Nghiên cứu xây dựng phòng thử nghiệm mạng thế hệ sau (ngn testlab)

  • Số trang: 138 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 26 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Trường đại học Công nghệ Nguyễn Công Đằng Nghiên cứu xây dựng phòng thử nghiệm mạng thế hệ sau (NGN TESTLAB) LUẬN VĂN THẠC SĨ Mã số: 2 07 00 HÀ NỘI – 2008 1 MỞ ĐẦU Môi trường cạnh tranh trong lĩnh vực viễn thông ngày càng trở lên khắc nghiệt hơn bao giờ hết. Chất lượng dịch vụ ngày càng trở thành chìa khóa để dẫn tới thành công. Bên cạnh đó nhu cầu về các dịch vụ truyền thông mới từ phía khách hàng cũng ngày càng gia tăng nhanh chóng. Để đáp ứng được các nhu cầu đó, đòi hỏi phải có một sự thay đổi trong công nghệ truyền thông. Trên cơ sở đó mạng viễn thông thế hệ sau (NGN Next Generation Network) đã ra đời. Mạng thế hệ sau (NGN) bắt đầu được nhắc đến từ năm 1998, NGN là mạng truyền tải thông tin trên cơ sở chuyển mạch gói, cung cấp đa dịch vụ, đa phương tiện, hỗ trợ đa giao thức, băng thông rộng để đảm bảo cung cấp các dịch vụ với mức QoS theo yêu cầu. Mạng thế hệ sau (NGN) được xây dựng trên tiêu chí mở, các giao thức chuẩn và giao diện thân thiện có thể đáp ứng được hầu hết nhu cầu của các đối tượng sử dụng. Mạng thế hệ sau (NGN) là bước phát triển tiếp theo trong lĩnh vực truyền thông truyền thống được hỗ trợ bởi ba mạng lưới: mạng thoại PSTN, mạng không dây và mạng số liệu (Internet). Mạng thế hệ sau (NGN) hội tụ cả 3 mạng trên vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh, hiệu quả, cho phép kết nối toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới. Công nghệ mạng thế hệ sau (NGN) chính là chìa khóa cho công nghệ truyền thông tương lai. Với đặc điểm quan trọng là cấu trúc phân lớp theo chức năng và phân tán các tiềm năng trên mạng, làm cho mạng "mềm" hóa và sử dụng rộng rãi các giao diện mở đa truy nhập, đa giao thức để kiến tạo các dịch vụ mới, tránh được sự lệ thuộc quá nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và các nhà quản lý, khai thác mạng. Để tăng tính cạnh tranh bảo đảm an toàn cho mạng cũng như người sử dụng dịch vụ, giảm thiểu thời gian kiến tạo, triển khai và đưa vào khai thác 2 các dịch vụ mới, việc xây dựng một phòng thử nghiệm thiết bị mạng và dịch vụ viễn thông NGN TestLab theo tiêu chí "có cấu trúc NGN " là cần thiết. NGN TestLab là mô hình mạng NGN hoàn chỉnh thu gọn, có chức năng: Kiểm tra, thử nghiệm các thiết bị, dịch vụ trước khi đưa vào mạng lưới thực tế. Để xây dựng được một phòng thử nghiệm như vậy, cần hội tụ nhiều yếu tố như: kiến thức về mạng thế hệ sau (NGN); về nhu cầu và phương pháp kiến tạo các dịch vụ mới; kiến thức về quản lý v.v… Đề tài "Nghiên cứu xây dựng phòng thử nghiệm mạng thế hệ sau (NGN TESTLAB)" hy vọng sẽ đóng góp được một vài ý tưởng thiết thực cho việc triển khai xây dựng một phòng thử nghiệm đáp ứng được các yêu cầu đó. Nội dung chính của đề tài được viết theo 3 chương Chương 1: Một số vấn đề dịch vụ và công nghệ thời kỳ chuyển đổi sang mạng viễn thông thế hệ sau (NGN) Trong chương này sẽ trình bày khái quát về các nhu cầu dịch vụ, xu hướng phát triển của khoa học kỹ thuật cũng như một số thách thức về công nghệ và tính tất yếu của việc chuyển đổi mạng viễn thông theo mạng mục tiêu NGN. Chương 2: Các nguyên tắc tổ chức, cấu trúc mạng thế hệ sau (NGN) của mạng viễn thông Việt Nam Chương này sẽ đề cập một số nguyên tắc cơ bản, quan điểm của một số hãng cung cấp thiết bị, các tổ chức viễn thông cho cấu trúc của mạng thế hệ sau. Trong chương này mô hình cấu trúc và chức năng của các lớp, các thiết bị cũng như các giao diện sẽ được đề cập một cách chi. Trên cơ sở đó, đưa ra mô hình mạng thế hệ sau (NGN) của Việt Nam và tiến trình chuyển đổi. Chương 3: Thiết lập phòng thử nghiệm mạng thế hệ sau (NGN) 3 Sự cần thiết phải có một phòng thử nghiệm, các yêu cầu chung, các nguyên tắc cơ bản, mô hình cấu trúc v.v… của một phòng thử nghiệm NGN được đề cập trong chương này. Ngoài ra chi tiết về tính năng, chức năng của các lớp mạng cũng như thiết bị, các phương thức đấu nối, các bài TEST và kết quả của nó là nội dung chính của chương này. Với một phạm vi nghiên cứu rộng, liên quan tới nhiều vấn đề kỹ thuật và thực tế, do trình độ và thời gian hạn chế, mặc dù đã có rất nhiều cố gắng từ bản thân, từ sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp, song tôi chắc chắn rằng luận văn này còn nhiều thiếu khuyết. Mong được sự chỉ bảo của thầy cô và các bạn đồng nghiệp. 4 Chương 1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ DỊCH VỤ VÀ CÔNG NGHỆ THỜI KỲ CHUYỂN ĐỔI SANG MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU (NGN) 1.1. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CÁC DỊCH VỤ VIỄN THÔNG [1; 3; 4; 6] Sự xuất hiện "mạng toàn cầu" có khả năng xử lý các tín hiệu khác nhau như: Thoại, truyền số liệu hoặc tín hiệu truyền thông đã có tác động sâu sắc tới các nhà cung cấp dịch vụ cũng như các khách hàng lớn. Thật khó mà tưởng tượng nổi sự phát triển của các dịch vụ trong một thế giới khi mà ở đó không còn ranh giới giữa công nghệ viễn thông, máy tính và truyền thông. Điều đó đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ phải không ngừng tạo ra các dịch vụ mới thật sự độc đáo, mới lạ, có giá cả phù hợp và đáp ứng được các yêu cầu ở mức độ cao của khách hàng. Tuy nhiên, trên cơ sở các nhu cầu hiện tại chúng ta cũng có thể dự đoán được một số xu hướng phát triển chính của các dịch vụ trong tương lai cũng như một số đòi hỏi từ phía khách hàng. - Sự bùng nổ nhu cầu về các dịch vụ trên Internet Trong những năm gần đây, mạng Internet đã phát triển nhanh và trở nên rất phổ biến, Internet đã mở ra một phương tiện thông tin rất hiệu quả và tiện lợi, nội dung thông tin mang tính tổng hợp cao phục vụ cho giáo dục, thương mại, giải trí, trực tuyến, làm việc tại nhà, thông tin giữa các cộng đồng v.v... Trong tương lai cùng với sự phát triển của các dịch vụ mới đa phương tiện, các dịch vụ thông minh nhu cầu sử dụng các dịch vụ trên Internet sẽ tăng lên nhanh chóng. - Sự tích hợp dịch vụ Người sử dụng có yêu cầu cao về khả năng tích hợp dịch vụ. Tích hợp dịch vụ sẽ mang lại những thuận lợi to lớn cho khách hàng, điển hình như thiết bị đầu cuối nhiều tính năng. 5 - Độ tương tác Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó. Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác. Ví dụ: ta không thể truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X.25 vì trễ qua mạng này quá lớn. Trong khi đó, để đáp ứng được các đòi hỏi của nhu cầu thực tế, đòi hỏi mạng thế hệ mới phải có hạ tầng cơ sở là 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. Điều đó đòi hỏi mạng phải có cấu trúc mở, các giao diện chuẩn hóa, các phần tử mạng được phân chia theo chức năng tương ứng và phát triển một cách độc lập. - Khả năng di động và chuyển vùng Một trong những xu thế được nhận diện sớm nhất chính là tính di động của khách hàng khi sử dụng dịch vụ. Các dịch vụ cung cấp cho khách hàng bị giới hạn trong phạm vi di chuyển hẹp sẽ được thay thế bằng các dịch vụ có khả năng cung cấp kết nối mạng ở bất kỳ nơi đâu, bất kỳ lúc nào và thậm chí khi khách hàng đang di chuyển với tốc độ cao. - Yêu cầu về mức chất lượng dịch vụ (QoS) linh hoạt Tùy vào mục đích của người sử dụng mà có các ưu tiên về QoS khác nhau nhờ đó người sử dụng chỉ phải chi trả cước phí ở một mức hợp lý. Có thể phân chia thành bốn loại dịch vụ ứng dụng với các mức QoS khác nhau: Nhạy cảm với trễ và tổn thất (video tương tác, game...). Nhạy cảm với trễ nhưng tổn thất vừa phải (thoại). Nhạy cảm về tổn thất nhưng yêu cầu trễ vừa phải (dữ liệu tương tác). Yêu cầu đối với trễ và tổn thất đều không cao (truyền tệp). 6 - Độ an toàn (tính bảo mật) cao Thương mại điện tử, giao dịch trực tuyến... dùng chung mạng Internet công cộng tiềm ẩn những nguy cơ bị xâm phạm về thông tin cũng như quyền lợi của các cá nhân và tổ chức tham gia. Do vậy cần có những biện pháp tạo ra những hàng rào giữa mạng công cộng và mạng riêng cũng như các đầu cuối người dùng. - Tính linh hoạt, tiện dụng Nhìn chung, khách hàng thường mong muốn truy nhập dịch vụ mà không quan tâm đến sự phức tạp của mạng. Tính linh hoạt của mạng là khả năng phân phối một số dịch vụ của mạng có tính trong suốt theo hướng ẩn những yếu tố mang tính chi tiết về mạng đối với người sử dụng. Có thể đạt được điều này bằng cách định nghĩa các giao diện truy nhập mức cao càng ẩn các tham số điều chỉnh và vận hành mạng càng nhiều càng tốt. Mặt khác, nhà khai thác cũng có yêu cầu nhất định đối với bảo dưỡng, vận hành, mở rộng và nâng cấp thiết bị. - Giá cả Giá thành là một yếu tố khá quan trọng trong xu hướng sử dụng dịch vụ. Giá của các dịch vụ giảm xuống trên phạm vi toàn thế giới khi mở rộng thị trường viễn thông. Tuy nhiên, các dịch vụ mới đang nổi lên sẽ chiếm lấy những phần doanh thu giảm xuống này. Một ví dụ về tính hiệu quả của dịch vụ mới là VoIP: doanh thu và lưu lượng tăng nhanh của VoIP đồng thời giá thành của dịch vụ giảm 75% so với các dịch vụ truyền thống. Qua những phân tích trên có thể thấy xu hướng sử dụng dịch vụ theo hướng tăng tính giải trí, tăng tính di động, tăng khả năng thích nghi giữa các mạng, tăng tính bảo mật, tăng tính tương tác nhóm, giảm chi phí... 7 Ngoài ra, những yêu cầu của nhà cung cấp dịch vụ hay ảnh hưởng của các yếu tố chính trị, kinh tế, xã hội cũng có những tác động không nhỏ đến định hướng và tiến trình phát triển của mạng viễn thông. 1.2. YÊU CẦU VỀ QUẢN LÝ, KHAI THÁC MẠNG [3] Hiện nay để đảm bảo truyền các dịch vụ một cách thông suốt toàn trình (end to end) thì cần phải thống nhất trong cách quản lý từ quản lý mạng, quản lý dịch vụ đến quản lý kinh doanh. Do đó một mạng hiện đại phải có quản lý mạng, quản lý dịch vụ và quản lý kinh doanh. Tất cả tạo nên một thể thống nhất, nên lớp quản lý là lớp đặc biệt xuyên suốt ba lớp: lớp truy nhập, lớp chuyển tải và lớp dịch vụ. Mô hình các lớp chức năng quản lý mạng TMN do ITU đưa ra bao gồm: - Quản lý phần tử mạng - Quản lý mạng - Quản lý dịch vụ - Quản lý kinh doanh Theo mô hình chung của cấu trúc mạng mới, lớp quản lý là một lớp đặc biệt nhằm đảm bảo đáp ứng các yêu cầu của khách hàng một cách thông suốt từ đầu đến cuối. Nguyên tắc quản lý như vậy được TINA - C phân tích và trình bày chi tiết trong các tài liệu mô hình cấu trúc thông tin quản lý viễn thông. Theo TINA(Telecommunication Iformation Networking Architectuure), cấu trúc thông tin quản lý viễn thông được xây dựng trước hết dựa trên mô hình kinh doanh. Nhìn từ góc độ này, một hệ thống viễn thông bao gồm các phần cứng và phần mềm có khả năng cung cấp các dịch vụ tới các đại diện: 8 - Người sử dụng - Nhà cung cấp dịch vụ Do đó, quản lý mạng phải xuyên suốt các lớp của mạng NGN. 1.3. XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC CÔNG NGHỆ VIỄN THÔNG [3] 1.3.1. Tổng quan của sự phát triển khoa học viễn thông Những thay đổi về yêu cầu dịch vụ dẫn đến sự phát triển của mạng và thay đổi chức năng của mạng. Công nghệ viễn thông đã chuyển từ kỹ thuật tương tự sang kỹ thuật số, từ phân cấp số cận đồng bộ PDH sang phân cấp số đồng bộ SDH và gần đây là từ SDH sang ghép kênh theo bước sóng WDM. Nếu định nghĩa dung lượng của một công nghệ bởi tốc độ bit thì công nghệ mới nảy sinh khi yêu cầu về dung lượng tăng khoảng 50 lần. Với sự tăng mạnh về dung lượng như hiện nay và sắp tới thì truyền dẫn tín hiệu điện không còn đáp ứng được nhu cầu mà phải chuyển sang công nghệ truyền dẫn quang trong xu hướng tiến đến mạng toàn mạng. Sự thay đổi về chức năng mạng phải tính đến sự hội tụ viễn thông và tin học. Từ những mạng riêng rẽ cung cấp các dịch vụ khác nhau chuyển sang các mạng số tích hợp đa dịch vụ và giờ đây là xu hướng hội tụ IP trên mạng viễn thông. 1.3.2. Sự hội tụ của hai loại công nghệ kết nối 1.3.2.1. Kết nối định hướng (CO: Connetond) Kết nối định hướng, thực hiện trao đổi thông tin khi kênh đã được xác lập, là các cuộc gọi được thực hiện với trình tự: quay số, xác lập kết nối, gửi và nhận thông tin, kết thúc. Các cuộc gọi trong mạng viễn thông PSTN, ISDN, ATM là điển hình của hoạt động kết nối định hướng. 9 Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) và mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN) có ưu điểm là chất lượng mạng tốt, thiết kế tối ưu cho dịch vụ thoại và phi thoại với độ trễ thấp, độ sẵn sàng cao, luôn đảm bảo chất lượng dịch vụ thông tin. Tuy nhiên nhược điểm của 2 mạng này là mạng băng hẹp, không linh hoạt, lãng phí băng thông khi các mạch đều rỗi, chi phí thiết lập và khai thác cao. Để khắc phục nhược điểm trên thì công nghệ ATM ra đời cho phép phát triển các dịch vụ băng rộng và nâng cao chất lượng dịch vụ hơn nữa. 1.3.2.2. Kết nối không định hướng (CL: Connectionless) Khác với các cuộc gọi quay số trực tiếp theo phương thức kết nối định hướng là các kết nối không định hướng (CL). Đó là các hoạt động thông tin dựa trên giao thức IP như truy nhập Internet không yêu cầu việc xác lập trước các kết nối, độ sẵn sàng không ổn định, không tối ưu cho dịch vụ thoại. Tuy nhiên, do tính đơn giản, tiện lợi với chi phí thấp, các dịch vụ thông tin theo phương thức hoạt động phi kết nối(CL) này đang 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. 1.3.2.3. Xu hướng hội tụ CO-CL và sự ra đời chuyển mạch mới cho NGN Hai xu hướng phát triển này dần tiệm cận và hội tụ với nhau tiến tới ra đời công nghệ chuyển mạch mới ATM/IP. Sự phát triển mạnh mẽ của nhu cầu dịch vụ và các công nghệ mới tác động trực tiếp đến sự phát triển cấu trúc mạng. Đó là nguồn gốc, động lực cho sự ra đời và phát triển của mạng thế hệ sau (NGN). Khái niệm mạng thế hệ sau ra đời bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng. Mạng thế hệ sau có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ 10 chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa di động và cố định (Hình 1.1). Chuyển mạch gói sẽ dần thay thế chuyển mạch kênh. Các dữ liệu truyền thống như dữ liệu thoại và hình ảnh sẽ được gói hóa để truyền đi trên mạng chuyển mạch gói. Trong các mạng chuyển mạch gói, mạng IP đang vượt qua những hạn chế về QoS và định hướng kết nối để cạnh tranh với các mạng khác. IP Cạnh tranh với CO ATM PSTN/ISD N viễn thông Môi trường QoS không được đảm bảo QoS được đảm bảo QoS cao CO = Hoạt động kết nối định hướng CL = Hoạt động không kết nối = Song hướng Hình 1.1: Các xu hướng phát triển trong công nghệ mạng [ITU TSB] 1.3.3. Các công nghệ hỗ trợ (công nghệ vật liệu, linh kiện, thiết bị...) Quy luật Moore khẳng định cứ sau 18 tháng số lượng transistor trên một chip sẽ tăng lên gấp đôi. Điều này đồng nghĩa với việc năng lực xử lý thông tin thực tế của hệ thống tăng mạnh. Nhiều phòng thí nghiệm lớn trên 11 thế giới đã và đang nghiên cứu thế hệ linh kiện quang điện tử với cơ chế làm việc mới nhằm thu nhỏ kích thước mạnh hơn nữa cho phép các phần tử mạng được vi mạch hóa tiến đến hệ thống trên một chi phí và hứa hẹn nhiều thành tựu cho các phần tử mạng viễn thông. Công nghệ truyền dẫn quang cũng phát triển mạnh. Dung lượng thông tin truyền đi trên một sợi quang tăng gấp đôi mỗi năm và đã đạt được 6,4 Tb/s trong phòng thí nghiệm. Với xu thế tăng thêm các bước sóng sử dụng và tăng tốc độ bit trên từng bước sóng, dự báo có thể tải được 1000 bước sóng và mỗi bước sóng mang dung lượng 10 triệu Gb/s. Ngoài ra còn phải kể đến những nghiên cứu truyền tín hiệu quang trong không gian tự do với khả năng đạt được 10 Gb/s. Công nghệ vô tuyến phát triển cùng với sự xuất hiện các anten "thông minh" (smart antena), các bộ thu và xử lý tiên tiến. Công nghệ vô tuyến với dung lượng lớn, giá thành thấp, không tốn nhân công, đầu tư ban đầu thấp. Các mạch vòng vô tuyến ngày càng được ưa chuộng cho mạng truy nhập. Khi công nghệ điện tử - viễn thông gắn với tin học, sự phát triển về mọi mặt của công nghệ thông tin có tốc độ cao hơn bao giờ hết. 1.3.4. Xu hướng phát triển của công nghệ truyền dẫn IP gồm một tập hợp các nguyên tắc để xử lý đơn vị số liệu tại các bộ định tuyến và Host, tạo bản tin lỗi và hủy bỏ số liệu khi cần. Cho đến nay đã có hai phiên bản của giao thức IP đã được sử dụng, đó là: IPv4 và IPv6. Tuy vậy, chúng vẫn thực hiện những chức năng chính sau: - IP định nghĩa đơn vị số liệu gửi qua Internet, nghĩa là IP quy định định dạng của đơn vị số liệu (datagram) được gửi đi; - Phần mềm IP thực hiện chức năng định tuyến dựa trên địa chỉ IP. Việc đánh địa chỉ hàng triệu triệu máy tính trên toàn cầu chỉ sử dụng kiến trúc 2 lớp như định nghĩa trong IPv4 sẽ tạo ra những bảng định tuyến 12 khổng lồ. Mặt khác, đối với các bộ định tuyến nội bộ, điều đó dẫn đến kích thước mào đầu lớn. Tuy nhiên, đến nay công suất và kích thước bộ nhớ máy tính cùng với bản chất của các ứng dụng đã thay đổi, quy mô mạng lớn hơn rất nhiều, một số hạn chế đã nảy sinh trong IPv4 như thiếu không gian địa chỉ, định tuyến thiếu hiệu quả, thiếu sự hỗ trợ dịch vụ multimedia... dẫn đến sự ra đời của IPv6. Giao thức IPv6 giữ lại nhiều ưu điểm của IPv4 như hỗ trợ phi kết nối, khả năng phân đoạn, định tuyến nguồn... và khắc phục các hạn chế của IPv4. 1.4. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA KIẾN TRÚC MẠNG [8] Theo quan niệm phát triển gần đây, người ta mong muốn tích hợp mạng truy nhập với mạng lõi và mạng metro, cụ thể là hỗ trợ điều khiển kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối, và chính đó là một đặc tính của "văn hóa Internet". Việc phân bố các chức năng giữa các mạng truy nhập và mạng lõi / metro sẽ thay đổi. Việc chuyển đổi sang mạng thông tin trên cơ sở gói và thu hẹp vai trò của chuyển mạch và tổng đài truyền thống cũng hỗ trợ việc xóa nhòa ranh giới giữa mạng truy nhập và mạng lõi. Về mặt công nghệ, tính đa dạng sẽ là đối tượng được quan tâm. Công nghệ được phát triển cho mạng truy nhập và mạng lõi dần chuyển đổi cho nhau. Ví dụ: Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) được dùng để hỗ trợ cho chuyển tải lưu lượng và QoS cho mạng lõi, tuy nhiên lại xuất hiện ngày càng nhiều trong các mô hình mạng truy nhập tương lai (Hình 1.2). Sợi quang và ghép bước sóng quang (WDM), công nghệ khởi đầu bằng việc hỗ trợ tăng dung lượng cho mạng lõi, tuy nhiên tới nay, chúng lại dần tiếp cận gần hơn với phía khách hàng. Ethernet ban đầu được thiết kế sử dụng cho mạng LAN, tuy nhiên hiện nay IEEE đã đề xuất sử dụng làm công nghệ truyền tải trong phần mạng lõi và mạng metro ở tốc độ rất cao. 13 Mạng WLAN truyền thống là một mạng liên kết các gia đình, tuy nhiên chúng đang được sử dụng như công nghệ mạng truy nhập công cộng. Các xu hướng chính được quan tâm liên quan tới sự phát triển mạng truy nhập, mạng lõi / metro là: - Mạng truyền tải quang (trên cơ sở WDM) trong mạng lõi cố định và dần mở rộng ra phía mạng truy nhập và Metro. - Công nghệ trong mạng truy nhập sẽ phát triển dựa trên mạng truy nhập cố định hiện tại (sử dụng cáp đồng và cáp đồng trục) để cung cấp băng tần truy nhập Internet cao hơn (tiêu biểu là xDSL). - Các công nghệ trong mạng truy nhập sẽ hỗ trợ khả năng di động: GPRS, UMTS, WLAN, Bluetooth, vệ tinh. Tách rời chức năng truyền tải và dịch vụ. Xu hướng phát triển dịch vụ - Hỗ trợ QoS 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 của mạng thế hệ mới Xu hướng phát triển mạng Hình 1.2: Xu hướng phát triển mạng và dịch vụ 1.5. NHỮNG BẤT CẬP CỦA MẠNG THẾ HỆ HIỆN NAY[3] 14 Mạng PSTN hiện tại dựa trên nền tảng công nghệ TDM và hệ thống báo hiệu số 7. Về cơ bản mạng này hiện nay vẫn có khả năng cung cấp tốt các dịch vụ viễn thông bình thường như thoại Fax với chất lượng khá ổn định. Tuy nhiên, nhu cầu của bản thân nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng ngày càng tăng làm bộc lộ những hạn chế không thể khắc phục được của mạng hiện tại. Cơ sở hạ tầng hiện tại: Hoạt động và đầu tư của nhà cung cấp dịch vụ phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng của nhà cung cấp mạng. Nếu cơ sở hạ tầng hiện tại nghèo nàn, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ khó có thể cung cấp được các dịch vụ mới. Topo mạng: Có thể sẽ ảnh hưởng đến phương thức cung cấp dịch vụ cho khách hàng. Ví dụ, nếu mạng cấu trúc điểm - điểm thì khó có thể cung cấp các dịch vụ quảng bá. Tiêu chuẩn: Các mạng đa truy nhập và các thiết bị phải làm việc khớp với nhau trên mạng để đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ tới tận nơi yêu cầu. Điều này chỉ có thể thực hiện khi các sản phẩm tuân theo tiêu chuẩn. Ngày nay thị trường viễn thông trong nước và thế giới đang ở trong cuộc cạnh tranh quyết liệt do việc nới lỏng quản lý nhà nước, mở cửa thị trường cho tất cả các thành phần kinh tế. Các nhà cung cấp dịch vụ đang phải đứng trước sức ép giảm giá thành đồng thời tăng chất lượng dịch vụ. Sự xuất hiện dịch vụ Internet và sự phát triển bùng nổ của nó dẫn đến những sự thay đổi đột biến về cơ sở mạng buộc các nhà cung cấp dịch vụ phải "thay đổi tư duy". Dưới đây là một số hạn chế của mạng hiện tại: 1.5.1. Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông Mạng PSTN dựa trên công nghệ TDM trong đó đường truyền được phân chia thành các khung cố định là 125ms. Mỗi khung được chia thành các khe thời gian (timeslot). Kênh cơ sở được tính tương đương với một khe thời 15 gian tức là 64 kbit/s. Điều này dẫn đến một số bất lợi, ví dụ như đối với nhiều loại dịch vụ đòi hỏi bằng thông thấp hơn thì cũng không được, hay như đối với các dịch vụ có nhu cầu băng thông thay đổi thì TDM cũng không thể đáp ứng được. Cuộc gọi TDM được phân bố lượng băng thông số cố định (64 kbit/s) và các khe thời gian này được chiếm cố định trong suốt thời gian diễn ra kết nối dẫn đến lãng phí băng thông. Chuyển mạch gói quản lý băng thông mềm dẻo theo nhu cầu dịch vụ cho nên rất tiết kiệm băng thông. 1.5.2. Khó khăn cho việc tổ hợp mạng Thực tế, mạng hiện nay cung cấp các loại dịch vụ viễn thông khác nhau như thoại, dữ liệu hay video trên các mạng tách biệt nhau. Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Đặc biệt mỗi mạng chỉ truyền được các dịch vụ độc lập riêng. Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng. Nỗ lực tổ hợp tất cả các mạng này thành một mạng duy nhất được thực hiện từ những năm 1980 với mô hình mạng ISDN băng hẹp vẫn dựa trên nền công nghệ TDM, song cũng gặp phải một số khó khăn như tốc độ thấp thiết bị mạng cồng kềnh, phức tạp, ý tưởng mạng ISDN băng rộng dựa trên nền công nghệ ATM được đưa ra có vẻ như quá đắt đỏ đối với người tiêu dùng. Vả lại ATM cũng không linh hoạt khó hoạt động ở tốc độ thấp. 1.5.3. Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ mới, thiếu tính mềm dẻo Trong mạng PSTN, toàn bộ phần "thông minh" của mạng đều tập trung ở các tổng đài. Một dịch vụ mới được phát triển phải bắt đầu ở tổng đài từ sự thay đổi phần mềm, đôi khi cả phần cứng của tổng đài, điều này rất phức tạp và tốn kém. Nhu cầu khách hàng không ngừng tăng, nhiều loại dịch vụ mới không thể thực hiện trên nền mạng TDM. 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, 16 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. 1.5.4. Đầu tư cho mạng PSTN lớn, không linh hoạt trong việc mở rộng hệ thống. Vốn đầu tư tập trung tại các trung tâm chuyển mạch Thực tế đầu tư cho các thiết bị mạng PSTN rất lớn (so với mạng IP). Các tổng đài thường rất đắt, cần phải đầu tư cả cục. Chi phí cho việc vận hành, bảo dưỡng mạng rất cao. Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành. Các chức năng phần cứng và phần mềm cũng tập trung tại các tổng đài nên phức tạp khi thay đổi. Mạng có nhiều cấp gây phức tạp trong việc phối hợp hệ thống báo hiệu, đồng bộ và việc triển khai dịch vụ mới. Phức tạp trong việc thiết lập trung tâm quản lý mạng, hệ thống tính cước, chăm sóc khách hàng... 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 hầu như giới hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết điểm cần khắc phục. 1.5.5. Giới hạn trong phát triển mạng Các tổng đài chuyển mạch nội hạt đều sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh, các kênh thoại đều có tốc độ 64 kbit/s. Quá trình báo hiệu và điều khiển cuộc gọi liên hệ chặt chẽ với cơ cấu chuyển mạch. Ngày nay, những lợi ích về mặt kinh tế của thoại gói đang thúc đẩy sự phát triển của cả mạng truy nhập và mạng đường trục từ chuyển mạch kênh sang gói. Và bởi vì thoại gói đang dần được chấp nhận rộng rãi trong cả mạng truy nhập và mạng đường trục, các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt truyền thống đóng vai trò cầu nối của cả hai mạng gói này. Việc chuyển đổi gói sang kênh phải được thực hiện tại cả hai đầu vào ra của chuyển mạch kênh, làm phát sinh những chi phí phụ không mong muốn và tăng thêm trễ truyền dẫn 17 cho thông tin, đặc biệt ảnh hưởng tới những thông tin nhạy cảm với trễ đường truyền như tín hiệu thoại. Nếu tồn tại một giải pháp mà trong đó các tổng đài nội hạt có thể cung cấp dịch vụ thoại và các dịch vụ tùy chọn khác ngay trên thiết bị chuyển mạch gói, thì sẽ không phải thực hiện các chuyển đổi không cần thiết nữa. Điều này mang lại lợi ích kép là làm giảm chi phí và tăng chất lượng dịch vụ (giảm trễ đường truyền), và đó cũng là một bước quan trọng tiến gần tới cái đích cuối cùng, mạng NGN. 1.5.6. Không đáp ứng được sự tăng trưởng nhanh của các dịch vụ dữ liệu Ngày nay dịch vụ Internet phát triển với tốc độ chóng mặt, lưu lượng Internet tăng với cấp số nhân theo từng năm và triển vọng sẽ còn tăng mạnh vào những năm sau trong khi lưu lượng thoại cố định dường như có xu hướng bão hòa thậm chí giảm ở một số nước phát triển. Internet đã thâm nhập vào mọi góc cạnh của đời sống xã hội với nhiều ý tưởng rất mới như: đào tạo từ xa, y tế từ xa, chính phủ điện tử hay tin học hóa xã hội... Trong xã hội "thông tin tri thức", dường như mọi hoạt động đều có liên quan đến Internet, nhu cầu dịch vụ IP VPN cũng rất lớn. Nhiều dịch vụ giá trị gia tăng dựa trên mạng Internet xuất hiện thúc đẩy nhu cầu truy nhập mạng tăng lên. Sự bùng nổ lưu lượng thông tin đã chỉ ra 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 nhập Internet quay số trực tiếp, thường xảy ra nghẽn mạch do nguồn tài nguyên hạn hẹp. 1.5.7. Khó khăn cho các nhà khai thác 18 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 khách hàng. Các chuyển mạch Class5 đang tồn tại hạn chế khả năng sáng tạo và triển khai các dịch vụ mới, từ đó dẫn đến việc làm giảm lợi nhuận của các nhà khai thác. 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 cho các dịch vụ của mạng hiện nay. 1.6. MỘT SỐ THÁCH THỨC CHO TRIỂN KHAI MẠNG THẾ HỆ SAU [6] 1.6.1. Thách thức về chất lượng dịch vụ Tích hợp âm thanh, dữ liệu v.v... trong một mạng lưới với yêu cầu đảm bảo chất lượng âm thanh được truyền tải cũng như yêu cầu đặt ra đối với việc truyền tải dữ liệu. Đây thực sự là một thách thức lớn về mặt công nghệ vì đơn cử, mạng dữ liệu không được thiết kế để dành riêng cho việc truyền tải âm thanh. Mặt khác, bộ định tuyến Internet không có nỗ lực đặc biệt nào để đảm bảo rằng các cuộc gọi sẽ đảm bảo tính đồng đều về mặt chất lượng truyền tải, bộ định tuyến chỉ giúp phân luồng các gói tin càng nhanh càng tốt. Chính vì 19 vậy, từng gói tin phải chịu độ trễ khác nhau, đôi khi thất lạc, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng âm thanh. 1.6.2. Thách thức về quản lý Thực tế hiện nay, khách hàng của các dịch vụ viễn thông chủ yếu là sử dụng các dịch vụ thoại. Chúng ta luôn có cảm giác yên tâm rằng, bất cứ lúc nào chúng ta cũng có thể nhấc máy điện thoại và gọi tới những số máy đặc biệt, khẩn cấp như chữa cháy hoặc công an. Tuy nhiên, rất ít người có đủ tin tưởng để dùng Internet trong các trường hợp tương tự. Vì những trục trặc có thể xảy ra sẽ không có gì trong một phạm vi hẹp, nhưng sẽ là rắc rối khi được triển khai áp dụng trong phạm vi lớn. 1.6.3. Thách thức về bảo mật Thách thức về bảo mật xuất phát một phần ngay trong cơ chế phân tầng của ứng dụng, bao gồm nhiều ứng dụng như: thoại, dữ liệu v.v... Trong mạng PSTN các câu lệnh, báo hiệu được truyền tải trong các mạng tín hiệu riêng biệt vì thế dễ kiểm soát. Trong khi đó đối với mạng NGN các cổng (Gateway) đều có khả năng truyền tải cả âm thanh, dữ liệu v.v... và hơn thế, về nguyên tắc nội dung được truyền tải trong mạng còn được chia sẻ trên toàn cầu. Chính vì thế vấn đề bảo mật thật sự là một thách thức cho mạng NGN. 1.6.4. Thách thức về kinh tế Đối với các nhà cung cấp dịch vụ, việc triển khai mạng NGN phải đối mặt với các thách thức không nhỏ về kinh tế do sự sụt giá liên tục của băng thông. Mặt khác, đa phần các nhà cung cấp dịch vụ nhìn thấy xu thế và triển vọng của NGN, song họ lại bị trói buộc trước thực trạng nhu cầu thực tế đối với NGN hiện tại đang còn rất thấp. Để có đầu tư, họ phải đảm bảo 2 yếu tố đó là: sẵn có vốn đầu tư lớn và phải có sự kiên trì. Ngoài ra, họ cũng còn lo ngại về "độ chín" của công nghệ trong việc hỗ trợ chuyển đổi sang NGN.
- Xem thêm -