Tài liệu Mạng hội tụ băng rộng và phương án triển khai ở việt nam

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG PHẠM THẾ HÀ MẠNG HỘI TỤ BĂNG RỘNG VÀ PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, 2013 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học:: Ts Hoàng Văn Võ Phản biện 1: ………………………………………. Phản biện 2: ……………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc ....... giờ ....... ngày ...... tháng ... .. năm ….. …. 1 MỞ ĐẦU Môi trường kinh doanh dịch vụ viễn thông ngày càng mang tính cạnh tranh và khốc liệt hơn bao giờ hết. Chất lượng dịch vụ là nhân tố quan trọng hàng đầu dẫn tới thành công của doanh nghiệp. Hạ tầng viễn thông đã có những thay đổi cơ bản về phương thức cung cấp dịch vụ cho khách hàng. Nhu cầu sử dụng dịch vụ tăng lên không ngừng, khách hàng không chỉ yêu cầu được cung cấp các dịch vụ truyền thống mà còn đòi hỏi các dịch vụ có tính tích hợp, đa dạng, tiện lợi và chất lượng cao. Vì vậy yêu cầu hội tụ mạng, dịch vụ và thiết bị đầu cuối là một xu thế tất yếu của nền công nghiệp viễn thông nhằm đáp ứng được nhu cầu của khách hàng cũng như nhà cung cấp dịch vụ. Mục tiêu hội tụ, là cung cấp các dịch vụ mới cho người sử dụng và làm tăng doanh thu cho nhà khai thác, giảm chi phí vận hành, khai thác mạng. Ngày nay, nhu cầu sử dụng các dịch vụ băng rộng ngày càng tăng lên. Do vậy, mạng viễn thông Việt Nam sẽ phải phát triển theo hướng mạng thế hệ sau hội tụ băng rộng. Mạng hội tụ băng rộng - BcN (Broadband convergence Network) thực chất cũng là - NGN (Next Generation convergence Network) với những tiêu chí và mục tiêu cụ thể. Hơn nữa, BcN nhấn mạnh đến việc cung cấp dịch vụ băng rộng dựa trên một cơ sở hạ tầng viễn thông thống nhất cho cả cố định và di động. Trên thế giới như Hàn Quốc, Nhật Bản đi đầu trong việc nghiên cứu và triển khai mạng BcN. Ở Việt Nam, số lượng thuê bao sử dụng các dịch vụ giải trí giá trị gia tăng ngày một tăng nhanh. Đồng thời, mạng NGN cũng đã được triển khai với nhiều dịch vụ mới. Mạng truy nhập băng rộng sử dụng công nghệ xDSL đã được triển khai trên khắp cả nước cho phép khách hàng có thể truy nhập Internet với tốc độ cao hơn, cho phép cung cấp thêm các loại dịch vụ băng rộng đến người sử dụng. Nội dung luận văn, ngoài phần mở đầu, kết luận và danh mục tài liệu tham khảo, luận văn được kết cấu thành 3 chương - Chương 1: Tổng quan về mạng hội tụ băng rộng BcN - Chương 2: Mô hình kiến trúc và các dịch vụ băng rộng - Chương 3: Ứng dụng mạng BcN ở Việt nam 2 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG HỘI TỤ BĂNG RỘNG – BcN ( Broadband convergence Network) 1.1 NHỮNG YẾU TỐ THÚC ĐẨY SỰ RA ĐỜI BcN 111 Các hạn chế của các mạng hiện tại a) Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông b) Tổ hợp mạng khó khăn c) Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ mới d) Không đáp ứng được sự tăng trưởng nhanh của các dịch vụ dữ liệu e) Khó khăn cho các nhà khai thác 112 Sự phát triển và hội tụ của các công nghệ viễn thông, quảng bá và máy tính Internet được coi là sản phẩm hội tụ giữa viễn thông và máy tính. Yếu tố phát triển Internet là tính kết nối của nó được thực hiện bằng kiến trúc tự trị và giao thức IP linh hoạt. Một yếu tố khác là bản chất phân tán của nó. Việc hội tụ thoại vào Internet đã tạo nên một mô hình kinh doanh mới cho các nhà khai thác viễn thông. Việc hội tụ giữa viễn thông và quảng bá được thực hiện khi năng lực và độ rộng băng tần đã gia tăng, Internet trở nên có khả năng phân tán nội dung. Công nghệ CDN (Content Distribution Network) cho phép Internet xử lý hiệu quả lưu lượng phân tán lớn. Công nghệ quảng bá đang phát triển cho phép truyền dẫn các nội dung số và cung cấp các dịch vụ khác nhau kết hợp với các hệ thống thông tin song công cũng như các hệ thống lưu trữ nội dung. Người sử dụng yêu cầu truy nhập nội dung số trên các phương tiện khác nhau bao gồm cả các hệ thống thông tin cũng như quảng bá. 113 Sự phát triển công nghệ băng rộng Công nghệ thông tin băng rộng dẫn đến việc hội tụ viễn thông và máy tính. Máy tính đóng vai trò như một tổng đài hay một router. Về bản chất, Internet có cấu trúc cước không bị điều tiết đã thúc đẩy sự xuất hiện các nhà cung cấp dịch vụ mới. Sự xuất hiện công nghệ truyền dẫn quang WDM (wave division multiplexing) cho phép truyền dẫn nhiều tín hiệu quang trên các 3 bước sóng khác nhau qua một sợi cáp quang. Chất lượng truyền dẫn thông tin theo tỉ lệ vượt trội. Các router Internet không bắt kịp tốc độ của các đường dây truyền dẫn. Trong tương lai, các tổng đài quang có thể sẽ thực hiện việc hội tụ tất cả thông tin theo dạng IP. Năm 1995, công nghệ thông tin vô tuyến phát triển thế hệ hai, thế hệ thứ ba và thứ tư. 114 Công nghệ truyền thông phân tán, có ở khắp mọi nơi Mạng có ở khắp mọi nơi có nghĩa là tài nguyên thông tin tồn tại ở khắp mọi nơi và bất cứ thứ gì cũng có thể kết nối vào được. Các kiểu mới của hệ thống thông tin vô tuyến như LAN hay hệ thống thông tin ad-hoc đều có kiến trúc thông tin định hướng Internet. Mỗi đầu cuối có thể giao tiếp trực tiếp với từng đầu cuối khác. Điều quan trọng là năng lực và giá thanh-chất lượng hoạt động của công nghệ phân tán như vậy đang phát triển nhanh chóng so với kiến trúc tập trung của mạng vô tuyến hiện tại. 116 Xu hướng hội tụ các thiết bị đầu cuối Hội tụ thiết bị đầu cuối, tức là các thiết bị đầu cuối được triển khai để sử dụng cho cố định và di động, viễn thông và quảng bá. PC có gắn kèm chức năng thu tín hiệu TV. Con người không chỉ xem được các chương trình quảng bá mặt đất mà còn ghi lại và biên dịch các chương trình. Việc sử dụng TV cho các mục đích khác là một vấn đề cần được quan tâm. Một Website Inetrnet có thể truy nhập theo yêu cầu tới các chương trình phát sóng quảng bá mặt đất. Hộp set-top box là một sản phẩm điện dân dụng, có thể truy nhập Internet thông qua TV. Các xu hướng này đã chứng minh sự hội tụ thiết bị đầu cuối, cung. Cảc dịch vụ viễn thông , quảng bá trên một thiết bị đầu cuối. 117 Xu hướng hội tụ về cơ sở hạ tầng mạng truyền thông Các hạ tầng cơ sở khác nhau sử dụng để truyền dẫn và phân phát thông tin và các dịch vụ truyền thông: Hạ tầng điện thoại chỉ dành cho truyền dẫn các dịch vụ thoại truyền thống (POTS); các mạng quảng bá chỉ dành cho các dịch vụ TV truyền thống (POTVS)… Các cơ sở hạ tầng này đã được định cỡ và tối ưu hoá để đáp ứng các yêu cầu riêng về phân phát dịch vụ của từng mạng. 4 Xuất hiện các cơ sở hạ tầng mới và cho phép hợp nhất tốt hơn các dịch vụ qua các cơ sở hạ tầng khác nhau. Sự hợp nhất và hội tụ xảy ra với tốc độ khác khác nhau ở các mức khác nhau của mạng. 118 Xu hướng đa dạng hoá cấu trúc phân phát nội dung Nhu cầu về nội dung tăng lên theo khả năng băng rộng ở các mạng truy nhập và sự phát triển của truyền thông quảng bá số. Tất cả các loại nội dung như sách, video, am nhạc và game sẽ được phép phân phát tới người sử dụng thông qua các loại thiết bị đầu cuối. Các mô hình phân phối nội dung giữa nhà cung cấp và người sử dụng; giữa các công ty cũng được đa dạng hoá khi thị trường phân phối nội dung tiếp tục mở rộng. 119 Xu hướng mở rộng cơ cấu kinh doanh Việc triển khai BS, CS số và quảng bá Internet cũng như sự gia tăng nhanh chóng các nhà cung cấp nội dung âm nhạc và video qua Internet. Cơ sở hạ tầng cần thiết truyền dẫn ổn định, tính cước theo tốc độ, xác thực, bảo vệ bản quyền và các dịch vụ quản lý, tất cả những thứ này đều sử dụng đường trục tốc độ cao. Hơn nữa, nhu cầu các dịch vụ CDN (Content Delivery Network) cũng đang gia tăng. Cung cấp một môi trường tốt hơn cho việc phân phối các nội dung có dung lượng lớn trên truy nhập băng rộng. Các nhà phân phối dữ liệu cung cấp nội dung cho người sử dụng khi xu hướng hội tụ giữa viễn thông và quảng bá đang gia tăng. 1.2 TÍNH CẦN THIẾT BcN Người sử dụng mong muốn có được các dịch vụ không bị gián đoạn, ở khắp mọi nơi không phụ thuộc vào thời gian, địa điểm và thiết bị đầu cuối. Mạng hiện tại có xu hướng bão hoà về khả năng cung cấp dịch vụ. Sự phụ thuộc của các dịch vụ vào mạng, chất lượng dịch vụ không được đảm bảo, khó khăn trong việc quản lý, tính an toàn chưa cao, thiếu khả năng tạo ra dịch vụ mới… Mạng BcN đáp ứng được các yêu cầu của cả khách hàng và nhà cung cấp. Có khả năng phối hợp hoạt động được các mạng khác nhau để hợp nhất lại thành một mạng duy nhất, có khả năng quản lý được chất lượng dịch vụ trên suốt toàn mạng (end-to-end), có độ tin cậy và hiệu quả cao, giá thành phù hợp. 5 ĐỊNH NGHĨA MẠNG BcN Khái niệm BcN ban đầu được Hàn Quốc đề xướng. Đầu tiên, Hàn Quốc xây dựng mạng NGN theo hướng hội tụ với tên gọi là NGcN mạng hội tụ thế hệ sau (Next Generation convergence Network) với các tiêu chí cụ thể. Hàn Quốc xác định rõ mạng BcN là một mạng băng rộng, hợp nhất các mạng cố định - di động, viễn thông - quảng bá cung cấp các dịch vụ băng rộng tốc độ cao trên cơ sở IPv6. Dưới đây là một số định nghĩa về BcN: 1.3.1 Định nghĩa của Nhóm khởi thảo NGN của ETSI NGN là một khái niệm để định nghĩa và triển khai mạng mà nhờ việc phân tách rõ ràng thành các lớp và mặt phẳng khác nhau cũng như việc sử dụng các giao diện mở, NGN cung cấp cho các nhà cung cấp và khai thác dịch vụ một cơ sở (platform) để có thể phát triển theo cơ chế từng bước một (step-by-step) nhằm tạo ra, triển khai và quản lý các dịch vụ mới. 1.3.2 Định nghĩa theo khuyến nghị Y.2001 (12/2004) của ITU-T NGN là mạng chuyển mạch gói có thể cung cấp các dịch vụ viễn thông và cho phép sử dụng nhiều công nghệ chuyển tải băng rộng, đảm bảo QoS và các chức năng liên quan đến dịch vụ là độc lập với các công nghệ chuyển tải ở phía dưới. NGN cho phép truy nhập tới các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau, độc lập với công nghệ truy nhập hoặc chuyển tải nào. NGN hỗ trợ tính di động, cho phép cung cấp dịch vụ tới khách hàng một cách liên tục và duy nhất ở khắp mọi nơi. 1.3.3 Định nghĩa của Bộ thông tin và truyền thông Hàn quốc Mạng BcN là:  Mạng thế hệ sau băng rộng, hội tụ các mạng cố định và di động, hợp nhất viễn thông và truyền thông quảng bá.  Mạng Internet thế hệ sau phân phối thông tin dựa trên cơ sở chuyển mạch gói IP với sự đảm bảo về chất lượng dịch vụ, có tốc độ rất cao mà không xảy ra các sự cố như đang gặp phải như việc dừng hay ngắt khi truyền dẫn dữ liệu của mạng hiện tại.  Cơ sở hạ tầng cho phép truy nhập các dịch vụ viễn thông, truyền thông quảng bá và Internet từ nhiều loại thiết bị khác nhau. 1.3 6  Bao gồm các chức năng của mạng Internet thế hệ sau (NGI) và mạng thế hệ sau (ITU-T NGN). 1.3.4 Định nghĩa của Cơ quan điện toán Quốc gia (NCA) Hàn quốc BcN là mạng tích hợp thế hệ sau cho phép người sử dụng có thể truy nhập vào mạng từ bất cứ nơi nào mà không gặp phải các vấn đề về kết nối trong khi vẫn cung cấp được tính bảo mật mức cao đối với các dòng dữ liệu đảm bảo QoS cho dịch vụ đa phương tiện băng rộng trong môi trường thông tin-truyền thông bao gồm cả việc hội tụ các mạng cố định và di động. 1.3.5 Định nghĩa của BcN Forum BcN là mạng hội tụ thế hệ sau tại đó tích hợp các dịch vụ thông tin, truyền thông quảng bá và Internet cũng như cung cấp các dịch vụ đa phương tiện đảm bảo QoS ở bất kỳ nơi nào, vào bất cứ lúc nào và bằng bất cứ phương tiện gì. 1.3.6 Tổng hợp các định nghĩa BcN Trên cơ sở các định nghĩa trên ta có thể thấy được 2 đặc trưng của cơ bản nhất của mạng hội tụ băng rộng BcN như sau: 1, Mạng hội tụ trên 3 lĩnh vực sau (hình 1.2): Hội tụ dịch vụ Mạng hội tụ băng rộng BcN Hội tụ thiết bị đầu cuối Hội tụ cơ sở hạ tầng mạng Hình 1.2: Sự hội tụ của mạng hội tụ Trong đó: băng rộng BcN  Hội tụ thiết bị đầu cuối  Một thiết bị đầu cuối có thể truy nhập nhiều dịch vụ: thoại, truy nhập Internet, video, chơi game, các chương trình TV…  Sử dụng nhiều công nghệ truy nhập khác nhau, ví dụ sử dụng cho cả cố định và di động, viễn thông và quảng bá,  Sử dụng nhiều giao diện mức vật lý, ví dụ: CDMA2000, WCDMA, GSM, WLAN, WiMAX, xDSL,v.v… 7  Hội tụ dịch vụ  Việc cung cấp dịch vụ không phụ thuộc vào mạng truy nhập, công nghệ mạng và thiết bị người dùng đầu cuối  Việc sử dụng dịch vụ không phụ thuộc vào điểm truy nhập và thiết bị đầu cuối:  Hỗ trợ xử lý media, điều khiển phiên, v.v…  Hội tụ cơ sở hạ tầng mạng  Một hạ tầng mạng có thể cung cấp nhiều loại dịch vụ như thoại, dữ liệu và quảng bá; các dịch vụ di động và cố định,...  Khi đó, chuyển đổi nhiều phần tử vật lý và logic của mạng thành một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất (dựa trên IP):  Tích hợp phần mạng gồm truy nhập và mạng lõi của mạng cố định và di động  Dùng chung tài nguyên: an ninh mạng, OAM, QoS, quản lý di động,  Đơn giản hóa quản lý tải và băng thông. 2. Mạng băng rộng có khả năng cung cấp được các dịch vụ viễn thông cố định, di động, công nghệ thông tin và quảng bá băng rộng/tốc độ cao. 1.4 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI BcN Bản chất của mạng BcN là mạng NGN tích hợp và băng rộng. Vì vậy, yêu cầu đối với mạng BcN, trước hết phải đáp ứng yêu cầu của mạng NGN: Các yêu cầu đối với NGN của ITU-T: Kết nối IP độc lập với lớp chuyển tải ở bên dưới, có tính độc lập về truy nhập, khả năng chuyển vùng và di động, môi trường dịch vụ mở, có thể phát triển lên NGN từ mạng hiện tại, tăng cường tính bảo mật, tách biệt giữa điều khiển cuộc gọi và điều khiển kênh mang, điều khiển cuộc gọi và điều khiển phiên dựa trên các giao thức IETF, hội tụ các mạng cố định và di động. Ngoài ra, BcN còn phải đáp ứng được yêu cầu mạng băng rộng với các tính năng bổ sung là hỗ trợ cho mạng trong nhà hợp nhất, hỗ trợ truyền thông quảng bá, các nội dung và thông tin liên lạc đa phương tiện. 8 1.5 CÁC YẾU TỐ HỘI TỤ TRONG BcN 1.5.1 Hội tụ cố định – di động Khái niệm hội tụ cố định – di động thường được sử dụng để ám chỉ việc tích hợp công nghệ hữu tuyến và công nghệ vô tuyến. Hội tụ giữa media, số liệu, viễn thông và có thể được chia thành 3 nhóm khác nhau là hội tụ dịch vụ, hội tụ thiết bị và hội tụ mạng. 1.5.2 Hội tụ viễn thông và truyền thông quảng bá Với xu hướng hội tụ về cung cấp dịch vụ vào một thiết bị đầu cuối trên cơ sở mạng băng rộng sử dụng IPv6, người sử dụng có thể xem trực tiếp các chương trình truyền hình quảng bá trên máy điện thoại di động hoặc tại ti vi thông qua mạng cáp CATV, qua hộp settop-box thu các chương trình DMB hoặc qua chính máy tính/PDA đời mới. Khái niệm Cellevision - truyền hình di động đã được đưa ra trên thế giới. Cả thế giới Net và truyền hình sẽ nằm gọn trong túi người sử dụng. Cước phí của truyền hình di động sẽ giảm dần. Không có sự khác biệt giữa thông tin cố định và di động. Mọi thứ đều được nối mạng. 1.5.3 Hội tụ thoại và dữ liệu Mạng chuyển mạch gói ban đầu chỉ để chuyển tải dữ liệu nhưng cùng với sự phát triển rất nhanh của công nghệ IP, việc chuyển thoại qua mạng Internet đã trở thành hiện thực. Mạng Internet cho phép hội tụ giữa số liệu và thoại. Kiến trúc mạng ngày nay đã thay đổi từ các mạng thoại và dữ liệu thành một mạng duy nhất hội tụ cả thoại và dữ liệu. Hiện nay, các thế hệ máy di động có khả năng gọi điện thoại Internet, có thể kết nối với máy tính qua cổng USB hoặc cổng vô tuyến, với chất lượng âm thanh đạt loại khá. Một nguyên nhân hội tụ thoại- dữ liệu đó là tính kinh tế. các nhà cung cấp dịch vụ muốn giảm chi phí đầu tư (CAPEX) và vận hành mạng (OPEX). Việc đưa vào mạng các phần tử chất lượng cao cũng như việc phát triển các công nghệ mạng lõi cho phép cung cấp cả thoại và dữ liệu sẽ làm giảm các chi phí về công nghệ. CHƯƠNG II MÔ HÌNH KIẾN TRÚC VÀ CÁC DỊCH VỤ BĂNG RỘNG 2.1 CÁC MÔ HÌNH BcN 9 2.1.1 Mô hình kiến trúc mạng và phần tử mạng Mạng BcN hội tụ trên cả 3 phương diện: dịch vụ, mạng và thiết bị đầu cuối. Mạng phải linh hoạt và dễ dàng triển khai các dịch vụ mới, độc lập với các công nghệ mạng. Mạng BcN có 2 kiến trúc cơ bản:  Kiến trúc BcN dựa trên Softswitch  Kiến trúc BcN dựa trên công nghệ IMS (IP Multimedia Subsystem – Phân hệ đa phương tiện trên nền IP). Mô hình kiến trúc phân lớp mạng BcN dựa trên Softswitch gồm các lớp: lớp ứng dụng (lớp dịch vụ), lớp mạng lõi (lớp chuyển tải) toàn IP, lớp mạng truy nhập. Ngoài ra, một số hãng cung cấp thiết bị đưa thêm vào lớp đa chức năng (cho các ứng dụng đầu cuối người sử dụng) hoặc lớp điều khiển. Kiến trúc phải thống nhất và linh hoạt sử dụng giao diện mở, trí tuệ mạng được phân tán. Kiến trúc chức năng của các lớp mạng BcN như sau:  Mạng dịch vụ BcN  Mạng truy nhập  Mạng chuyển tải (mạng trục, mạng lõi): 2.1.2 Các mặt phẳng trong BcN Hình 2.2 Mô hình các mặt phẳng của BcN Trong mô hình mạng BcN có 3 mặt phẳng chính (hình 2.2): mặt phẳng dữ liệu, mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng quản lý. Các chức năng chính của các mặt phẳng này là:  Mặt phẳng dữ liệu: Mặt phẳng dữ liệu khách hàng: 10  Mặt phẳng điều khiển: Thiết lập kết nối dựa trên báo hiệu MPLS/GMPLS  Mặt phẳng quản lý 2.1.3 Mô hình giao thức Mô hình giao thức của mạng BcN được chỉ ra ở hình 2.3:  Mạng phía khách hàng:  Mạng của nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) Hình 2.3 Mô hình giao thức BcN Tại mặt phẳng điều khiển BcN sử dụng các giao thức định tuyến Internet (ví dụ RIP, OSPF, NGP) cho các truy nhập Internet. Phía mạng nhà cung cấp, các giao thức báo hiệu MPLS/GMPLS (như RSVP-TE, CR-LDP) có thể được sử dụng để lấy cấu hình các đường dẫn chuyển mạch nhãn TE-LSP. Mặt phẳng quản lý BcN có chức năng OAM/LMP để quản lý các liên kết truyền dẫn quang bổ sung cho báo hiệu GMPLS. Nó cũng cung cấp cơ chế khắc phục lỗi nhanh khi có hư hỏng kênh hoặc hư hỏng nút. Mặt phẳng này cũng cung cấp các chức năng quản lý việc sử dụng, tải lưu lượng trên mỗi liên kết và TE-LSP. 2.1.4 Mô hình dịch vụ trong BcN Các dịch vụ trong mạng BcN cần có những ưu điểm vượt trội so với các dịch vụ hiện tại. Đặc tính dịch vụ quan trọng nhất trong các dịch vụ BcN chính là đảm bảo QoS. Các dịch vụ liên quan đến đảm bảo QoS là:  Dịch vụ VPN: băng thông cần phải được đảm bảo  Dịch vụ VoIP  Điện thoại đa phương tiện thời gian thực, hội nghị từ xa. 11 Bảng sau đây chỉ ra các dịch vụ quan trọng trong mạng BcN: Bảng 2.1. Các kiểu dịch vụ BcN Kiểu mạng dịch vụ Dịch vụ đa phương tiện thời gian thực băng rộng của mạng Internet thế hệ sau VPN, VPLS đảm bảo QoS Các chức năng chính cần có - Mạng chuyển tiếp cho Internet thế hệ sau (NGI) - Phân biệt dịch vụ (DiffServ) - VoIP, điện thoại đa phương tiện - Hội nghị từ xa, giáo dục từ xa, y tế từ xa - Mạng riêng ảo đảm bảo QoS (L3 BGP VPN) - L2 VPLS (dịch vụ LAN riêng ảo) NG-SDH, NGSONET dành cho kênh thuê riêng số tốc độ cao Mạng lưu trữ số liệu (SAN) - Dịch vụ kênh thuê riêng số tốc độ cao theo yêu cầu trên cơ sở TDM - Kênh quang dựa trên GFP - Phối hợp hoạt động giữa LCAS và GMPLS - Mạng phân phối dữ liệu video/đa phương tiện tốc độ cao đảm bảo QoS cho các dịch vụ VoD băng rộng - Dịch vụ băng rộng đa phương tiện thời gian thực - Mạng phân phối nội dung (CDN) Thực thi Kiến trúc DiffServaware-MPLS Kiến trúc VPN/VPLSaware-MPLS Băng thông theo yêu cầu Mạng đô thị (MAN) Các tham số QoS - Băng thông - Trễ - Jitter - Tỉ lệ mất gói - Tính khả dụng - Băng thông - Trễ - Jitter - Tỉ lệ mất gói - Tính khả dụng - Băng thông -Tỉ lệ lỗi bit/khung - Tính khả dụng - Băng thông -Tỉ lệ lỗi bit/khung - Tính khả dụng 12 2.2 IMS TRONG BcN 2.2.1 Ưu điểm và sự phát triển của IMS IMS là sự lựa chọn tối ưu cho việc phân phát dịch vụ hội tụ và đa phương tiện, cũng như cho phép cung cấp các dịch vụ IP trên mạng di động và cố định.  IMS hỗ trợ đa dịch vụ và các kiểu truy nhập, cho phép sự phối hợp hoạt động giữa các dịch vụ và ứng dụng IP , giữa các thuê bao.  Tối ưu hoá cho các ứng dụng SIP và đa phương tiện.  IMS cho phép phát triển nhanh chóng và linh hoạt các dịch vụ mới, giảm đáng kể chi phí đầu tư.  IMS hỗ trợ nhiều công nghệ truy nhập khác nhau như UMTS chuyển mạch gói, GPRS, WLAN, xDSL và mạng khác nhau (di động, cố định, doanh nghiệp) thông qua cơ sở kiểm soát chung, Hình 2.5 IMS trong BcN Có 3 lý do chính để phát triển IMS trong mạng hội tụ.  Thứ nhất, IMS hợp nhất tất cả các loại hình truyền thông độc lập với bất kỳ loại phương tiện nào. Người sử dụng chỉ dùng một thiết bị có thể sử dụng nhiều loại hình dịch vụ khác nhau.  Thứ hai, IMS xác định loại dịch vụ được sử dụng và sẽ cung cấp độ rộng băng tần thích hợp tuỳ thuộc vào dịch vụ.  Lý do thứ ba: Với IMS, nhà cung cấp có thể thực hiện các phương thức tính cước khác nhau dựa trên dịch vụ. Không chỉ hợp nhất các dịch vụ mà còn hợp nhất các mạng truyền thông thành một mạng toàn cầu duy nhất. 13 2.2.2 Kiến trúc IMS của TISPAN Trong Release 6 của chỉ tiêu kỹ thuật 3GPP, IMS được xác định độc lập với truy nhập. Điều này có nghĩa là các công nghệ truy nhập được sử dụng để chuyển tải các bản tin SIP của người sử dụng tới IMS không tác động đến chức năng của chính IMS. Vì vậy, có thể sử dụng bất kỳ truy nhập DSL, cáp, WLAN, GPRS,… Trái tim của IMS là 3 CSCF, đó là: P-CSCF, I-CSCF và S-CSCF. IMS có các khối phần tử chức năng như ở hình 2.5.. Trong hình vẽ, các chức năng chính là như sau:  P-CSCF (Proxy CSCF): đây là điểm kết nối đầu tiên của phần tử khách hàng (UE) với IMS. Hình 2.6 Các phần tử chức năng IMS của TISPAN  I-CSCF (CSCF thẩm vấn): cho phép xác định S-CSCF khách hàng phải đăng ký. .  S-CSCF (CSCF phục vụ): có chức năng đăng ký người sử dụng và cung cấp dịch vụ ở trên các platform ứng dụng riêng biệt. 2.3 CÁC VÁN ĐỀ CHUẨN HÓA TRONG MẠNG BCN 2.3.1 Các chuẩn liên quan BcN Các chuẩn liên quan đến việc hội tụ cố định-di động, HPi, Mobile IP; các vấn đề về AAA, QoS, bảo mật. 2.3.2 Tổ chức 3GPP(Third Generation Partnership Project) 3 GPP là tổ chức xây dựng các chỉ tiêu kỹ thuật và chuẩn hoá di động thế hệ 3. Các chỉ tiêu kỹ thuật của 3GPP được nhóm vào các gói gọi là các Release. Hiện nay 3GPP đang triển khai Release 7. 14 2.3.3 ETSI TISPAN ETSI –TISPAN là nhóm nghiên cứu hội tụ Internet và viễn thông ETSI với mục tiêu dịch chuyển chức năng PSTN hiện tại vào lõi IP, nhằm cung cấp các dịch vụ tương đương bới PSTN. 2.3.4 Tổ chức 3GPP2 (Third Generation Partnership Project2) Tổ chức 3GPP2 sử dụng IMS làm cơ sở cho giải pháp miền đa phương tiện (MMD), cho phép các mạng truy nhập CDMA-2000 cung cấp các dịch vụ di động thế hệ thứ 3. 2.4 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG BcN Mục tiêu chính của chất lượng dịch vụ (QoS) là giảm hoặc huỷ bỏ trễ của các gói thoại hay gói dịch vụ đa phương tiện thời gian thực cũng như mất mát gói khi chuyển qua mạng. QoS có thể được định nghĩa như khả năng của mạng cho phép cung cấp dịch vụ tốt hơn đối với lưu lượng mạng nhất định trên nền các công nghệ khác nhau Các tham số chuẩn để đánh giá QoS là:  Tính khả dụng của dịch vụ (service availability): Là khả năng kết nối của người sử dụng. Phụ thuộc vào thiết bị được kết nối.  Thông lượng (throughput): Tốc độ phân phát gói đến đích.  Biến đổi trễ (delay jittter): Biến đổi trễ giữa các gói giống nhau khi đi qua cùng một đường dẫn trong mạng.  Tỷ lệ mất gói (packet loss rate): do rớt gói hoặc gói lỗi. Mạng có QoS cao hay không được đánh giá thông qua khả năng đạt được tối đa tính khả dụng dịch vụ cũng như thông lượng và đồng thời cũng phải tối thiểu hoá 3 tham số còn lại kia. 2.4.1 Tính cần thiết của QoS Các kiểu lưu lượng khác nhau cần phải dùng chung một liên kết của mạng và cần phải có sự đối xử khác nhau. Các kiểu lưu lượng  Không yêu cầu thời gian thực: Các ứng dụng không quan tâm đến các yêu cầu về trễ hay băng thông. Ví dụ là các ứng dụng duyệt web, email, tính toán phân tán,… 15  Thời gian thực: Các ứng dụng này đòi hỏi việc phân phát chính xác theo thời gian cùng với độ tin cậy. 2.4.2 QoS cho BcN Cần phải đảm bảo các yêu cầu end-to-end được đáp ứng cho từng dịch vụ. Đối với thông tin thoại, các yêu cầu này bao gồm hội tụ giao thức báo hiệu cũng như điều khiển jitter và trễ (latency) trên tất cả các liên kết trong hệ thống end-to-end. Các yêu cầu về jitter và trễ nói chung được coi như là chất lượng dịch vụ QoS. Dưới đây sẽ nói cụ thể về các yêu cầu báo hiệu và QoS. 2.4.3 Hội tụ báo hiệu Hình 2.7 minh họa việc hội tụ giữa di động và cố định băng rộng. Trong việc chuyển vùng cuộc gọi di động, máy điện thoại di động (MS) liên lạc qua kênh vô tuyến với trạm kết cuối gốc (BTS). BTS kết nối tới “đám mây” mạng di động, bao gồm bộ điều khiển trạm gốc (BSC), trung tâm chuyển mạch di động (MSC) và các phần tử khác của cơ sở hạ tầng di động. Hình 2.7 Mạng hội tụ giữa di động và cố định băng rộng 2.4.4 QoS trong hệ thống hội tụ end-to-end QoS là vấn đề được quan tâm đặc biệt cho việc truyền dẫn liên tục thông tin thoại, video băng thông cao và thông tin đa phương tiện. Việc truyền dẫn các loại nội dung này một cách đáng tin cậy là khá khó khăn trong các mạng công cộng đang sử dụng các giao thức “best effort” thông thường. 2.4.5 QoS trên liên kết WLAN 802.11e (hay những chuẩn có nguồn gốc từ 802.11e như WME và WSM) có nội dung về các lựa chọn để điều khiển QoS. Các thiết kế 16 802.11 hiện hữu chỉ thực thi giao thức điều khiển truy nhập trung gian (MAC) best-effort, như được định nghĩa trong chuẩn đầu tiên. 2.4.6 QoS trên liên kết sử dụng giao thức định tuyến IP Các dịch vụ phân biệt DiffServ và chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là 2 chuẩn giải quyết các vấn đề về chất lượng IP. DiffServ vận hành ở lớp 3. Còn MPLS xác định để lưu lượng lớp 3. Tiết kiệm thời gian cho router khi tìm kiếm địa chỉ nút kế tiếp và chuyển tiếp gói. MPLS làm dễ dàng quản lý mạng bằng QoS. 2.4.7 Kết nối lại với nhau Mỗi phân đoạn mạng thông tin đều có cơ chế QoS riêng. Các phân đoạn phối hợp hoạt động với nhau một cách thông suốt để cung cấp QoS end-to-end.  Mỗi giao thức cho phép nhiều cơ chế QoS và tổ hợp cao hơn việc lựa chọn các tham số hoạt động.  Đồng bộ giữa tất cả các phân đoạn làm giảm tổng trễ và jitter, đặc biệt khi sử dụng các dịch vụ được lập lịch. 2.4 VẤN ĐỀ AN TOÀN VÀ BẢO MẬT TRONG BcN Xu thế hội tụ mạng đang diễn ra khắp nơi, các mạng sẽ hội tụ thành một cơ sở hạ tầng thống nhất dựa trên IP để tăng tính hiệu quả và giảm chi phí mạng. Tuy nhiên, các mạng hội tụ là các mạng rất dễ bị tấn công. Do vậy, việc lựa chọn các thiết bị mạng, các mô hình bảo an và các ứng dụng cần phải đảm bảo tính an toàn để cho mạng có thể vận hành liên tục và hiệu quả. Các yêu cầu an toàn&bảo mật gồm có: xác thực, cấp phép, tính toàn vẹn dữ liệu, xác thực dữ liệu gốc, tính tin cậy của dữ liệu, tính khả dụng của mạng.  Một số hình thức đe dọa an toàn mạng  Một số chiến lược an ninh mạng BcN  Các công nghệ bảo mật chính là:  Mô hình an ninh cơ bản của hệ thống 2G bao gồm 4 bước  Mô hình an ninh của 3GPP bao gồm 5 tính năng an ninh  17 CHƯƠNG III ỨNG DỤNG MẠNG BcN Ở VIỆT NAM 3.1 HIỆN TRẠNG MẠNG TRUYỀN TẢI VIỆT NAM Có 5 nhà khai thác được cấp phép xây dựng hạ tầng và cung cấp dịch vụ truyền tải đó là: VNPT, Viettel, SPT, ETC và Hanoi Telecom. Chỉ có 3 nhà cung cấp đã triển khai hạ tầng truyền dẫn đó là VNPT, Viettel và ETC, trong đó VNPT và Viettel đã có mạng truyền dẫn đường trục dựa trên công nghệ WDM. 3.1.1 Hiện trạng mạng truyền tải của VNPT  Mạng truyền dẫn quốc tế do VTI quản lý bao gồm:  Mạng VINASAT  Mạng truyền dẫn quốc gia  Mạng truyền dẫn đường trục Bắc-Nam  Các tuyến truyền dẫn đường trục cấp vùng  Mạng truyền dẫn nội tỉnh  Hiện trạng mạng VNN  Tình hình triển khai mạng NGN của VNPT 3.1.2 Đánh giá chung về mạng truyền tải của VNPT  Hệ thống DWDM đường trục có dung lượng lớn,  Các hệ thống truyền dẫn quang liên tỉnh cấp vùng và nội tỉnh chủ yếu sử dụng thiết bị truyền dẫn quang SDH tối ưu cho dịch vụ kênh TDM: PDH (E1,E3,E4), SDH (STM-1/4/16).  Chất lượng và độ khả dụng của kênh cao. Cung cấp kênh điểmđiểm trong suốt với chất lượng cao. Thiết lập các kênh cố định ở mức nx64, E1, E3 (DS3), E4, STM-1.  Dự phòng 1+1/1:1,  Chi phí của kênh thuê cao  Mạng truyền dẫn được triển khai theo cấu trúc đa Ring, kết nối với nhau qua các giao diện PDH và SDH.  Giao diện với khách hàng chủ yếu: E1, E3, và STM-1, 4, 16. 3.1.3 Hiện trạng mạng truyền tải của Viettel  Mạng truyền dẫn quang quốc tế  Mạng truyền dẫn quang đường trục trong nước 18  Mạng truyền dẫn quang nội tỉnh 3.2 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI DỊCH VỤ TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG 3.2.1 Các dịch vụ đang được cung cấp  Dịch vụ thoại cơ bản trong nước  Thoại quốc tế  VoIP  Điện Thoại thẻ  Di động GSM/GPRS  UMTS 2000  Truyền số liệu  Chuyển mạch gói 3.2.2 Các dịch vụ băng rộng và di động a) Mạng Di động: Công nghệ thông tin di động ở Việt Nam phát triển theo: GSM/GPRS/UMTS và CDMA-1X/cdma2000. b) Mạng số liệu và truy cập băng rộng: Mạng truy nhập với công nghệ ADSL c) Các dịch vụ đa phương tiện (hội nghị truyền hình, Video/Audio theo yêu cầu, Web Conferencing 3.2.3 Các dịch vụ NGN trên mạng viễn thông của VNPT  Dịch vụ 1800, 1900  Dịch vụ MegaWAN  Call Waiting Internet  Free Call Button  Dịch vụ số gọi duy nhất - Gọi điện thoại từ trang Web – WebdialPage….. 3.3 DỰ BÁO NHU CẦU PHÁT TRIỂN CÁC DỊCH VỤ 3.3.1 Các loại hình dịch vụ trong mạng BcN a) Các dịch vụ cơ sở tương tác (Interactive-based services): b) Các dịch vụ cơ sở không tương tác c) Các dịch vụ hỗn hợp tương tác và không tương tác . d) Các dịch vụ mạng (ví dụ cung cấp, bảo dưỡng,…) e) Các dịch vụ quy định có tính chất phục vụ xã hội bắt buộc