết bị ở lớp này là các cổng truy nhập gồm:  Các cổng truy nhập: AG (Access Gateway) kết nối giữa mạng lõi với mạng truy nhập, RG (Residental Gateway) kết nối mạng lõi với mạng thuê bao tại nhà.  Các cổng giao tiếp: TG (Trunking Gateway) kết nối giữa mạng lõi với mạng PSTN/ISDN, WG (Wireless Gateway) kết nối mạng lõi với mạng di động…  Chức năng: Chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (PSTN, FrameRelay LAN, vô tuyến…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại. Nhờ đó mà các nút chuyển mạch và các hệ thống truyền dẫn có thể thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của các thiết bị của lớp điều khiển. 1.5.3. Lớp điều khiển  Thành phần: Bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là Softswitch gồm Media Gateway Controller hay Call Agent được kết nối với các thành phần khác (như SG, MS, FS, AS) để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP. 18 Hình 1.3: Các thành phần của Softswitch Theo MSF (Mutiservice Switching Forum), lớp điều khiển cần được tổ chức theo kiểu module và bao gồm một số bộ điều khiển độc lập.  Chức năng: Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu đến cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào. Các chức năng quản lý, chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp điều khiển. 1.5.4. Lớp ứng dụng và dịch vụ  Thành phần: Bao gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service Excution Node). Thực chất đây là các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải.  Chức năng: Cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ mạng thông minh IN, dịch vụ internet…cho khách hàng. Lớp này thực hiện cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và các mức chất lượng khác nhau. Một số loại dịch vụ sẽ do phía thuê bao tự thực hiện điều khiển logic dịch vụ và truy nhập trực tiếp vào lớp ứng dụng và dịch vụ, một số khác sẽ được điều khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống. Lớp ứng dụng và dịch vụ liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ đó các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các dịch vụ mạng.
- Xem thêm -