Tài liệu Tìm hiểu về mạng ngn và định tuyến

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ........................................................................................................................ 1 Ý NGHĨA KHOA HỌC THỰC TIỄN .............................................................................................. 2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................................................................................... 3 LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................................ 4 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN ............................................................................... 1 1.1 GIỚI THIỆU MẠNG NGN ............................................................................................. 1 1.2 SỰ RA ĐỜI CỦA MẠNG NGN ..................................................................................... 1 1.3 ĐỘNG LỰC THÚC ĐẨY SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG NGN ..................................... 2 9 Động lực của công nghệ .............................................................................................. 2 9 Động lực của thị trường ............................................................................................... 2 9 Động lực của hội tụ và kết hợp mạng .......................................................................... 2 9 Động lực của dịch vụ ................................................................................................... 2 CHƯƠNG II : MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN ................................................................................. 3 2.1 KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA NGN.......................................................................... 3 2.1.1 Khái niệm ................................................................................................................. 3 2.1.2 Đặc điểm : ............................................................................................................... 3 2.2 TÌM HIỂU CÁC CÔNG NGHỆ TRONG NGN ............................................................... 4 2.2.1 Công nghệ truyền dẫn ............................................................................................. 4 2.2.2 Công nghệ mạng truy nhập ..................................................................................... 5 2.2.3 Công nghệ chuyển mạch......................................................................................... 6 2.3 KIẾN TRÚC NGN ......................................................................................................... 7 2.3.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập.................................................................................... 8 2.3.2 Lớp truyền thông ..................................................................................................... 9 2.3.3 Lớp điều khiển ......................................................................................................... 9 2.3.4 Lớp ứng dụng ........................................................................................................ 10 2.3.5 Lớp quản lý ............................................................................................................ 11 2.4 CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG NGN ........................................................................ 12 2.5 CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN ......................................................... 15 CHƯƠNG III: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN .................................................................................. 17 3.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH TUYẾN ................................................................................... 17 3.2 CÁC LỚP THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN ..................................................................... 18 3.2.1 Thuật toán vector khoảng cách (Distance Vector Algorithm) ................................ 18 3.2.2 Thuật toán trạng thái kết nối (Link-state Algorithm) .............................................. 19 3.2.3 So sánh các thuật toán định tuyến ........................................................................ 19 3.3 CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CƠ BẢN ................................................................. 20 3.3.1 Giao thức định tuyến RIP ...................................................................................... 20 3.3.1.1 3.3.1.2 3.3.1.3 3.3.2 Giao thức định tuyến OSPF .................................................................................. 23 3.3.2.1 3.3.2.2 3.3.2.3 3.3.3 Khái niệm .................................................................................................................. 20 Thuật toán và ví dụ minh họa.................................................................................... 20 Ưu & nhược điểm ..................................................................................................... 22 Khái niệm .................................................................................................................. 23 Thuật toán và ví dụ minh họa.................................................................................... 23 Ưu và nhược điểm .................................................................................................... 25 Giao thức định tuyến Qos ...................................................................................... 25 3.3.3.1 3.3.3.2 3.3.3.3 3.3.3.4 Khái niệm .................................................................................................................. 25 Chức năng ................................................................................................................ 26 Bài toán định tuyến QoS ........................................................................................... 27 Ưu và nhược điểm .................................................................................................... 27 CHƯƠNG IV: THUẬT TOÁN VÀ MÔ PHỎNG .......................................................................... 29 4.1 GIỚI THIỆU VỀ THUẬT TOÁN .................................................................................. 29 4.1.1 Thuật toán Forward-search (Dijkstra).................................................................... 29 4.1.2 Thuật toán Backward-search (Bellman-Ford) ....................................................... 30 4.2 VÍ DỤ MINH HỌA ....................................................................................................... 30 4.2.1 Thuật toán Dijkstra ................................................................................................ 30 4.2.2 Thuật toán Bellman-Ford ....................................................................................... 31 4.2.3 Kết luận và đánh giá .............................................................................................. 32 - THUẬT TOÁN FORD-BELLMAN TÌM ĐƯỜNG ĐI NGẮN NHẤT TỪ ĐỈNH U TỚI TẤT CẢ CÁC ĐỈNH CÒN LẠI, CÓ THỂ SỬ DỤNG TONG TRƯỜNG HỢP TRỌNG SỐ ÂM. ............... 33 - THUẬT TOÁN DIJKSTRA CHỈ TÌM ĐƯỜNG ĐI NGẮN NHẤT GIỮA HAI ĐỈNH CỤ THỂ (TỪ U ĐẾN V) ..................................................................................................................................... 33 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................................................................ 1 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................ 2 http://www.ebook.edu.vn MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Môi trường kinh doanh ngày càng mang tính cạnh tranh và phức tạp hơn bao giờ hết. Chất lượng dịch vụ ngày càng trở thành chìa khoá để có thể dẫn tới thành công. Song song với xu thế này, nhu cầu cũng ngày càng gia tăng đối với các dịch vụ truyền thông mới, đủ khả năng đáp ứng việc cung cấp dịch vụ hoặc tăng tính cạnh tranh. Trung tâm của những dịch vụ mới là mạng thế hệ tiếp theo (Next Generation Network - NGN) NGN là bước tiếp theo trong lĩnh vực truyền thông thế giới, truyền thống được hỗ trợ bởi 3 mạng lưới: mạng thoại PSTN, mạng không dây và mạng số liệu (Internet). 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 truy xuất toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới và mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển. Đề tài sẽ tập trung vào việc tìm hiểu mạng thế hệ sau, các thành phần cũng như các giải pháp và mô hình NGN. Từ đó nắm bắt được những khái niệm, hiểu được thế nào là mạng thế hệ sau, vai trò của từng bộ phận cấu thành. Ngoài ra sau khi hoàn thành đề tài bản thân sinh viên thực hiện sẽ hiểu thêm về các giao thức định tuyến,các thuật toán áp dụng để định tuyến và ứng dụng của nó. http://www.ebook.edu.vn Ý NGHĨA KHOA HỌC THỰC TIỄN Trong nhiều năm gần đây, nền công nghiệp viễn thông vẫn đang trăn trở về vấn đề phát triển công nghệ căn bản nào và dùng mạng gì để hỗ trợ các nhà khai thác trong bối cảnh luật viễn thông đang thay đổi nhanh chóng, cạnh tranh ngày càng gia tăng mạnh mẽ. Khái niệm mạng thế hệ mới (hay còn gọi là mạng thế hệ tiếp theo - NGN) ra đời cùng với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm đưa ra nhiều dịch vụ mới, mang lại nguồn thu mới góp phần giảm chi phí. Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau : - Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú, 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 và 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. http://www.ebook.edu.vn PHẠM VI NGHIÊN CỨU Tìm hiểu tổng quan về mạng thế hệ sau gồm có những phần : 9 Khái niệm và sự ra đời NGN 9 Động lực phát triển mạng Ngiên cứu về mạng NGN để hiểu được những phần : 9 Định nghĩa và đặc điểm của mạng 9 Kiến trúc mạng và các phần tử trong mạng 9 Cấu trúc vật lý 9 Các giao thức và công nghệ được sử dụng trong mạng thế hệ sau Tìm hiểu một vài giao thức định tuyến như : 9 RIP 9 OSPF 9 Định tuyến đảm bảo chất lượng QoS http://www.ebook.edu.vn LỜI MỞ ĐẦU Sự cạnh tranh gay gắt trong lĩnh vực mạng thông tin cũng như mạng viễn thông đang diễn ra trong những năm gần đây. Khi sự cạnh tranh gia tăng, điều đặc biệt quan trọng đối với các công ty là xác định vị trí thích hợp để mang lại thuận lợi cho bản thân mình, và để chuẩn bị cho môi trường truyền thông mới đang nổi lên. Trong môi trường này, sự hòa nhập, liên kết và cạnh tranh của các thành viên mới tham gia vào thị trường phải hoạt động tích cực để tìm ra phương thức mới, nhằm giữ và thu hút hầu hết các khách hàng có tiềm năng. Các nhà cung cấp dịch vụ hiện nay đang cố gắng tìm ra lối đi riêng cho mình để tạo ra sự khác biệt với các nhà cung cấp khác, chẳng hạn như tìm kiếm phương thức mới để đóng nhãn và đóng gói dịch vụ, thực hiện giảm các chi phí hoạt động,… Mạng thế hệ mới NGN là bước kế tiếp của thế giới viễn thông, có thể được hiểu là mạng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, nơi mà các chuyển mạch và các phần tử truyền thông (như các bộ định tuyến, các bộ chuyển mạch và gateway) được phân biệt một cách luận lý và vật lý theo khả năng điều khiển thông minh dịch vụ hoặc cuộc gọi. Khả năng điều khiển thông minh này thường hỗ trợ cho tất cả các loại dịch vụ trên mạng truyền thông, từ dịch vụ thoại cơ bản (Basic Voice Telephony Services) cho đến các dịch vụ dữ liệu, hình ảnh, đa phương tiện, băng rộng tiên tiến (Advanced Broadband), và các ứng dụng quản lý (Management Application). Trong khi giá thành phải trả cho khả năng xử lý và truyền dẫn đang giảm rất nhanh thì giá thành phải trả cho các phần tử có khả năng vận hành, quản lý, và hiệu chỉnh lại mạng lại có xu hướng tăng lên. Sự thay đổi này sẽ làm ảnh hưởng đến chi phí sửa chữa, phân phối và bảo dưỡng mạng, do đó mạng đến những yêu cầu mới về việc thiết lập các kế hoạch và triển khai các kỹ thuật mới. Việc định tuyến trong mạng NGN sao cho phù hợp với yêu cầu đặt ra đóng một vai trò quan trọng trong việc định hướng mang tính chiến lược để đưa ra các quyết định phát triển và triển khai công nghệ mới. Được sự hướng dẫn và giúp đỡ của cô giáo TS. Nguyễn Thị Bích Hạnh, giảng viên của khoa Điện Tử Viễn Thông – Đại Học Duy Tân em đã nắm bắt http://www.ebook.edu.vn được những kiến thức cơ bản về cấu trúc và những phương pháp định tuyến được sử dụng trong mạng. Cho đến nay, em đã hoàn thành đồ án với đề tài “Tìm hiểu về mạng NGN và định tuyến”. Nội dung của bản đồ án này đựợc chia thành 4 chương: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN Chương 2 : MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN Chương 3: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN Chương 4: THUẬT TOÁN & MÔ PHỎNG Do nội dung kiến thức của đề tài tương đối rộng và mới mẻ, điều kiện về thời gian cũng như trình độ kiến thức có hạn nên việc nghiên cứu, tìm hiểu chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự thông cảm, chỉ dẫn và góp ý của các thầy giáo, cô giáo cùng những người quan tâm. Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Thị Bích Hạnh và các thầy cô giáo trong khoa Điện Tử Viễn Thông, những người đã giúp đỡ em trong thời gian qua. Đà nẵng, tháng 10 năm 2010 SVTH Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN 1.1 GIỚI THIỆU MẠNG NGN Mạng thế hệ sau (Next Generation-Network-NGN) có thể được hiểu là mạng chuyển mạch gói nơi mà chuyển mạch gói và các phần tử truyền thống (như các bộ định tuyến, chuyển mạch và cổng) được phân biệt một cách logic và vật lý theo khả năng điều khiển thông minh dịch vụ hoặc cuộc gọi. Khả năng điều khiển thông minh này thường hỗ trợ cho tất cả các các loại dịch vụ trên mạng viễn thông chuyển mạch gói, bao gồm mọi dịch vụ từ dịch vụ thoại cơ bản đến dịch vụ các dịch vụ dữ liệu, đa phương tiện, băng rộng tiên tiến (advanced broadcast), và các ứng dụng quản lý (management applications), phần tử cơ bản trong mạng NGN là chuyển mạch mềm (Softswitch). Được xây dựng trên tiêu chí mở, các giao thức chuẩn và giao diện thân thiện, NGN đáp ứng được hầu hết các nhu cầu của nhiều đối tượng sử dụng: doanh nghiệp, văn phòng, liên lạc giữa các mạng máy tính v.v... NGN thống nhất mạng hữu tuyến truyền thống và chuẩn truyền tải âm thanh, hình ảnh, dữ liệu không dây. Công nghệ mạng NGN chính là chìa khoá giải mã cho công nghệ tương lai, đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu kinh doanh trên 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 hoá và sử dụng rộng rãi các giao diện mở đa truy nhập, đa giao thức để kiến tạo các dịch vụ mà không phụ thuộc quá nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng. 1.2 SỰ RA ĐỜI CỦA MẠNG NGN Mạng PSTN của VNPT đã được xây dựng và phát triển khá toàn diện, cung cấp dịch vụ thoại truyền thống chất lượng tốt tới khách hàng. Tuy nhiên, sau nhiều năm hoạt động, PSTN đã bộc lộ một số hạn chế hầu như không thể khắc phục được. Chuyển mạch dựa trên công nghệ TDM cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông (Nx64kb/s) và gặp nhiều khó khăn khi đưa ra các dịch vụ mới, nhất là khi triển khai mạng NGN. Mạng PSTN cần sự đầu tư lớn, giá thành thiết bị cao và chi phí vận hành mạng lớn. Hơn nữa, mạng PSTN có nhiều cấp SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 1 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh khác nhau (Gateway quốc tế, Toll, tandem, Host) nên rất phức tạp trong việc phối hợp hệ thống báo hiệu, đồng bộ và triển khai dịch vụ mới. Trong khi đó, nhu cầu về các dịch vụ dữ liệu phát triển mạnh: Internet ngày càng phổ biến, những đòi hỏi về dịch vụ IP, xu thế tích hợp IP/ATM/MPLS cho mạng đường trục...cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và viễn thông thế giới đã dẫn đến sự cần thiết phải thay đổi công nghệ mạng. Mạng mới ra đời phải có băng tần rộng, hiệu suất cao, hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ, đơn giản về cấu trúc và quản lý, dễ dàng phát triển dịch vụ và nhanh chóng cung cấp cho khách hàng. Như vậy, để dáp ứng các yêu cầu đặt ra, các nhà quản trị mạng có 2 sự lựa chọn, hoặc là xây dựng một cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới hoặc là xây dựng một mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ IP bằng cách nâng cấp trên hạ tầng mạng PSTN hiện có. Hạ tầng mạng của thế kỷ 20 không thể được thay thế chỉ trong một sớm, một chiều và vì thế phương án thứ hai là sự lựa chọn đúng đắn – đó là mạng thế hệ sau (NGN – Next Generation Network). Do vậy, mạng NGN đã được hình thành và phát triển. Sự hội tụ của các mạng là yêu cầu cần thiết, mang lại nhiều lợi ích cho nhà khai thác dịch vụ. Đối với định hướng NGN mang lại nhiều tính năng có thể đáp ứng được nhiều yêu cầu của khách hàng nhất là các dịch vụ băng rộng như: 9 Tăng thêm tính mềm dẻo 9 Tập trung khả năng điều khiển cuộc gọi thông qua chuyển mạch mềm 9 Tiết kiệm băng thông 9 Cung cấp dịch vụ multi-media 1.3 ĐỘNG LỰC THÚC ĐẨY SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG NGN 9 Động lực của công nghệ 9 Động lực của thị trường 9 Động lực của hội tụ và kết hợp mạng 9 Động lực của dịch vụ SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 2 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh CHƯƠNG II : MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN 2.1 KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA NGN 2.1.1 Khái niệm Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN. Do đó, định nghĩa NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết ý nghĩa của mạng thế hệ mới nhưng là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN. Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, NGN ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động. Như vậy, có thể xem NGN là sự tích hợp mạng PSTN dựa trên kỹ thuật TDM và mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN, đồng thời có thể cung cấp cho mạng IP lưu lượng dữ liệu lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN. Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. 2.1.2 Đặc điểm : NGN có bốn đặc điểm chính :  Trước 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 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 chức năng làm cho mạng viễn thông truyền thống 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 liên kết giữa các mạng có cấu hình khác nhau.  Tiếp đến, việc tách dịch vụ độc lập với mạng nhằm thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí và xác SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 3 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh 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 hơn.  Thứ ba, NGN dựa trên cơ sở mạng chuyển mạch gói và các 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. 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 liên kết 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.  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 nhiều khuyết điểm về khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tuy nhiên, chính 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. 2.2 TÌM HIỂU CÁC CÔNG NGHỆ TRONG NGN 2.2.1 Công nghệ truyền dẫn Trong cấu trúc mạng thế hệ mới, truyền dẫn là một thành phần của lớp kết nối (bao gồm chuyển tải và truy nhập). Công nghệ truyền dẫn của mạng thế hệ mới là SDH, WDM với khả năng hoạt động mềm dẻo, linh hoạt, thuận tiện cho khai thác và điều hành quản lý. Các tuyến truyền dẫn SDH hiện có và đang được tiếp tục triển khai rộng rãi trên mạng viễn thông là sự phát triển đúng hướng theo cấu trúc mạng mới. Cần tiếp tục phát triển các hệ thống truyền dẫn công nghệ SDH và WDM, hạn chế sử dụng công nghệ PDH. • Cáp quang: SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 4 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh + Hiện nay trên 60% lưu lượng thông tin được truyền đi trên toàn thế giới được truyền trên mạng quang. + Công nghệ truyền dẫn quang SDH cho phép tạo trên đường truyền dẫn tốc độc cao (n*155 Mb/s) với khả năng bảo vệ của các mạch vòng đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước và ở Việt Nam. + WDM cho phép sử dụng độ rộng 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 5Gb/s, 10Gb/s và 20Gb/s. • Vô tuyến: + Vi ba: Công nghệ truyền dẫn SDH cũng phát triển trong lĩnh vực vi ba, tuy nhiên do những hạn chế của môi trường truyền dẫn sóng vô tuyến nên tốc độ và chất lượng truyền dẫn không cao so với công nghệ truyền dẫn quang. + Vệ tinh: Vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO – Low Earth Orbit), vệ tinh quỹ đạo trung bình (MEO – Medium Earth Orbit). Thị trường thông tin vệ tin trong khu vực đã có sự phát triển mạnh trong những năm gần đây và sẽ còn tiếp tục trong những năm tới. Các loại hình dịch vụ vệ tinh đã rất phát triển như: DTH tương tác, truy nhập Internet, các dịch vụ băng rộng, HDTV… Ngoài các ứng dụng phố biến đối với nhu cầu thông tin quảng bá, viễn thông nông thôn, với sự kết hợp sử dụng các ưu điểm của công nghệ CDMA, thông tin vệ tin ngày càng có xu hướng phát triển đặc biệt trong lĩnh vực thông tin di động, thông tin cá nhân,… 2.2.2 Công nghệ mạng truy nhập • Công nghệ truy nhập hữu tuyến Hiện nay trên thị trường những nhà khai thác với cơ sở hạ tầng khác nhau đưa ra những dịch vụ truy nhập dựa trên công nghệ khác nhau : • Dial up, xDSL, ISDN dựa trên cáp đồng xoắn • CM trên mạng cáp truyền hình CATV • PLC trên mạng cáp điện lực • Truy nhập quang trên CATV, PLC • Công nghệ truy nhập vô tuyến SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 5 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh Với sự xuất hiện của Wimax, công nghệ truy nhập vô tuyến đã cho thấy sự hội tụ một cách rõ ràng, và mạng truy nhập vô tuyến sẽ tiến tới cung cấp dịch vụ kết nối có tốc độ cao hơn, và sẽ có sự thỏa hiệp giữa tính di động và tốc độ chất lượng dịch vụ. 2.2.3 Công nghệ chuyển mạch Chuyển mạch cũng là một thành phần trong lớp mạng chuyển tải của cấu trúc NGN nhưng có những thay đổi lớn về mặt công nghệ so với các thiết bị chuyển mạch TDM trước đây. Công nghệ chuyển mạch của mạng thế hệ mới là IP, ATM, ATM/IP hay MPLS thì hiện nay vẫn chưa xác định rõ, tuy nhiên nói chung là dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau. Công nghệ chuyển mạch quang: các kết quả nghiên cứu ở mức thử nghiệm đang hướng tới việc chế tạo các chuyển mạch quang. Trong tương lai sẽ có các chuyển mạch quang phân loại theo nguyên lý sau: chuyển mạch quang phân chia theo không gian, chuyển mạch quang phân chia theo thời gian, chuyển mạch quang phân chia theo độ dài bước sóng. Hình 2.1 : Kết nối trong mạng NGN SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 6 Khoa Điện Tử Viễn Thông 2.3 GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh KIẾN TRÚC NGN Cho đến nay, mạng thế hệ sau vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa có một khuyến nghị chính thức nào của Liên minh Viễn thông thế giới ITU về cấu trúc của nó. Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra mô hình cấu trúc mạng thế hệ mới như Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC,… Bên cạnh việc đưa ra nhiều mô hình cấu trúc mạng NGN khác nhau và kèm theo là các giải pháp mạng cũng như những sản phẩm thiết bị mới khác nhau. Các hãng đưa ra các mô hình cấu trúc tương đối rõ ràng và các giải pháp mạng khá cụ thể là Alcatel, Siemens, Ericsions. Hình 2.2 : Cấu trúc mạng NGN 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. Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch của PSTN thực chất là đã được 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 được 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 hướng tới các ứng dụng mạng thông minh (IN- Intelligent Network) và các server ứng dụng SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 7 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh mới tạo điều kiện dễ dàng cho việc nhanh chóng cung cấp dịch vụ và đảm bảo đưa ra thị trường trong thời gian ngắn. Tại lớp truyền thông, các cổng được đưa vào sử dụng để làm thích ứng thoại và các phương tiện khác với mạng chuyển mạch gói. Các media gateway này được sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng (RGW- Residental Gateway) với các mạng truy nhập (AGW- Access Gateway) hoặc với mạng PSTN (TGW- Trunk Access). Các server phương tiện đặc biệt rất nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn như cung cấp các âm quay số hoặc thông báo. Ngoài ra, chúng còn có các chức năng tiên tiến hơn như : trả lời bằng tiếng nói tương tác và biến đổi văn bản sang tiếng nói hoặc tiếng nói sang văn bản. Các giao diện mở của kiến trúc mới này cho phép các dịch vụ mới được giới thiệu nhanh chóng. Đồng thời chúng cũng tạo thuận tiện cho việc giới thiệu các phương 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. Từ mô hình cấu trúc NGN và giải pháp của các hãng khác nhau trên thị trường hiện nay, có thể đưa ra mô hình cấu trúc NGN gồm 4 lớp chức năng : Hình 2.3 : Phân lớp theo chức năng Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay đang rất phức tạp với nhiều loại giao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của hãng là vấn đề đang được các nhà khai thác quan tâm. 2.3.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập Phần truyền dẫn: Áp dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng. DWDM ở lớp vật lý nhằm đảm bảo cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 8 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh theo yêu cầu của ứng dụng. 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 lưu trữ lại các sự kiện xảy ra trên mạng (kích thước 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). Phần truy nhập: Hướng tới sử dụng công nghệ quang cho thông tin hữu tuyến và CDMA cho thông tin vô tuyến. Thống nhất sử dụng công nghệ IP. Cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường 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 như các thiết bị truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội bộ PBX, điện thoại POTS, điện thoại s ố ISDN, di động vô tuyến, di động vệ tinh, vô tuyến cố định, VoIP, … 2.3.2 Lớp truyền thông Lớp truyền thông có khả năng tương thích các kỹ thuật truy nhập khác với kỹ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đường trục. Hay nói cách khác, lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (chẳng hạn như PSTN, FramRelay, LAN, vô tuyến,…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược 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 dưới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển. Thiết bị chính trong lớp truyền thông là các cổng (Gateway) làm nhiệm vụ kết nối giữa các phần của mạng và giữa các mạng khác nhau. 2.3.3 Lớp điều khiển Lớp điều khiển có nhiệm vụ 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. • Định tuyến lưu lượng 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 lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối (hay mỗi luồng) và thực hiện giám sát điều khiển để đảm bảo QoS. SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 9 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh • 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. • Quản lý và bảo dưỡng hoạt động của các tuyến kết nối thuộc phạm vi điều khiển. Thiết lập và quản lý hoạt động của các luồng yêu cầu đối với chức năng dịch vụ trong mạng. Báo hiệu với các thành phần ngang cấp. • Các chức năng quản lý, chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp điều khiển. Nhờ các giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, điều này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng. 2.3.4 Lớp ứng dụng Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ. Một số loại dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc thực hiện điều khiển logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ được điều khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống. Lớp ứng dụng liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các dịch vụ mạng. Một số ví dụ về các loại ứng dụng dịch vụ được đưa ra sau đây: 9 Các dịch vụ thoại 9 Các dịch vụ thông tin và nội dung 9 VPN cho thoại và số liệu 9 Video theo yêu cầu 9 Nhóm các dịch vụ đa phương tiện 9 Thương mại điện tử 9 Các trò chơi trên mạng thời gian thực. …………. SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 10 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh Hình 2.4 : Sơ đồ ứng dụng dịch vụ 2.3.5 Lớp quản lý Lớp quản lý là một lớp tác động trực tiếp lên tất cả các lớp còn lại, làm nhiệm vụ giám sát các hoạt động của mạng. Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ lớp kết nối cho đến lớp ứng dụng. Tuy nhiên cần phân biệt các chức năng quản lý với các chức năng điều khiển. Vì căn bản NGN sẽ dựa trên các giao diện mở và cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ trong một mạng đơn, cho nên mạng quản lý phải làm việc trong một môi trường đa nhà đầu tư, đa nhà khai thác, đa dịch vụ. Lớp quản lý là một lớp tác động trực tiếp lên tất cả các lớp còn lại, làm nhiệm vụ giám sát các hoạt động của mạng. Lớp quản lý phải đảm bảo hoạt động được trong môi trường mở, với nhiều giao thức, dịch vụ và các nhà khai thác khác nhau. SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 11 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh 2.4 CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG NGN Hình 2.5 : Các thành phần chính của mạng NGN 2.4.1 Cổng phương tiện (MG – Media Gateway) Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DS0. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói. Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processors) thực hiện các chức năng : chuyển đổi AD (analog to digital), nén mã thoại/ audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tính hiệu thoại,… Các chức năng của một Media Gateway : - Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol). - Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP - Digital Signal Processing) dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này. - Hỗ trợ các giao thức đã có như loop-start, ground-start, E&M, CAS, QSIG và ISDN qua T1. - Quản lý tài nguyên và kết nối T1. - Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP. - Có phần mềm Media Gateway dự phòng. SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 12 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh - Cho phép khả năng mở rộng Media Gateway về: cổng(ports), cards, các nút mà không làm thay đổi các thành phần khác. 2.4.2 Bộ điều khiển cổng phương tiện (Media Gateway Controller) MGC là đơn vị chức năng chính của Softswitch. Nó đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó. Nó điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Ngoài ra nó còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS. MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, như PSTN, SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau. Nó còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin. Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho Softswitch. Các chức năng của Media Gateway Controller : - Quản lý cuộc gọi - Các giao thức thiết lập cuộc gọi thoại : H.323, SIP - Giao thức điều khiển truyền thông : MGCP, Megaco, H.248 - Quản lý lớp dịch vụ và chất lượng dịch vụ - Giao thức quản lý SS7 : SIGTRAN (SS7 over IP) - Xử lý báo hiệu SS7 - Quản lý các bản tin liên quan QoS như RTCP - Thực hiện định tuyến cuộc gọi - Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR-Call Detail Record) - Điều khiển quản lý băng thông - Đối với Media Gateway : + Xác định và cấu hình thời gian thực cho các DSP + Phân bổ kênh DS0 + Truyền dẫn thoại ( mã hóa, nén, đóng gói) - Đối với Signaling Gateway, MGC cung cấp : + Các loại SS7 + Các bộ xử lý thời gian + Cấu hình kết nối SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 13 Khoa Điện Tử Viễn Thông GVHD: Nguyễn Thị Bích Hạnh + Mã của nút mạng hay thông tin cấu hình - Đăng ký Gatekeeper 2.4.3 Cổng báo hiệu (SG – Signaling Gateway) Signaling Gateway tạo ra một chiếc cầu giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP dưới sự điều khiển của MGC(Media Gateway Controller). SG làm cho Softswitch giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu. Các chức năng của Signaling Gateway: - Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu. - Truyền thông tin báo hiệu giữa Media Gateway Controller và Signaling Gateway thông qua mạng IP. - Cung cấp đường dẫn truyền dẫn cho thoại, dữ liệu và các dạng dữ liệu khác. (Thực hiện truyền dữ liệu là nhiệm vụ của Media Gateway). - Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho các dịch vụ viễn thông. 2.4.4 Server phương tiện (MS – Media Server) Media Server là thành phần lựa chọn của Softswitch, được sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt. Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất. Các chức năng của một Media Server: - Chức năng voicemail cơ bản. - Hộp thư fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hay các bản tin ghi âm trước (pre-recorded message). - Khả năng nhận tiếng nói (nếu có). - Khả năng hội nghị truyền hình (video conference). - Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text) 2.4.5 Server ứng dụng/server đặc tính (AS/FS) Server đặc tính là một server ở mức ứng dụng chứa một loạt các dịch vụ của doanh nghiệp. Chính vì vậy nó còn được gọi là Server ứng dụng thương mại. Vì hầu hết các Server này tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng không ràng buộc nhiều với Softswith về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng. SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 14