Tài liệu Giải pháp qos trong mạng ngn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Lý Thị Điệp GIẢI PHÁP QoS TRONG MẠNG NGN LUẬN VĂN THẠC SỸ Hà nội - 2009 MỤC LỤC Danh mục bảng biểu và hình vẽ Danh sách từ viết tắt Mở đầu ............................................................................................................................ 1 CHƢƠNG I: DỊCH VỤ VÀ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG NGN ..................... 2 1.1. Cấu trúc mạng thế hệ sau .................................................................................... 2 1.1.1. Nguyên tắc tổ chức mạng NGN .................................................................. 2 1.1.2. Cấu trúc mạng NGN ................................................................................... 2 1.1.2.1. Cấu trúc vật lý ................................................................................... 2 1.1.2.2. Cấu trúc chức năng ........................................................................... 3 1.2. Dịch vụ trong mạng NGN ................................................................................... 12 1.2.1. Đặc trƣng của dịch vụ NGN ...................................................................... 12 1.2.2. Dịch vụ chính trong mạng NGN ................................................................. 13 1.2.2.1 Dịch vụ thoại (Voice Telephony) ...................................................... 14 1.2.2.2. Dịch vụ dữ liệu ( Data Service) ........................................................ 14 1.2.2.3. Dịch vụ đa phƣơng tiện (Multimedia Service) ................................. 14 1.2.2.4.Dịch vụ sử dụng mạng riêng ảo (VPN) ............................................. 14 1.2.2.5 Mạng tính toán công cộng (PNC- Public Network Computing) .................................................................................................... 14 1.2.2.6. Bản tin hợp nhất (Unified Messaging) ............................................. 15 1.2.2.7. Môi giới thông tin ( Information Brokering) .................................... 15 1.2.2.8.Thƣơng mại điện tử (E-commerce) ................................................... 15 1.2.2.9. Các dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service) ......................... 15 1.2.2.10.Trò chơi tƣơng tác trên mạng (Interactive Gaming) ........................ 16 1.2.2.11.Thực tế ảo phân tán (Distributed Virtual Reality) ........................... 16 1.2.2.12. Quản lý tại nhà (Home Manager) ................................................... 16 1.2.2.13. Dịch vụ cung cấp nội dung (Content Provider) .............................. 16 1.3. Chất lƣợng dịch vụ NGN .................................................................................... 17 1.3.1. Khái niệm QoS của NGN ........................................................................... 17 1.3.2. Các tham số QoS điển hình trên mạng NGN .............................................. 18 1.3.2.1. Băng thông (bandwith) ..................................................................... 18 1.3.2.2. Trễ (delay) ......................................................................................... 19 1.3.2.3. Biến động trễ (Jitter) ......................................................................... 19 1.3.2.4. Mất gói (Packet loss) ........................................................................ 19 1.3.3. Nguyên nhân gây ra sự biến đổi các thông số QoS .................................... 19 1.3.3.1. Nguyên nhân tác động đến băng thông ............................................ 20 1.3.3.2. Nguyên nhân tác động đến thông số số trễ ...................................... 20 1.3.3.3. Nguyên nhân tác động đến thông số biến động trễ .......................... 20 1.3.3.4. Nguyên nhân tác động đến thông số mất gói ................................... 20 1.3.4. Ảnh hƣởng của các tham số QoS đến các dịch vụ ...................................... 20 1.3.4.1. Ảnh hƣởng của tham số băng thông ................................................. 22 1.3.4.2. Ảnh hƣởng của tham số trễ ............................................................... 22 1.3.4.3. Ảnh hƣởng của tham số Jitter ........................................................... 22 1.3.4.4. Ảnh hƣởng của tham số Packet loss ................................................. 23 1.3.5. Đánh giá chất lƣợng dịch vụ ....................................................................... 23 1.4. Những khó khăn trong việc thực hiện QoS trên mạng NGN .............................. 24 1.4.1. Mạng NGN đƣợc xây dựng trên nền mạng truyền dữ liệu besteffort (mạng IP) ..................................................................................................... 25 1.4.2. Mạng lớn và không đồng nhất .................................................................... 25 1.4.3. Kỹ thuật lƣu lƣợng chƣa theo kịp sự phát triển của mạng NGN ................ 26 1.4.4. Mạng truy nhập vô tuyến tăng thêm sự phức tạp trong đảm bảo QoS ................................................................................................................. 27 1.5.Các giải kỹ thuật ................................................................................................... 29 1.5.1. Giải pháp QoS tổng quát trên mạng ............................................................ 29 1.5.1.1. MPLS ................................................................................................ 29 1.5.1.2. Cơ chế dịch vụ tích hợp IntServ ....................................................... 30 1.5.1.3. Cơ chế dịch vụ phân biệt DiffServ ................................................... 30 1.5.1.4. Giao thức RSVP ................................................................................ 30 1.5.1.5. Bandwidth Broker (BB) .................................................................... 31 1.5.2. Giải pháp QoS tại các nút mạng ................................................................. 33 1.5.2.1. Admission Control ............................................................................ 34 1.5.2.2 Routing ............................................................................................... 42 1.5.2.3. Reservation ....................................................................................... 42 Kết luận chương ............................................................................................................ 48 CHƢƠNG II: GIẢI PHÁP QoS TRÊN MẠNG LÕI IP ................................................ 49 2.1. Giải pháp tổng quát trên mạng ............................................................................ 49 2.2. Dịch vụ tích hợp – Intserv ................................................................................... 51 2.3. Dịch vụ phân biệt – Diffserv (Different Service) ................................................ 53 2.4. Trạng thái gói động-SCORE (DyNamic Packet State) ....................................... 58 2.5. Định tuyến QoS ................................................................................................... 59 2.5.1. Mô hình đồ thị trọng số ............................................................................... 61 2.5.2 Các thuật toán lựa chọn đƣờng đi. ............................................................... 62 2.5.2.1. Thuật toán đƣờng đi QoS tính toán trƣớc chính xác. ................... 62 2.5.2.2. Thuật toán tính toán theo yêu cầu của đƣờng đi QoS (Thuật toán Dijkstra động) ...................................................................... 64 2.5.2.3. Thuật toán tính toán đƣờng đi QoS xấp xỉ (Thuật toán Dijkstra tĩnh) ........................................................................................... 66 2.6. Các Router thế hệ mới ......................................................................................... 69 2.7. Triển khai DiffServ trên Internet ......................................................................... 72 2.7.1.Lịch sử và tổng quan .................................................................................... 72 2.7.2. Phân tách điều khiển và chuyển tiếp ........................................................... 73 2.7.3. Đƣờng chuyển tiếp gốc ............................................................................... 74 2.7.4. Ràng buộc đƣờng dẫn ................................................................................. 76 2.8. Thực thi các biện pháp QoS cho mạng lõi .......................................................... 77 Kết luận chương ............................................................................................................ 79 CHƢƠNG III: QoS TRÊN MẠNG TRUY NHẬP ........................................................ 81 3.1. Đảm bảo QoS trong các mạng truy nhập cố định ............................................... 81 3.1.1 Nguyên lý hỗ trợ QoS trong mạng truy nhập cố định.................................. 81 3.1.1.1 Cấu trúc mạng truy nhập băng rộng................................................... 81 3.1.1.2. QoS trong nút truy nhập.................................................................... 83 3.1.2. Tổ chức mạng.............................................................................................. 84 3.1.3 Kiểm soát cấp tài nguyên ............................................................................. 86 3.2 Đảm bảo chất lƣợng dịch vụ QoS trong các mạng truy nhập vô tuyến ........................................................................................................................... 87 3.2.1. Truy nhập di động không cấp phép (UMA)................................................ 88 3.2.2. 3GPP – WLAN interworking...................................................................... 90 3.3. Thực thi các biện pháp QoS cho mạng truy nhập .............................................. 91 Kết luận chương ............................................................................................................ 91 Kết luận ......................................................................................................................... 93 Tài liệu tham khảo .......................................................................................................... 94 DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ I. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Yêu cầu về các thông số QoS với các dịch vụ phổ biến .............................. 21 Bảng 1.2: Ví dụ về yêu cầu cụ thể các thông số QoS giới hạn của một số loại dịch vụ phổ biến .................................................................................................... 21 Bảng 1.3: Mức thông số chất lƣợng dịch vụ. ............................................................... 23 Bảng 1.4: Phân lớp dịch vụ trong các môi trƣờng khác nhau ...................................... 36 Bảng 1.5: Ánh xạ các mức QoS giữa 2 miền IEEE 801.11e và IEEE 802.16 ........................................................................................................................... 38 Bảng 1.6: So sánh các tính chất của policing và shaping............................................. 40 Bảng 2.1: Bảng định tuyến QoS của mô hình đồ thị trọng số ..................................... 63 Bảng 2.2: Code mô phỏng thuật toán Dijkstra ............................................................. 66 Bảng 2.3: Ví dụ miêu tả các mục của bảng định tuyến QoS ........................................ 68 I. DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu trúc chức năng mạng NGN ................................................................... 3 Hình 1.2: Mạng chuyển tải trong cấu trúc mạng NGN ................................................ 6 Hình 1.3. Lớp điều khiển và lớp ứng dụng mạng NGN ............................................... 9 Hình 1.4: Kết nối NGN - PSTN ................................................................................... 11 Hình 1.5: E2E QoS cho mạng NGN ............................................................................ 24 Hình 1.6: Hoạt động của giao thức RSVP.................................................................... 30 Hình 1.7: Ứng dụng, diffserv, MPLS trong kiến trúc đảm bảo E2E QoS ................... 31 Hình 1.8: Hoạt động của bandwith Broker .................................................................. 32 Hình 1.9: Sử dụng các kỹ thuật về QoS tại mỗi nút mạng ........................................... 33 Hình 1.10: Frame/Packet Classification Fields ............................................................ 35 Hình 1.11: Ví dụ về phân lớp lƣu lƣợng Voice và Fax ................................................ 35 Hình 1.12: QoS liên miền ............................................................................................. 37 Hình 1.13: ví dụ về sự kết hợp Wifi và WiMAX ......................................................... 37 Hình 1.14: Ánh xạ mức QoS giữa DSCP của Diffserv và EXP của MPLS ............... 39 Hình 1.15: Phân biệt giữa policing và shaping ............................................................ 40 Hình 1.16: Cơ chế bảo vệ các luồng Voice với nhau ................................................... 41 Hình 1.17: Xếp hàng và định lịch................................................................................. 43 Hình 1.18 Mô hình phân lớp OSI và mô hình xuyên lớp ............................................. 45 Hình 1.19: Quan hệ của các lớp trong thiết kế xuyên lớp ............................................ 46 Hình 1. 20: Ví dụ về một thiết kế xuyên lớp ................................................................ 47 Hình 1.21: Minh họa sự phối hợp của các cơ chế và biện pháp hỗ trợ QoS tại các nút mạng ............................................................................................................ 48 Hình 2.1: Kiến trúc Intserv ........................................................................................... 51 Hình 2.2: Kiến trúc Diffserv......................................................................................... 57 Hình 2.3: Mô hình đồ thị trọng số ................................................................................ 61 Hình 2.4: So sánh cấu trúc router truyền thống và router thế hệ mới định tuyến theo luồng. .......................................................................................................... 70 Hình 2.5: Mô hình kiến trúc phân biệt dịch vụ mức cao .............................................. 73 Hình 2.6: Cấu trúc của byte TOS ................................................................................. 75 Hình 2.7: Cấu trúc mạng IP băng rộng ......................................................................... 77 Hình 2.8: QoS trong các mạng lớn ............................................................................... 78 Hình 2.9: Sử dụng IEEE802.1ah ở mạng lõi ................................................................ 79 Hình 3.1. Cấu trúc mạng truy nhập .............................................................................. 82 Hình 3.2: Tổ chức mạng trên đƣờng DSL .................................................................... 85 Hình 3.3: Kiểm soát tài nguyên các dịch vụ multicast và unicast................................ 87 Hình 3.4: Cấu trúc UMA .............................................................................................. 88 Hình 3.5: Kiểm soát QoS trong UMA.......................................................................... 89 Hình 3.6: Các dịch vụ chuyển mạch gói 3GPP-WLAN Interworking ......................... 91 1 Mở đầu NGN - mạng thế hệ sau là xu thế phát triển của Mạng viễn thông - mạng NGN đảm bảo cơ sở hạ tầng duy nhất cho viễn thông và tin học, cung cấp đa dịch vụ, đa phương tiện, có yêu cầu về trễ và không yêu cầu về trễ. Mạng NGN lấy IP làm mạng truyền tải nên vấn đề chất lượng dịch vụ QoS từ đầu cuối đến đầu cuối trong mạng NGN được đặt ra như một thách thức không thể coi nhẹ và cần có những giải pháp cho vấn đề này. Trước đây đã có những nghiên cứu giải pháp cho mạng IP, cho mạng truy nhập băng rộng tuy nhiên chưa có nghiên cứu hoàn chỉnh QoS E2E cho mạng băng rộng NGN. Mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu giải pháp QoS E2E toàn trình của NGN Vấn đề QoS của mạng NGN là một vấn đề rất phức tạp bởi NGN là một mạng lớn và không đồng nhất, được xây dựng trên nền mạng IP đồng thời các kỹ thuật lưu lượng chưa theo kịp sự phát triển của mạng NGN... Với sự bùng nổ thông tin trên mạng NGN, tầm quan trọng của việc đảm bảo QoS ngày càng tăng. Luận văn này tập trung nghiên cứu về chất lượng dịch vụ NGN và các giải pháp đảm bảo QoS cho mạng lõi và mạng truy nhập của NGN. Báo cáo luận văn bao gồm các nội dung chính như sau: Chương I: Dịch vụ và chất lượng dịch vụ trong NGN. Chương II: Giải pháp QoS trên mạng lõi IP. Chương III: Giải pháp QoS trên mạng truy nhập. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng trong luận văn này còn có rất nhiều thiếu sót và một số vấn đề chưa đề cập được hết. Em rất mong được sự góp ý của các thầy cô trong bộ môn, các chuyên gia và những người quan tâm đến vấn đề trên để nghiên cúu này được hoàn thiện hơn. Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Cảnh Tuấn đã tận tình hướng dẫn để em có thể hoàn thành luận án này! Em xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy cô giáo Bộ môn điện tử viễn thông trường Đại học công nghệ - ĐHQG Hà nội đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian qua! 2 CHƢƠNG I: DỊCH VỤ VÀ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG NGN Mạng NGN là xu thế phát triển về cấu trúc của mạng viễn thông. Trên cơ sở cấu trúc mới và công nghệ mới đã tạo điều kiện phát triển nhiều dịch vụ mới băng rộng đáp ứng nhu cầu xã hội. Để hình dung được QoS trên mạng NGN cần phải nghiên cứu cấu trúc NGN. 1.1. Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN:[5][6] 1.1.1. Nguyên tắc tổ chức mạng NGN: Mạng thế hệ sau được tổ chức theo nguyên tắc cơ bản sau đây: - Mạng viễn thông gói băng rộng đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện. - Cấu trúc đơn giản. - Hiệu quả sử dụng và chất lượng mạng lưới được nâng cao, giảm thiểu chi phí khai thác và bảo dưỡng. - Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới. - Tính linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh. - Mạng được tổ chức dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lý và nhu cầu phát triển dịch vụ, không tổ chức theo địa bàn hành chính mà tổ chức theo vùng mạng hay vùng lưu lượng. 1.1.2. Cấu trúc mạng NGN Cấu trúc mạng viễn thông thế hệ sau NGN được xem xét phân tích ở hai góc độ: Cấu trúc vật lý và cấu trúc chức năng. 1.1.2.1. Cấu trúc vật lý Mạng viễn thông được chia thành hai lớp: - Lớp chuyển tải - Lớp truy nhập Cụ thể: - Lớp chuyển tải: Bao gồm các hệ thống truyền dẫn và các hệ thống chuyển mạch như sau: 3 + Các tuyến truyền dẫn đường trục liên vùng, các tuyến truyền dẫn trung kế kết nối các chuyển mạch vùng; + Các chuyển mạch cổng quốc tế (Gateway), các chuyển mạch liên vùng (Toll, Tandem), các chuyển mạch vùng. - Lớp truy nhập: Bao gồm + Hữu tuyến (wire): các hệ thống truy nhập cáp đồng, cáp quang… + Vô tuyến (Wireless): Thông tin di động, vi ba, truy nhập vô tuyến cố định. 1.1.2.2. Cấu trúc chức năng Theo hình 1.1 mạng viễn thông chia làm 5 lớp Lớp ứng dụng/dịch vụ (Application/Service) Lớp điều khiển (Control) Lớp quản lý Lớp chuyển tải (Transport/Core) Lớp truy nhập (Access) Hình 1.1: Cấu trúc chức năng mạng NGN - Lớp truy nhập - Lớp chuyển tải - Lớp điều khiển (điều khiển kết nối và điều khiển dịch vụ) - Lớp ứng dụng dịch vụ - Lớp quản lý. 4 Lớp chuyển tải và lớp truy nhập tương ứng với lớp chuyển tải và lớp truy nhập ở cấu trúc vật lý đã trình bày ở trên. * Lớp chuyển tải a. Chuyển mạch Các chuyển mạch được trang bị trên mạng là các chuyển mạch công nghệ MPLS/IP. Mạng chuyển mạch MPLS/IP bao gồm hai lớp: - Lớp lõi (Core-MPLS/IP Core Switch) - Lớp biên (Edge-Multiservice Switch) Mạng của VNPT vẫn tiếp tục tận dụng các chuyển mạch TDM hiện có trên mạng cho phần mạng PSTN. Dần dần tiến tới thay thế toàn bộ tổng đài TDM trên mạng bằng các tổng đài MPLS/IP Core và Multiservice Switch. Trang bị mới 5 tổng đài MPLS/IP Core cho 5 vùng lưu lượng: Vùng lưu lượng tại Hà nội, vùng lưu lượng các tỉnh miền Bắc (đặt tại Hà nội hoặc Hải phòng), vùng lưu lượng Miền trung (đặt tại Đà nẵng), vùng lưu lượng Miền Nam (đặt tại TP. HCM hoặc Cần Thơ), vùng lưu lượng TP. HCM (đặt tại TP. Hồ Chí Minh). Năm tổng đài này hình thành Plane thứ 2 bên cạnh Plane thứ nhất bao gồm các tổng đài Gateway và Toll công nghệ TDM hiện nay. Các tổng đài được nối với nhau theo dạng lưới nhằm đảm bảo an toàn mạng lưới. Khi một tổng đài bị sự cố, lưu lượng sẽ được định tuyến qua các tổng đài khác theo sự điều hành của trung tâm quản lý mạng quốc gia. Các chuyển mạch MPLS/IP Core này có các chức năng: - Chuyển mạch các cuộc gọi liên vùng - Chuyển mạch các cuộc gọi đi quốc tế. Các tổng đài (Miltiservice Switch) công nghệ MPLS/IP thuộc về biên (Edge) trong lớp mạng chuyển tải. Các chuyển mạch biên Multiservice Switch này nằm ở ranh giới tiếp xúc của lớp chuyển tải với lớp mạng truy nhập trong cấu trúc NGN. 5 Mục đích của lớp chuyển mạch này nhằm: Chuyển dần cấu hình HOST - vệ tinh hiện nay sang dạng cấu hình Chuyển mạch đa dịch vụ (Multiservice Switch) - thiết bị truy nhập đa dịch vụ. Với 5 vùng lưu lượng nêu trên, mỗi vùng lưu lượng có MPLS/IP Core Switch và một tổng đài Multiservice lớp biên phân bổ ở một số node mạng chính trong vùng. Các Multiservice đóng vai trò cả tổng đài chuyển mạch vùng (lớp biên) và thiết bị truy nhập đa dịch vụ ở diện rộng hơn sẽ trang bị các Access Node đa dịch vụ mới và kết nối tới các tổng đài lớp biên này. Đối với các tổng đài Toll, Tandem, Gateway TDM hiện nay: Tiếp tục chức năng chuyển mạch các cuộc gọi liên vùng. Tiếp tục chức năng chuyển mạch các cuộc gọi từ quốc tế qua Gateway đến thuê bao trong vùng. Tiếp tục thực hiện chức năng chuyển mạch các cuộc gọi quốc tế đi và đến. b. Truyền dẫn Mạng của VNPT lớp chuyển tải được tổ chức thành hai cấp: Cấp đường trục quốc gia và cấp vùng - Cấp đường trục quốc gia: Gồm toàn bộ các nút chuyển mạch đường trục (MPLS/IP Core) và tuyến truyền dẫn đường trục được tổ chức thành hai Plane A&B. Số lượng và quy mô nút chuyển mạch đường trục quốc gia phụ thuộc vào mức độ phát triển lưu lượng trên mạng đường trục. Kết nối chéo giữa các nút đường trục có nhiệm vụ chuyển mạch cuộc gọi giữa các vùng lưu lượng phải ≥ 2,5 Gb/s nhằm đảm bảo an toàn mạng. - Cấp vùng: Bao gồm toàn bộ các nút chuyển mạch vùng MPLS/IP, các nút chuyển mạch nội vùng được kết nối ở mức ≥ 155Mb/s lên hai Plane chuyển mạch cấp trục quốc gia qua các tuyến truyền dẫn liên vùng - Các công nghệ áp dụng cho lớp mạng chuyển tải Lớp mạng chuyển tải trong cấu trúc mạng mới bao gồm cả truyền dẫn và chuyển mạch. Theo tài liệu từ các hãng cung cấp thiết bị và thông tin về tình hình phát triển mạng viễn thông ở một số quốc gia thì công nghệ áp dụng cho lớp chuyển tải trong mạng NGN là: + Công nghệ truyền dẫn quang SDH, WDM + Chuyển mạch MPLS/IP 6 Service Nodes Lớp dịch vụ và ứng dụng Service Nodes Lớp điều khiển MPLS + IP MPLS + IP MPLS + IP Cấp đường trục >2.5 Gb/s MPLS + IP MPLS + IP MPLS + IP MPLS + IP Mặt A Mặt B >2.5 Gb/s >155Mb/s >155Mb/s MPLS + IP MPLS + IP MPLS + IP Cấp vùng MPLS + IP Khu vực phía Bắc (trừ Hà nội) MPLS + IP Khu vực Hà nội MPLS + IP MPLS + IP MPLS + IP Khu vực Miền Trung, Tây nguyên Khu vực TP. Hồ Chí Minh Khu vực phía Nam Lớp truy nhập Hình 1.2: Mạng chuyển tải trong cấu trúc mạng NGN Lớp quản lý mạng và dịch vụ Lớp truyền tải 7 * Lớp truy nhập Lớp truy nhập bao gồm toàn bộ các nút truy nhập hữu tuyến và vô tuyến làm nhiệm vụ cung cấp đa loại hình dịch vụ cho thuê bao. Công nghệ Công nghệ truy nhập vô tuyến: - Sử dụng WLL đa dịch vụ - Thông tin di động - Vệ tinh. Công nghệ truy nhập hữu tuyến: - Cáp đồng xDSL - Cáp quang. Các thiết bị truy nhập thế hệ mới này có khả năng cung cấp các cổng giao tiếp: POTS, VoIP, IP, MPLS, X.25, IP-VPN, xDSL… Lớp truy nhập bao gồm toàn bộ các nút truy nhập hữu tuyến và vô tuyến được tổ chức không theo địa giới hành chính. Các nút truy nhập của vùng lưu lượng chỉ được kết nối đến nút chuyển mạch đường trục (qua các nút chuyển mạch nội vùng) của vùng đó mà không được kết nối đến đường trục của vùng khác. Các tuyến kết nối truy nhập với nút chuyển mạch nội vùng có dung lượng ≥2Mb/s và phụ thuộc vào số lượng thuê bao và lưu lượng tại nút. - Các công nghệ áp dụng cho mạng truy nhập: + Hữu tuyến (wire): Cáp đồng, xDSL Cáp quang + Vô tuyến (Wireless): Thông tin di động: Công nghệ GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh. Mạng thông tin vệ tinh thế hệ sau: có khả năng hỗ trợ và triển khai các dịch vụ MPLS/IP. Theo chuẩn TR 34.1 do CIS (Communication and Interoperability Section of TIA’s Satellite Communication Division) đề xuất thì 8 các cấu trúc mạng được hỗ trợ bởi mạng thông tin vệ tinh được phân loại như sau: - SATMPLS1.1: Hỗ trợ cấu trúc mạng MPLS cố định. Trong cấu trúc mạng MPLS cố định, các vệ tinh được sử dụng chủ yếu trong hai chức năng sau: truy nhập mạng tốc độ cao từ các đầu cuối người sử dụng và kết nối tốc độ cao với các mạng MPLS xa. - SATMPLS1.2: Hỗ trợ cấu trúc mạng MPLS đầu cuối di động. Mạng vệ tinh thuộc loại này hỗ trợ khả năng chuyển vùng không rơi cuộc gọi. - SATMPLS1.3: Hỗ trợ cấu trúc mạng MPLS di động. Trong cấu trúc này, mạng vệ tinh cung cấp kết nối tốc độ cao giữa mạng di động và mạng cố định hoặc giữa hai mạng di động Khi lựa chọn công nghệ cần dựa trên cấu trúc vật lý của mạng, nghĩa là mục tiêu chính sẽ là các lớp chuyển tải và lớp chức năng. Để tổ chức mạng hợp lý cần phân tích các chức năng của mạng bao gồm: Lớp ứng dụng dịch vụ, lớp điều khiển, lớp chuyển tải, lớp truy nhập và lớp quản lý. Hai vấn đề trên có liên quan chặt chẽ với nhau. Tổ chức mạng liên quan chặt chẽ và cũng phụ thuộc vào công nghệ, khả năng của các thiết bị được lựa chọn và năng lực của mạng. Mặt khác để khai thác hết hiệu quả và ưu điểm của các công nghệ mới cần tổ chức mạng tốt. * Lớp ứng dụng dịch vụ Trong môi trường phát triển cạnh tranh thì có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng dịch vụ. Lớp này có chức năng cung cấp các ứng dụng và các dịch vụ thoại, phi thoại, các dịch vụ băng rộng, các dịch vụ thông minh, các dịch vụ giá trị gia tăng…cho khách hàng thông qua các lớp dưới. Cung cấp dịch vụ đến tận thuê bao một cách thống nhất và đồng bộ, lớp ứng dụng dịch vụ được tổ chức thành một cấp trong toàn mạng. Số lượng nút ứng dụng dịch vụ phụ thuộc vào lưu lượng dịch vụ, số lượng và loại hình dịch vụ. Các nút ứng dụng dịch vụ này được đặt tại các nút mạng NGN, nghĩa là tương ứng với vị trí đặt các nút điều khiển và nút truyền tải. 9 * Lớp điều khiển Bao gồm các hệ thống điều khiển thực hiện việc kết nối và đáp ứng dịch vụ cho các thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị của lớp chuyển tải và các thiết bị của lớp truy nhập. Lớp điều khiển bao gồm: - IP/MPLS Control - MPLS/SVC Control - Voice/SS7 Control… Báo hiệu là thành phần cơ bản và quan trọng nhất trong chức năng điều khiển kết nối, nó có chức năng chuyển tải an toàn và hiệu quả các bản tin báo hiệu giữa các vùng lưu lượng. Service Service Lớp ứng dụng dịch vụ Service Lớp điều khiển M. Trung TP. HCM Hà nội M. Nam M. Bắc Lớp chuyển tải Hình 1.3. Lớp điều khiển và lớp ứng dụng mạng NGN 10 Lớp điều khiển được tổ chức thành một cấp cho toàn mạng và cũng được phân theo vùng lưu lượng nhằm giảm tối đa cấp mạng và tận dụng năng lực xử lý cuộc gọi của thiết bị thế hệ mới nhằm giảm chi phí đầu tư trên mạng. - Vùng 1: tương ứng với vùng lưu lượng 1 - Vùng 2: tương ứng với vùng lưu lượng 2 - Vùng 3: tương ứng với vùng lưu lượng 3 - Vùng 4: tương ứng với vùng lưu lượng 4 - Vùng 5: tương ứng với vùng lưu lượng 5 Lớp điều khiển có chức năng điều khiển lớp truyền tải và lớp truy nhập cung cấp dịch vụ mạng NGN, gồm nhiều modul như: Modul điều khiển kết nối MPLS, modul điều khiển kết nối IP, điều khiển kết nối cuộc gọi thoại … Các bộ điều khiển Controller bao gồm IP/MPLS Controller, MPLS/SVC Controller, Voice/SS7 Controller sẽ được đặt tương ứng với vị trí của các MPLS/IP Core tại 5 vùng lưu lượng. Số lượng nút điều khiển phụ thuộc vào lưu lượng của từng vùng và được tổ chức thành từng cặp (Plane A&B) nhằm đảm bảo tính an toàn. Mỗi một nút điều khiển được kết nối với một cặp nút chuyển mạch MPLS/IP đường trục * Lớp quản lý Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên. Lớp này tuân thủ theo mô hình quản lý mạng viễn thông TMN và ITU bao gồm 4 lớp: - Lớp quản lý kinh doanh - Lớp quản lý dịch vụ - Lớp quản lý mạng - Lớp quản lý phần tử mạng. Trung tâm quản lý viễn thông quốc gia NMC tại Hà nội có khả năng thực hiện được các chức năng của các lớp: Quản lý mạng, quản lý dịch vụ và phục vụ trực tiếp công tác quản lý kinh doanh của Tổng công ty. Cụ thể như: Hỗ trợ khai thác, quản lý hoạt động mạng, quản lý chất lượng, quản lý hiệu suất, các chỉ tiêu và quy định, quy trình. Hình thành trung tâm quản lý ở từng vùng lưu lượng, các trung tâm quản lý vùng lưu lượng có nhiệm vụ: 11 - Quản lý trực tiếp các phần tử mạng - Cung cấp số liệu cho Trung tâm quản lý mạng quốc gia theo yêu cầu và tham gia vào quá trình quản lý mạng và dịch vụ. Các thiết bị viễn thông NGN được trang bị trên mạng có khả năng kết nối để được quản lý bởi Trung tâm quản lý mạng vùng và Trung tâm quản lý mạng quốc gia. PSTN NGN Phân cấp theo tổng đài Phân theo dịch vụ Chuyển mạch quốc tế Lớp ứng dụng dịch vụ Service Lớp điều khiển Call Cấp trục Lớp chuyển tải dịch vụ Chuyển mạch quốc gia Chuyển mạch nội hạt Lớp truy nhập dịch vụ MPLS + IP TGW MPLS + IP Cấp vùng SDH RING TGW V5.2 MPLS/IP MPLS/IP MPLS MPLS Access Access Vệ tinh V5.2 Truy nhập thuê bao Lớp truy nhập DLC Hình 1.4: Kết nối NGN - PSTN 12 1.2. Dịch vụ trong mạng NGN: [1][2][3][8] 1.2.1. Đặc trƣng của dịch vụ NGN Dịch vụ truyền thông hiện nay đã và đang rất phát triển điều này đồng nghĩa tới việc các nhà cung cấp dịch vụ phải có sự mềm dẻo, linh hoạt để phục vụ được cả thị trường lớn và nhỏ. Các quyết định về việc cung cấp dịch vụ của họ có thể gặp nhiều vấn đề phải giải quyết như giá cả, việc đóng gói, tiếp thị cũng như sự tiện ích của dịch vụ thực tế khi cung cấp. Khi có nhiều phương tiện truyền tin, nhà cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp thiết bị và các doanh nghiệp thương mại liên quan đến việc cung cấp dịch vụ, liên mạng và các hệ thống thương mại sẽ trở nên càng quan trọng. Mục tiêu chính của dịch vụ NGN là cho phép khách hàng có thể lấy thông tin họ muốn ở bất kỳ dạng nào, trong bất kỳ điều kiện nào, tại mọi nơi và dung lượng tùy ý. Dựa trên các khuynh hướng được đề cập ở trên, sau đây là một số đặc tính dịch vụ quan trọng trong môi trường NGN: - Liên lạc thông tin rộng khắp, thời gian thực, đa phương tiện, đảm bảo độ tin cậy, thân thiện trong việc liên kết các thuê bao, truy nhập tốc độ cao và truyền tải thông tin với bất kỳ phương tiện nào, vào mọi lúc, tại mọi nơi,… - Nhiều thực thể và các phần tử mạng thông minh được phân bố trên toàn mạng. Nó bao gồm các ứng dụng cho phép truy nhập và điều khiển các dịch vụ mạng. Nó cũng có thể thực hiện các chức năng cụ thể thay thế cho nhà cung cấp dịch vụ hoặc mạng. Ta có thể xem nó như một tác tử quản lý có thể thực hiện giám sát tài nguyên mạng, tập hợp các số liệu,… - Sử dụng dễ dàng. Khách hàng không bị ảnh hưởng từ các quá trình tập trung, xử lý và truyền dẫn thông tin phức tạp của hệ thống. Nó cho phép khách hàng truy xuất và sử dụng các dịch vụ mạng một cách đơn giản hơn, bao gồm các giao diện người dùng cho phép tương tác tự nhiên giữa khách hàng và mạng. Khách hàng được cung cấp các thông tin hướng dẫn, các tùy chọn, các tương tác quản lý xuyên suốt các dịch vụ. Ngoài ra nó còn cung cấp các menu khác nhau cho những người chưa có kinh nghiệm ngược lại với những người đã có kinh nghiệm, và cung cấp một môi trường thống nhất cho các dạng thông tin. - Cho phép khách hàng quản lý hồ sơ các nhân, tự dự phòng các dịch vụ mạng, giám sát thông tin tính cước, cá nhân hóa giao diện người dùng, tạo ra và dự phòng các ứng dụng mới 13 - Giúp người dùng quản lý sự quá tải của thông tin bằng cách quản lý thông tin thông minh, cung cấp cho họ khả năng tìm, sắp xếp và lọc các bản tin hoặc dữ liệu, quản lý chúng cho mọi phương tiện. 1.2.2. Dịch vụ chính trong mạng NGN Trong thời gian hoàn thành luận văn này, NGN vẫn đang tiếp tục được phát triển và triển khai. Do vậy, đã gặp rất nhiều khó khăn trong việc xác định hết tất cả các loại hình dịch vụ mà NGN có khả năng cung cấp trong thời gian tới. Rất nhiều dịch vụ, một số đã sẵn sàng, một số khác chỉ ở mức khái niệm trong giai đoạn đầu của quá trình triển khai NGN. Trong khi một số dịch vụ có thể được cung cấp từ mặt bằng sẵn có, một số khác được cung cấp từ khả năng báo hiệu, quản lý và điều khiển của NGN. Mặc dù các dịch vụ mới là động lực chính tạo ra NGN, nhưng lợi nhuận của NGN trong giai đoạn đầu vẫn do các dịch vụ truyền thống mang lại. Do đó, các dịch vụ truyền thống được trang trải cho mạng, trong khi các dịch vụ mới phục vụ cho sự phát triển sau này. Hầu hết các dịch vụ truyền thống là các dịch vụ dựa trên cơ sở truy nhập/ truyền dẫn/ định tuyến/ chuyển mạch, dựa trên cơ sở khả năng kết nối/ tài nguyên và điều khiển phiên, và các dịch vụ giá trị gia tăng khác. NGN có khả năng cung cấp phạm vi rộng các loại hình dịch vụ, bao gồm: - Dịch vụ tài nguyên - Dịch vụ lưu trữ và xử lý như: cung cấp và quản lý các đơn vị lưu trữ thông tin về thông báo, file servers, terminal servers, nền tảng hệ điều hành (OS platforms),… - Dịch vụ trung gian như: môi giới, bảo mật, bản quyền,… - Dịch vụ ứng dụng cụ thể như: các ứng dụng thương mại, các ứng dụng thương mại điện tử,… - Dịch vụ môi giới thông tin: nó có thể cung cấp hoặc môi giới nội dung thông tin như: đào tạo, các dịch vụ xúc tiến thông tin,.. - Dịch vụ interworking dùng để tương tác với các dịch vụ khác, các ứng dụng khác, các mạng khác, các giao thức hoặc các định dạng khác như chuyển đổi EDI (Electronic Data Interchange). - Dịch vụ quản lý, bảo dưỡng, vận hành và quản lý các dịch vụ và mạng truyền thông. 14 Dưới đây là một số dịch vụ mà chúng ta tin rằng nó sẽ chiếm vị trí quan trọng trong môi trường NGN, bao gồm một phạm vi rộng các dịch vụ từ thoại thông thường đến các dịch vụ tích hợp phức tạp khác nhằm nhấn mạnh rằng kiến trúc dịch vụ thế hệ sau sẽ cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ khác nhau. Cụ thể như sau: 1.2.2.1 Dịch vụ thoại (Voice Telephony) NGN vẫn cung cấp các dịch vụ thoại khác nhau đang tồn tại như chờ cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, gọi ba bên, các thuộc tính AIN khác nhau, Centrex, Class,… Tuy nhiên cần lưu ý là NGN không cố gắng lặp lại các dịch vụ thoại truyền thống hiện đang cung cấp; dịch vụ thì vẫn đảm bảo nhưng công nghệ thì thay đổi. 1.2.2.2. Dịch vụ dữ liệu ( Data Service) Cho phép thiết lập kết nối thời gian thực giữa các đầu cuối, cùng với các đặc tả giá trị gia tăng như băng thông theo yêu cầu, tính tin cậy và phục hồi nhanh kết nối, các kết nối chuyển mạch ảo (SVC- Switched Virtual Connection), và quản lý dải tần, điều khiển cuộc gọi,… Tóm lại các dịch vụ dữ liệu có khả năng thiết lập kết nối theo băng thông và chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu. 1.2.2.3. Dịch vụ đa phƣơng tiện (Multimedia Service) Cho phép nhiều người tham gia tương tác với nhau qua thoại, video, dữ liệu. Các dịch vụ này cho phép khách hàng vừa nóichuyện, vừa hiển thị thông tin. Ngoài ra, các máy tính còn có thể cộng tác với nhau. 1.2.2.4.Dịch vụ sử dụng mạng riêng ảo (VPN) Thoại qua mạng riêng ảo cải thiện khả năng mạng, cho phép các tổ chức phân tán về mặt địa lý, mở rộng hơn và có thể phối hợp các mạng riêng đang tồn tại với các phần tử của mạng PSTN. Dữ liệu VPN cung cấp thêm khả năng bảo mật và các thuộc tính khác mạng của mạng cho phép khách hàng chia sẻ mạng Internet như một mạng riêng ảo, hay nói cách khác, sử dụng địa chỉ IP chia sẻ như một VPN. 1.2.2.5 Mạng tính toán công cộng (PNC- Public Network Computing) Cung cấp các dịch vụ tính toán dựa trên cơ sở mạng công cộng cho thương mại và các khách hàng. Ví dụ nhà cung cấp mạng công cộng có thể cung cấp khả năng lưu trữ và xử lý riêng (chẳng hạn như làm chủ một trang