Tài liệu Giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng ngn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ------------***----------- NGUYỄN ANH ĐỨC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ MẠNG NGN Ngành: Kỹ thuật điện tử - viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và Thông tin liên lạc Mã số: 2.07.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS - TS. Nguyễn Cảnh Tuấn Hà nội – 2006 4 3.3.1. DÞch vô cè g¾ng tèi ®a (Best Effort) .......................................... 100 3.3.2. M« h×nh dÞch vô tÝch hîp (IntServ) ............................................ 100 3.3.3. M« h×nh dÞch vô DiffServ .......................................................... 102 3.3.4. M« h×nh ph©n luång l-u l-îng MPLS ........................................ 104 Kü thuËt l-u l-îng hç trî qos trong MPLS .............. 105 3.4. 3.4.1. C¸c môc tiªu chÊt l-îng cña kü thuËt l-u l-îng (TE)................. 105 3.4.2. Nh÷ng h¹n chÕ cña c¬ chÕ ®iÒu khiÓn IGP hiÖn t¹i .................... 106 3.4.3. Qu¶n lý l-u l-îng MPLS ........................................................... 106 3.4.4. Qu¶n lý l-u l-îng qua MPLS .................................................... 108 3.4.4.1. Ho¹t ®éng c¬ b¶n cña c¸c trung kÕ l-u l-îng ...................... 108 3.4.4.2. Qu¶n lý c¸c thuéc tÝnh kü thuËt l-u l-îng c¬ b¶n trªn c¸c trung kÕ cña m¹ng MPLS .............................................................................. 109 3.5. kinh nghiÖm Sö dông c«ng nghÖ MPLS trªn m¹ng NGN cña VNPT. ............................................................................................... 110 3.5.1. CÊu tróc m¹ng lâi NGN cña VNPT ............................................ 110 3.5.2. ThiÕt bÞ sö dông trªn líp m¹ng lâi NGN cña VNPT ................... 113 3.5.3 X¸c lËp cÊu h×nh MPLS trªn thiÕt bÞ M160 nh»m ®¶m b¶o chÊt l-îng dÞch vô. ......................................................................................... 114 3.5.3.1 X¸c lËp MPLS trªn thiÕt bÞ líp m¹ng lâi M160: ................... 114 3.5.3.2 ThiÕt lËp QoS trªn thiÕt bÞ líp m¹ng lâi Router M160 cña VNPT .......................................................................................... 115 3.5.3.3 KiÓm tra vÒ sù chuyÓn tiÕp nh·n trªn m¹ng lâi NGN cña VNPT .......................................................................................... 117 3.6. KÕt luËn..................................................................................... 120 PhÇn kÕt luËn ...................................................................................... 122 Tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................... 124 1 MỤC LỤC Môc lôc ...................................................................................................... 1 Danh môc c¸c tõ viÕt t¾t ................................................................... 5 Danh môc c¸c h×nh vÏ .......................................................................... 9 Ch-¬ng I - Tæng quan m¹ng thÕ hÖ míi (NGN) ........................... 12 1.1. CÊu tróc chøc n¨ng cña m¹ng NGN ....................................... 12 1.1.2.1. Líp truy nhËp ....................................................................... 14 1.1.2.2. Líp chuyÓn t¶i ...................................................................... 15 1.1.2.3. Líp ®iÒu khiÓn ...................................................................... 17 1.1.2.4. Líp dÞch vô........................................................................... 20 1.1.2.5. Líp qu¶n lý .......................................................................... 21 1.2. cÊu tróc vËt lý cña m¹ng NGN ............................................... 22 1.2.1. CÊu tróc vËt lý cña m¹ng NGN ........................................................ 23 1.2.2. C¸c thµnh phÇn m¹ng vµ chøc n¨ng .................................................. 23 1.2.2.1. Media Gateway (MG) ............................................................... 25 a) C¸c chøc n¨ng cña mét Media Gateway : ....................................... 25 b) §Æc tÝnh hÖ thèng : ........................................................................ 26 1.2.2.2. Media Gateway Controller ....................................................... 26 a) C¸c chøc n¨ng cña Media Gateway Controller ............................... 27 b) §Æc tÝnh hÖ thèng .......................................................................... 28 1.2.2.3 Signalling Gateway (SG) ............................................................ 28 a) C¸c chøc n¨ng cña Signaling Gateway: .......................................... 28 b) §Æc tÝnh hÖ thèng : ........................................................................ 29 1.2.2.4. Media Server ............................................................................ 29 1.2.2.5. Application Server/Feature Server ............................................ 30 a) Chøc n¨ng cña Feature Server : ..................................................... 31 b) Mét vµi vÝ dô vÒ c¸c dÞch vô ®Æc tÝnh : ........................................... 31 2 c) §Æc tÝnh hÖ thèng .......................................................................... 32 1.3. c¸c c«ng nghÖ nÒn t¶ng cho m¹ng thÕ hÖ míi ................ 32 1.3.1. IP .................................................................................................... 33 1.3.2. ATM ............................................................................................... 35 1.3.3. IP over ATM................................................................................ 36 1.3.4. MPLS.............................................................................................. 37 1.3.5. b¶ng so s¸nh gi÷a c¸c c«ng nghÖ .................................. 39 1.4. KÕt luËn ............................................................................................ 40 Ch-¬ng II – c¸c dÞch vô vµ chÊt l-¬ng dÞch vô trªn nÒn m¹ng NGN................................................................................................. 43 Tæng qu¸t c¸c dÞch vô trªn m¹ng ngn .......................... 43 2.1. 2.1.1 C¸c dÞch vô dùa trªn nÒn IP......................................................... 44 2.1.2. Tæng qu¸t c¸c dÞch vô m¹ng th«ng minh - IN .............................. 46 2.1.3. C¸c dÞch vô ®ang triÓn khai trªn m¹ng NGN cña VNPT ............... 47 2.2. 2.1.3.1. DÞch vô tr¶ tr-íc 1719.......................................................... 47 2.1.3.2. DÞch vô m¹ng riªng ¶o VPN ................................................. 48 2.1.3.4. DÞch vô miÔn c-íc ë ng-êi gäi 1800 (Freephone).................. 50 2.1.3.5. DÞch vô gi¶i trÝ gi¶i th-ëng 1900 (Premium Service) ............. 51 2.1.3.6. DÞch vô truyÒn h×nh héi nghÞ NGN ........................................ 51 ChÊt l-îng dÞch vô (Qos) trªn m¹ng NGN. ..................... 53 2.2.1. Kh¸i niÖm vÒ QoS ....................................................................... 53 2.2.2. Sù cÇn thiÕt triÓn khai QoS. ......................................................... 53 2.2.3. C¸c yÕu tè ¶nh h-ëng ®Õn chÊt l-îng dÞch vô. ............................. 53 2.2.3.1. TrÔ c¬ b¶n (latency/delay) .................................................... 53 2.2.3.2. Tr-ît (jitter) ......................................................................... 54 2.2.3.3. MÊt gãi (Packet Loss) ........................................................... 54 2.2.3.4. B¨ng th«ng. .......................................................................... 55 2.2.4. C¸c biÖn ph¸p thùc hiÖn ®Ó n©ng cao chÊt l-îng dÞch vô .............. 55 3 2.2.4.1. Líp dÞch vô CoS ................................................................... 55 2.2.4.2. C¸c dÞch vô ph©n biÖt ........................................................... 55 2.2.4.3. C¸c dÞch vô internet. ............................................................ 56 2.2.4.4. Kü thuËt l-u l-îng MPLS ...................................................... 56 §¸nh gi¸ chung ........................................................................ 57 2.3. Ch-¬ng iii: gi¶I ph¸p n©ng cao chÊt l-îng dÞch vô m¹ng ngn ............................................................................................................. 58 Sù ra ®êi cña c«ng nghÖ MPLS ............................................ 59 3.1. 3.1.1. C«ng nghÖ IP .............................................................................. 59 3.1.2. C«ng nghÖ ATM ......................................................................... 60 3.1.3. C«ng nghÖ MPLS ........................................................................ 61 Tæng quan vÒ c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch MPLS .............. 65 3.2. 3.2.1. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n MPLS ....................................................... 65 3.2.2. Thµnh phÇn c¬ b¶n cña MPLS ..................................................... 67 3.2.3. Ho¹t ®éng cña MPLS .................................................................. 68 3.2.3.1. ChÕ ®é ho¹t ®éng khung MPLS ............................................. 69 3.2.3.2. ChÕ ®é ho¹t ®éng tÕ bµo MPLS ............................................. 75 3.2.3.3. Ho¹t ®éng cña MPLS khung trong m¹ng ATM-PVC.............. 82 3.2.4. C¸c giao thøc sö dông trong m¹ng MPLS .................................... 84 3.2.4.1. a) Ph¸t hiÖn LSR l©n cËn .................................................................... 84 b) Giao thøc chuyÓn t¶i tin cËy ........................................................... 85 c) C¸c b¶n tin LDP ............................................................................ 86 3.2.4.2. Giao thøc CR-LDP ................................................................ 88 a) Kh¸i niÖm ®Þnh tuyÕn c-ìng bøc .................................................... 88 b) C¸c phÇn tö ®Þnh tuyÕn c-ìng bøc.................................................. 92 3.2.4.3. 3.2.5. 3.3. Giao thøc ph©n phèi nh·n ..................................................... 84 Giao thøc RSVP .................................................................... 94 Giao thøc RSVP trong m¹ng MPLS hç trî QoS............................ 96 ChÊt l-îng dÞch vô m¹ng sö dông c«ng nghÖ MPLS .. 99 4 3.3.1. DÞch vô cè g¾ng tèi ®a (Best Effort) .......................................... 100 3.3.2. M« h×nh dÞch vô tÝch hîp (IntServ) ............................................ 100 3.3.3. M« h×nh dÞch vô DiffServ .......................................................... 102 3.3.4. M« h×nh ph©n luång l-u l-îng MPLS ........................................ 104 Kü thuËt l-u l-îng hç trî qos trong MPLS .............. 105 3.4. 3.4.1. C¸c môc tiªu chÊt l-îng cña kü thuËt l-u l-îng (TE)................. 105 3.4.2. Nh÷ng h¹n chÕ cña c¬ chÕ ®iÒu khiÓn IGP hiÖn t¹i .................... 106 3.4.3. Qu¶n lý l-u l-îng MPLS ........................................................... 106 3.4.4. Qu¶n lý l-u l-îng qua MPLS .................................................... 108 3.4.4.1. Ho¹t ®éng c¬ b¶n cña c¸c trung kÕ l-u l-îng ...................... 108 3.4.4.2. Qu¶n lý c¸c thuéc tÝnh kü thuËt l-u l-îng c¬ b¶n trªn c¸c trung kÕ cña m¹ng MPLS .............................................................................. 109 3.5. kinh nghiÖm Sö dông c«ng nghÖ MPLS trªn m¹ng NGN cña VNPT. ............................................................................................... 110 3.5.1. CÊu tróc m¹ng lâi NGN cña VNPT ............................................ 110 3.5.2. ThiÕt bÞ sö dông trªn líp m¹ng lâi NGN cña VNPT ................... 113 3.5.3 X¸c lËp cÊu h×nh MPLS trªn thiÕt bÞ M160 nh»m ®¶m b¶o chÊt l-îng dÞch vô. ......................................................................................... 114 3.5.3.1 X¸c lËp MPLS trªn thiÕt bÞ líp m¹ng lâi M160: ................... 114 3.5.3.2 ThiÕt lËp QoS trªn thiÕt bÞ líp m¹ng lâi Router M160 cña VNPT .......................................................................................... 115 3.5.3.3 KiÓm tra vÒ sù chuyÓn tiÕp nh·n trªn m¹ng lâi NGN cña VNPT .......................................................................................... 117 3.6. KÕt luËn..................................................................................... 120 PhÇn kÕt luËn ...................................................................................... 122 Tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................... 124 5 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AS Autonomous System Hệ tự quản ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức chuyển tải không đồng bộ BRAS BGP BroadBand Remote Access Máy chủ truy nhập từ xa băng Server rộng Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng miền. CoS Class of Service Lớp dịch vụ DLCI Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ liệu FEC Forwarding Equivalence Class Nhóm chuyển tiếp tương đương FIB Forwarding Infomation Base Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp trong bộ định tuyến FR Frame Relay GMPLS Generalized Multiprotocol Label Chuyển mạch nhãn đa giao Switcfhing IETF IGP Chuyển dịch khung thức tổng quát International Engineering Task Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật Force quốc tế cho Internet Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến trong miền 6 IN Intelligent Network Mạng trí tuệ IP Internet Protocol Giao thức định tuyến Internet IPOA IP over ATM IP trên ATM IPOS IP over SONET IP trên SONET IPv4 IP version 4 IP phiên bản 4.0 ISDN Intergrated Service Digital Mạng số liên kết đa dịch vụ Network IS-IS Intermediate System – Giao thức định tuyến IS-IS Intermediate System LAN Local Area Network Mạng cục bộ LANE Local Area Network Emulation Mô phỏng mạng cục bộ LC-ATM Label Controlled ATM Interface Giao diện ATM điều khiển bởi nhãn LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LFIB Label Forwarding Information Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn Base LIB Label Information Base Bảng thông tin nhãn trong bộ định tuyến LSP Label Switched Path Tuyến chuyển mạch nhãn LSR Label Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn MAC Media Access Controller Thiết bị điều khiển truy nhập mức phương tiện truyền thông 7 MG Media Gateway Cổng chuyển đổi phương tiện MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển MG MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPOA MPLS over ATM MPLS trên ATM MSF MultiService Switch Forum Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân tích địa chỉ nút tiếp theo OPSF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến OSPF PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm PSTN Public switch telephone Network Mạng chuyển mạch thoại công cộng PVC Permanent Virtual Circuit Kênh ảo cố định QOS Quality Of Service Chất lượng dịch vụ RFC Request for Comment Các tài liệu về tiêu chuẩn IP do IETF đưa ra RIP Realtime Internet Protocol Giao thức báo hiệu IP thời gian thực RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức giành trước tài nguyên (hỗ trợ QoS) 8 SDH Synchronous Digital Hierrachy Hệ thống phân cấp số đồng bộ SNAP Service Node Access Point Điểm truy nhập nút dịch vụ SPF Shortest Path First Giao thức định tuyến đường ngắn nhất SVC Switched Virtual Circuit Kênh ảo chuyển mạch TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh theo thời gian TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối TGW Trunking Gateway Cổng trung kế UDP User Datagram Protocol Giao thức UDP VC Virtual Circuit Kênh ảo VCI Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo trong tế bào VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WDM Wave Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng 9 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1. Cấu trúc phân lớp mạng NGN .............................................................. 13 Hình 1-2. Cấu trúc mạng NGN ............................................................................ 13 Hình 1-3. Các thành phần của softswitch ............................................................. 18 Hình 1-4. Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ. .............................................. 19 Hình 1-5. Các thực thể chức năng trong NGN ...................................................... 21 Hình 1-6. Cấu trúc vật lý mạng NGN .................................................................... 23 Hình 1-7. Các thành phần chính của mạng NGN .................................................. 24 Hình 1-8. Cấu trúc của Media Gateway................................................................ 25 Hình 1-9. Cấu trúc của softswitch ......................................................................... 27 Hình 1-10. Cấu trúc của Server ứng dụng ............................................................ 31 Hình 1-11. Các xu hướng phát triển trong công nghệ mạng ................................. 33 Hình 2-1. Mô hình kết nối mạng dịch vụ VPN ....................................................... 49 Hình 2-2. Sơ đồ mô tả dịch vụ truyền hình hội nghị NGN................................... 52 Hình 3-1. Khuôn dạng nhãn cho các gói không có cấu trúc nhãn gốc. ................. 65 Hình 3-2. Mạng MPLS trong chế độ hoạt động khung .......................................... 70 Hình 3-3. Cấu trúc LSR biên trong chế độ hoạt động khung................................. 71 Hình 3-4. Vị trí của nhãn MPLS trong khung lớp 2. ............................................. 72 Hình 3-5. Bảng định tuyến nhãn LFIB .................................................................. 74 Hình 3-6. Phân bổ nhãn trong mạng ATM-MPLS ................................................. 77 Hình 3-7. Trao đổi thông tin giữa các LSR cận kề. ............................................... 78 Hình 3-8. Cơ chế thiết lập kênh ảo điều khiển MPLS. .......................................... 79 Hình 3-9. Bảng định tuyến nhãn LFIB trong mạng ATM ...................................... 80 Hình 3-10. Kết nối MPLS qua mạng ATM - PVC .................................................. 83 Hình 3-11. Gửi và nhận các bản tin PATH và RESV ............................................ 96 10 Hình 3-12. Nhãn phân phối trong bảng tin RESV ................................................. 97 Hình 3-13. Mô hình dịch vụ IntServ. ................................................................... 101 Hình 3-14. Mô hình DiffServ tại biên và lõi của mạng ....................................... 104 Hình 3-15. Sơ đồ kết nối mạng lõi NGN của VNPT ............................................ 112 Hình 3.16. Cấu trúc hệ thống Router M160 ........................................................ 114 MỞ ĐẦU Môi trường kinh doanh ngày càng mang tính cạnh tranh và phức tạp hơn bao giờ hết. Sự đa dạng và chất lượng dịch vụ ngày một 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. Vì vậy trọng tâm của Mạng thế hệ mới (Next Generation Networks - NGN) là sự phát triển các dịch vụ mới trên đó. Vậy Mạng thế hệ mới là gì?. Mạng thế hệ mới - NGN là bước tiếp theo trong lĩnh vực truyền thông thế giới. Theo khuyến nghị của ITU-T, mạng NGN là một mạng hội tụ bao gồm các đặc điểm sau: - Mạng sử dụng công nghệ chuyển mạch gói có đảm bảo QoS. - Phân tách chức năng chuyển tải và chức năng dịch vụ. - Dễ dàng thiết lập dịch vụ mới và khách hàng có quyền lựa chọn dịch vụ mới. - Hỗ trợ tính năng giữa cố định và di động. NGN là mạng truyền thông được hỗ trợ bởi ba mạng: mạng thoại PSTN, mạng không dây Wireless và mạng số liệu Internet. NGN là sự hội tụ cả ba mạng trên vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh, hiệu quả cho phép truy nhập mang tính toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới và mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển hơn. Thuật ngữ NGN nói chung được sử dụng để đặt tên cho một cấu trúc mạng ở đó tồn tại các cơ sở hạ tầng dịch vụ được cung cấp và hội tụ công nghệ thông tin và viễn thông trên đó. 11 Mạng NGN là một mạng dựa trên cơ sở công nghệ gói, có khả năng cung cấp đa dạng các dịch Viễn thông và có khả năng tận dụng các đường truyền băng rộng, các công nghệ truyền dẫn bảo đảm QoS và trên đó các chức năng liên quan tới dịch vụ là độc lập với các công nghệ truyền dẫn. Nó cho phép người dùng truy cập không hạn chế từ phía các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. Mạng NGN đảm bảo tính lưu động nói chung và khả năng cung cấp dịch vụ ở khắp nơi và như nhau tới các khách hàng. Trên mạng NGN có 2 vấn đề rất quan trọng cần quan tâm là: 1. Thiết lập dịch vụ mới dễ dàng. 2. Bảo đảm chất lượng dịch vụ QoS. Trong khuôn khổ luận văn này sẽ quan tâm đến vấn đề bảo đảm chất lượng dịch vụ QoS của mạng NGN. Mạng NGN là một mạng bao gồm nhiều lớp mạng như: lớp dịch vụ, lớp điều khiển, lớp chuyển tải và lớp truy nhập do đó QoS của NGN sẽ phụ thuộc vào QoS của nhiều lớp mạng. Tuy nhiên trong đó, QoS của mạng lõi là quan trọng nhất. Vì vậy, luận văn này quan tâm đến các công nghệ cơ bản có thể áp dụng cho mạng lõi NGN và từ đó xác định công nghệ nào có khả năng tốt nhất đảm bảo QoS cho mạng lõi do đó đảm bảo QoS cho các dịch vụ mạng NGN. Đây cũng chính là mục tiêu của đề tài Luận văn này. 12 CHƢƠNG I - TỔNG QUAN MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN) 1.1. CẤU TRÚC CHỨC NĂNG CỦA MẠNG NGN Cho đến nay, mạng thế hệ mới 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. Nhìn chung từ các mô hình này, cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung là bao gồm 5 lớp chức năng sau : - Lớp dịch vụ - Lớp điều khiển - Lớp chuyển tải - Lớp truy nhập - Lớp quản lý 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. 1.1.1. Mô hình phân lớp chức năng mạng NGN. Lớp dịch vụ Giao diện mở API Giao diện mở API Lớp chuyển tải Giao diện mở API Lớp truy nhập Lớpquản lý Lớp điều khiển 13 Hình 1-1. Cấu trúc phân lớp mạng NGN Với API : Application Program Interface. Sự phân lớp trên chỉ có ý nghĩa tương đối. Cho ta cái nhìn bóc tách về mạng NGN. Tuy nhiên trong mỗi lớp có thể được phân lớp nhỏ hơn tuỳ theo góc nhìn của các nhà nghiên cứu về mạng NGN. Có thể có những thiết bị nằm ở lớp này hoặc lớp kia. 1.1.2. Phân tích Lớp dịch vụ Lớp chuyển tải Lớp truy nhập Hình 1-2. 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, 14 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 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. Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì tích hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay : lớp ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền tải. Các giao diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới 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. 1.1.2.1. - Lớp truy nhập Lớp vật lý : 15 • Hữu tuyến : Cáp đồng, xDSL hiện đang sử dụng. Tuy nhiên trong tương lai truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ dần dần chiếm ưu thế và thị trường xDSL, modem cáp dần dần thu hẹp lại. • Vô tuyến : thông tin di động - công nghệ GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh. - Lớp 2 và lớp 3 : Công nghệ IP sẽ làm nền cho mạng truy nhập. - Thành phần : • 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 mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vô tuyến. • Các thiết bị truy nhập tích hợp IAD. Thuê bao có thể sử dụng mọi kỹ thuật truy nhập (tương tự, số, TDM, ATM, IP,...) để truy nhập vào mạng dịch vụ NGN. - Chức năng : Như tên gọi, lớp truy nhập 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 số ISDN, di động vô tuyến, di động vệ tinh, vô tuyến cố định, VoDSL, VoIP, ... 1.1.2.2. Lớp chuyển tải a) Phần truyền thông - Thành phần : Thiết bị ở phần truyền thông là các cổng truyền thông (MG– Media Gateway) bao 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. 16 • Các cổng giao tiếp : TG (Trunking Gateway) kết nối giựa mạng lõi với mạng PSTN/ISDN, WG (Wireless Gateway) kết nối mạng lõi với mạng di động,... - Chức năng : 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, phần 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. b) Phần truyền dẫn - Lớp vật lý : Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh bước sóng quang DWDM sẽ được sử dụng. - Lớp 2 và lớp 3 : • Truyền dẫn trên mạng lõi (core network) dựa vào kỹ thuật gói cho tất cả các dịch vụ với chất lượng dịch vụ QoS tùy yêu cầu cho từng loại dịch vụ. • ATM hay IP/MPLS có thể được sử dụng làm nền cho truyền dẫn trên mạng lõi để đảm bảo QoS. • Mạng lõi có thể thuộc mạng MAN hay mạng đường trục. • Các router sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn, ngược lại, khi lưu lượng thấp, switch - router có thể đảm nhận luôn chức năng của những router này. - Thành phần : • Các nút chuyển mạch/ Router (IP/ATM hay IP/MPLS), các chuyển mạch kênh của mạng PSTN, các khối chuyển mạch PLM nhưng ở mạng đường trục, kỹ thuật chuyển tải chính là IP hay IP/ATM. 17 • - Có các hệ thống chuyển mạch, hệ thống định tuyến cuộc gọi. Chức năng : • Lớp chuyển tải trong cấu trúc mạng NGN bao gồm cả chức năng truyền dẫn và chức năng chuyển mạch. Lớp truyền dẫn có khả năng hỗ trợ các mức QoS khác nhau cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Nó có khả năng 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). Lớp dịch vụ sẽ đưa ra các yêu cầu về năng lực chuyển tải và nó sẽ thực hiện các yêu cầu đó. 1.1.2.3. - Lớp điều khiển Thành phần Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là Softswitch còn gọi là Media Gateway Controller hay Call Agent được kết nối với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP như : SGW ( Signaling Gateway), MS (Media Sever), FS (Feature Server), AS (Application Server). 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 có thể bao gồm một số bộ điều khiển độc lập. Ví dụ có các bộ điều khiển riêng cho các dịch vụ : thoại / báo hiệu số 7, ATM / SVC, IP/MPLS...