Mạng thế hệ sau ngn

97 Trang 6 Thuật ngữ và ữch viết tắt AMG Access Gateway Controller Bộ điều khiển cổng truy nhậpAPI Application Programming Interface Giao diện chương trình ứng dụng ATM Asynchronous Tra

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

B ẢN CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đề cập trong luận văn “ Mạng thế hệ sau – NGN” được viết dựa trên kết quả nghiên cứu theo đề cương của cá nhân tôi

dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Minh Việt

Mọi thông tin và số liệu tham khảo đều được trích dẫn đầy đủ nguồn và sử dụng đúng luật bản quyền quy định

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của bản luận văn

H viên ọc

Nguyễn Đại Thành

Mục lục

Trang

17TMục lục17T 1

17TThuật ngữ và chữ viết tắt17T 4

17TMục lục các hình vẽ, đồ thị17T 8

17TLời nói đầu17 T 9

17TChương 117 T 11

17TGIỚI THIỆU VỀ NGN, SO SÁNH VỚI PSTN17T 11

17T1.117T 17TKhái niệm NGN17 T 11

17T1.217T 17TNhững đặc điểm cơ bản của NGN17T 12

17T1.317T 17TCác khả năng của NGN17T 14

17T1.417T 17TSo sánh NGN và PSTN17T 15

17TChương 217 T 18

17TCẤU TRÚC, TỔ CHỨC MẠNG NGN1 7T 18

17T2.117T 17TNguyên tắc tổ chức mạng NGN17T 18

17T2.217T 17TMô hình tổ chức mạng NGN của một số hãng17T 21

17T2.2.117T 17TMô hình NGN của Alcatel17T 21

17T2.2.217T 17TMô hình NGN của Ericson17T 23

17T2.2.317T 17TMô hình NGN của Siemens 17T 24

17T2.317T 17TCấu trúc NGN17T 25

17TChương 317 T 29

17TCÁC PHẦN TỬ VÀ CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ TRONG NGN17T 29

17T3.117T 17TCấu trúc cơ bản của NGN17T 29

17T3.1.117T 17TMedia Gateway17T 30

17T3.1.217T 17TCall Server17T 30

17T3.1.317T 17TApplication Server 3017T 17T3.1.417T 17TMôi trường kiến tạo ứng dụng17T 30

17T3.217T 17TCấu trúc NGN đầy đủ17T 31

17T3.2.217T 17TMessaging server17T 32

17T3.317T 17TChức năng các phần tử trong NGN17T 32

17T3.3.117T 17TMedia Gateway (MG)17T 32

17T3.3.217T 17TMedia Server17T 35

17T3.3.317T 17TCall Server17T 37

17T3.3.417T 17TApplication Server 3917 T 17T3.3.517T 17TMôi trường kiến tạo ứng dụng17T 43

17T3.3.617T 17TMessaging Server (server tin báo)17T 46

17TChương 417 T 49

17TCÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG NGN17T 49

17T4.117T 17TGiao thức báo hiệu H.32317T 49

17T4.1.117T 17TCấu trúc và các thành phần của H.323 5017 T 17T4.1.217T 17TCác giao thức được xác định trong H.32317 T 51

17T4.1.317T 17TThiết lập và giải phóng cuộc gọi trong H.32317T 52

17T4.217T 17TGiao thức khởi tạo phiên SIP (Section Initiation Protocol)17T 53

17T4.2.117T 17TGiới thiệu17 T 53

17T4.2.217T 17TKiến trúc SIP17 T 55

17T4.2.317T 17TSo sánh SIP với H.32317T 57

17T4.317T 17TGiao thức MGCP17T 59

17T4.3.117T 17TKiến trúc và các thành phần17 T 59

17T4.3.217T 17TThiết lập cuộc gọi17T 60

17T4.3.317T 17TĐánh giá MGCP17T 61

17T4.3.417T 17TSo sánh MGCP với H.323 và SIP17T 62

17T4.417T 17TGiao thức Megaco/H.24817T 62

17T4.517T 17TGiao thức BICC17T 63

17T4.617T 17TGiao thức SIGTRAN17 T 64

17TChương 517 T 65

17TCÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH TRONG NGN 6517T

5.1.2 Mô hình tham chiếu giao thức 68

17T5.1.317T 17TĐiều khiển kết nối17T 70

17T5.1.417T 17TChất lượng dịch vụ17T 72

17T5.217T 17TCông nghệ MPLS17T 73

17T5.2.117T 17TCác thành phần cơ bản của MPLS17 T 75

17T5.2.217T 17TNguyên tắc cơ bản của MPLS17T 76

17T5.2.317T 17TMục tiêu của MPLS17 T 78

17TChương 617 T 81

17TCHUYỂN MẠCH MỀM17T 81

17T6.117T 17TVì sao cần có chuyển mạch mềm?17T 81

17T6.217T 17TCấu trúc mạng NGN và công nghệ chuyển mạch mềm17T 84

17T6.2.117T 17TCấu trúc mạng NGN17 T 84

17T6.2.217T 17TKhái niệm chuyển mạch mềm1 7T 86

17T6.2.317T 17TKiến trúc tổng quát của hệ thống chuyển mạch mềm17 T 91

17TChương 717 T 94

17TCẤU TRÚC NGN CỦA VIỆT NAM17T 94

17T7.117T 17TTổ chức mạng NGN của Việt Nam17 T 94

17T7.1.117T 17TCác mục tiêu đối với cấu trúc NGN của Việt Nam17T 94

17T7.1.217T 17TQuá trình phát triển mạng truyền dẫn17T 96

17T7.217T 17TCấu trúc NGN của Việt Nam17T 97

17T7.2.117T 17TPhân vùng lưu lượng17T 98

17T7.2.217T 17TTổ chức lớp ứng dụng & dịch vụ17T 99

17T7.2.317T 17TTổ chức lớp điều khiển17T 99

17T7.2.417T 17TTổ chức lớp truyền tải17T 100

17T7.2.517T 17TTổ chức lớp truy nhập17T 102

17T7.317T 17TĐịnh hướng phát triển NGN đến năm 2010 ở Việt Nam17T 103

17T7.3.117T 17TYêu cầu1 7T 103

17T7.3.217T 17TNguyên tắc thực hiện17T 103

7.3.3 Lộ trình chuyển đổi 104

Thuật ngữ và ữ ch viết tắt

AMG Access Gateway Controller Bộ điều khiển cổng truy nhập API Application Programming Interface Giao diện chương trình ứng

dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không

đồng bộ ADSL Asymmetric D igital S ubscriber

L ine Đường dây thuê bao số không đối xứng

BAN Broadband Access Node Nút truy nhập băng rộng

B– ISDN Broad – Integrated Service Digital

BICC Bearer Independent Call Control

Protocol Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh mang

CoS Class of Service Lớp dịch vụ

CE Consumer Electronics Mạng điện dân dụng

C++ Programming Language C++ Ngôn ngữ lập trình C++

CC Call Control Điều khiển cuộc gọi

CLP Cell Lost Priority Độ ưu tiên tổn thất tế bào

DSLAM Ditital Subcriber Line Access

Multiplex Cổng đa truy nhập đường dây thuê bao số

FR Frame Relay Công nghệ Frame Relay

FRS Frame Relay Switch Chuyển mạch Frame Relay GFC General Flow Control Điều khiển luồng chung

GSM Global Systerm Mobile Hệ thống di động toàn cầu HEC Header Error Check Kiểm tra lỗi tiêu đề

HTTP H yper Text Transfer Protocol Giao thức trao đổi thông tin của

World Wide Web

IETF Internet Engineering Task Forve Tổ chức nghiên cứu và phát

triển tiêu chuẩn mạng

IN Intelligent Network Mạng thông minh

INAP Intelligent Network Application

Part Phần ứng dụng mạng thông minh

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPoA Internet over ATM IP trên ATM

IPoS Internet over SDH IP trên SDH

ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ ISUP ISDN User Part Phần người sử dụng ISDN ITU– T International Telecommunication

Union Hiệp hội viễn thông quốc tế

LAN Local Area Network Mạng cục bộ

LDAP

LS Local System Hệ thống địa phơng

LSR Label Switch Router Thiết bị định tuyến chuyển

mạch nhã n

MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm

MCU Multipoint Control Unit Đơn vị điều khiển liên kết đa

điểm

MG Media Gateway Cổng thiết bị

MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển thiết bị

MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển MG MMG Mobile Gateway Controller Bộ điều khiển thiết bị di động MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MS Mobile Switch System Hệ thống chuyển mạch di động

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

NGS Next Generation Switch Chuyển mạch thế hệ sau

NMC Network Manegement Center Trung tâm quản lý mạng viễn

NNI Network to Network Interface Giao diện mạng mạng –

OMC Operation and Maintenance Center Trung tâm vận hành và bảo

dưỡng OTN Optical Network M ạng quang

PC Personal Computer Máy tính cá nhân

PNNI Private Network – Network

Interface Giao diện mạng cá nhân – mạng POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ thoại thông thường PSTN Public Switched Telephone

Network Mạng điện thoại công cộng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RAS Remote Access Server Server truy nhập từ xa

RMG Residential Gateway Controller Bộ điều khiển thiết bị

RTCP Real – Time Transport Control

Protocol Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực RTP Real – Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian

thực

SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp số đồng bộ

SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên

SG Signalling Gateway Gateway báo hiệu

SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SNMP Simple Network Management

Protocol Giao thức quản lý mạng đơn giản SONET Synchronous Optical Network System Hệ thống mạng quang đồng bộ SS7 Signalling System No7 Hệ thống báo hiệu số 7

SIGTRAN Signalling Transport Giao thức báo hiệu truyền tải SVC Switched Virtual Connection Kết nối chuyển mạch ảo

TCAP Transaction Capabilities

Application Part Phần ứng dụng khả năng truyền dẫn TMG Trunk Gateway Controller Bộ điều khiển cổng trung kế

UNI User - Network Interface Giao diện user và mạng

UDP User Datagram Protocol Giao thức gói dữ liệu người

dùng

VCC Vitual Chanel Connection Kết nối kênh ảo

VCI Virtual Chanel Identifier Nhận dạng kênh ảo

VoIP Voice over IP Thoại qua IP

VP Virtual Path

VPC Virtual Path Connection Kết nối luồng ảo

VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo

VTOA Voice and Telephone over ATM Âm thanh và điện thoại qua

M l ục ục các hình vẽ, đồ thị

H ình 2.1 Xu hướng phát triển mạng và d v ịch ụ 20

Hình 2.2 Xu hướng phát triển mạng và dịch vụ 21

Hình 2.3 Mô hình NGN của Alcatel 21

Hình 4 ác th nh phần c m2 C à ủa ạng thế hệ sau (Mô ình h của Alcatel) 22

H ình 2.5 Cấu trúc NGN của Ericsson 23

H ình 2.6 Cấu trúc NGN (m ình ủa Siemens) 24 ô h c H ình 2.7 Cấu trúc NGN 25

H ình 3.1 Cấu trúc NGN cơ ản 30 b H ình 3.2 Cấu trúc NGN đầy đủ 31

H ình 4.1 Cấu trúc và c ành ác th phần H.323 50

H ình 4.2 Chồng giao thức H.323 52

H ình 4.3 Kiến trúc SIP 55

H ình 4.4 Quan hệ ữa MG v MGC 60 gi à H ình 4.5 Thiết ập cuộc gọi 61 l H ình 4.6 Sigtran Protocol Stack 64

H ình 5.1 Cấu trúc ế ào ATM 68 t b Hình 5.2 M ình tham chiếu giao thức 69 ô h H ình 5.3 Kết ối n ATM 70

H ình 5.4 Bộ định tuyếnMPLS 77

Hình 5.5 Bộ định tuyến biên MPLS 77

Hình 5.6 Nguyên tắc hoạt động của MPLS 78

H ình 6.1 Cấu trúc NGN 84

H ình 6.2 Kiến trúc ệ thống chuyển m h ạch ềm m 91

H ình 7.1 Cấu trúc NGN 97

Hình 7.2 Cấu hình kết nối lớp điều khiển và ứng dụng 100

H ình 7.3 Cấu h mình ạng truyền t ải 101

Hình 7.4 Kết ối n PSTN NGN 105–

Lời nói đầu

Cùng với s ự phát triển c xã hủa ội và công nghệ, nhu cầu v ề thông tin li n lạcê

c ủa con người ngày càng tăng, lúc đầu chỉ là những dịch v thoại với khả ụ

năng đáp ứng ạn chế và giá thành dịch v h ụ cao, sau đó là s phự át triển c c ủa ác

d v ịch ụ truyền s ố liệu và đặc biệt là Internet Ngày nay thế giới đang bước vào kỷ nguyên thông tin với s bùng n c hàng ự ổ ủa loạt các phương thức thông tin liên lạc Biểu hiện đầu tiên của xa lộ thông tin là Internet, sự phát triển của

nó là minh hoạ sinh động cho những động thái hướng tới xã hội thông tin Nền tảng cho xã hội thông tin chính là sự phát triển cao của các dịch vụ viễn thông Mềm dẻo, linh hoạt và gần gũi với người sử dụng là mục tiêu hướng tới của c dác ịch v viụ ễn thông Nhiều loại hình dịch vụ viễn thông mới đã ra đời đáp ứng nhu cầu thông tin ngày càng cao của khách hàng

Nhu cầu ngày càng cao về ác ịch ụ th ng tin li n lạc đã gây một áp lực ất c d v ô ê r lớn cho ác mạng viễn thông cũ, phải đảm bảo truyền tải thông tin tốc độ cao c với giá thành hạ Việc chuyển đổi từ công nghệ tương tự sang công nghệ số

đã đem lại một ộ b mặt mới cho mạng viễn thông Tuy nhiên, những loại hình dịch vụ trên luôn đòi hỏi nhà khai thác phải đầu tư nghiên cứu những công nghệ viễn thông mới ở cả lĩnh vực mạng và chế tạo thiết bị Cùng ới s ph v ự áttriển, nhu cầu v s ề ự thống ất ữa ác ịch ụ thời nh gi c d v gian thực và c d v ác ịch ụtruyền s ố liệu không thời gian thực ảy n sinh v khi khả ăà n ng v công ngh ề ệcho phép ì s th ự thống nhất v c s hề ơ ở ạ ầng t mạng này được thi lết ập Thể ện hi

điều này chính là việc chuyển dịch giữa công nghệ thế hệ cũ (chuyển mạch kênh) sang dần công nghệ thế hệ mới (chuyển mạch gói), điều đó không chỉ diễn ra trong hạ tầng cơ sở thông tin mà còn diễn ra trong các công ty khai thác dịch vụ, trong cách tiếp cận của các nhà khai thác thế hệ mới khi cung cấp dịch vụ cho khách hàng

Khái niệm NGN (Next Generation Network – mạng thế ệ h sau) được đưa ra

t ý ừ tưởng phát triển một mạng mạng viễn thông hội t ụ được ất ả t c c d ác ịch

v ụthông tin hiện có và phát triển c d v mác ịch ụ ới Khái niệm này đã được các hãng cung cấp thiết bị và các nhà khai thác đưa ra từ cuối những năm 90 của thế kỷ này Hiện nay các nước và c t ác ổ chức ễn th ng h vi ô àng đầu vẫn ang đtiếp tục nghiên cứu để đưa ra các chuẩnchung cho NGN

Luận văn này xin được đưa ra một cái nh tìn ổng quát về NGN v ự phát triển à s NGN Viở ệt Nam, nội dung chính của luận văn được chia thành 7 chương:

 Chương 1: Giới thiệu v ề NGN, so sánh ới v PSTN

 Chương 2 C: ấu trúc, t chức ổ NGN

 Chương 3 Cá: c phần t và ử chức năng các ần t ph ử trong NGN

 Chương 4 C : ác giao thức b hiáo ệu trong NGN

 Chương 5 Cô: ng nghệ chuyển mạch trong NGN

 Chương 6 Chuy: ển mạch mềm

 Chương 7: Cấu trúc NGN của Việt Nam

Chương 1

GI ỚI THI ỆU VỀ NGN, SO SÁNH VỚI PSTN

1.1 Khái m niệ NGN

Khái niệm NGN (Mạng thế hệ sau) xuất hiện vào cuối những năm 90 của th ế

k 19 ỷ đ đápể ứng với một số vấn đề nổi lên trong viễn thông như: cạnh tranh

mở giữa những nhà khai thác trên toàn cầu trên cơ sở bãi bỏ những quy định lạc hậu về thị trường, bùng nổ ưl u lượng thông tin số, ví dụ như gia tăng sử dụng internet, nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng đối với các dịch vụ

đa truyền thông mới, và sự gia tăng nhu cầu của người sử dụng di động Nó là khái niệm mới được các nhà thiết kế mạng sử dụng cho việc minh hoạ quan

điểm của họ ối với mạng viễn thông tươđ ng lai

Tại thời iểm đ đầu tiên trong chu kỳ nghiên cứu trong năm 2000, khái niệm NGN vẫn còn rất “mờ” Các quan điểm khác nhau về NGN được biểu diễn bởi các nhóm nghiên cứu, các nhà khai thác, nhà sản xuất, và nhà cung cấp dịch vụ tại các cuộc hội thảo, và mong muốn tiến đến một hiểu biết chung về NGN và thiết lập tiêu chuẩn cho NGN Đó là nguyên nhân vì sao ITU đã quyết định bắt ầu tiến trình tiêu chuẩn hoá về NGN theo mô hình dự án do đnhóm nghiên cứu 13 chuẩn bị Tại cuộc họp của SG13 (Study Group 13) vào tháng 1/2002, vấn đề NGN lại một lần nữa được ề cập ến, tập trung vào đ đmối quan hệ giữa cơ sở hạ tầng thông tin toàn cầu và NGN Và cùng thời

điểm, Viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu cũng thành lập nhóm nghiên cứu NGN với nhiệm vụ phải đề xuất chiến lược chuẩn hoá của họ trong lĩnh vực NGN

ITU-T đã mở đường cho việc chuẩn hoá thế hệ sau của các mạng trong Dự án

khuyến nghị Tuy nhiên, những vấn đề thực hiện không nằm trong phạm vi GII Do đó các khuyến nghị GII phải được thực hiện theo các đặc tính kỹ thuật bổ sung và hướng dẫn về vấn đề thực hiện Đây vai trò của Dự án ITU mới về NGN Mục tiêu lớn của dự án NGN là hỗ trợ vấn đề hội tụ giữa mạng

và dịch vụ Thoả thuận chung là NGN phải được nhìn nhận như vấn đề thực hiện cụ thể các khái niệm của GII Hơn nữa, nhu cầu rõ ràng từ thị trường đối với các tiêu chuẩn ngắn hạn trong lĩnh vực NGN đã được xác nhận và dẫn tới

đề xuất 2004 là thời hạn chiến lược để chuẩn bị các Kiến nghị đầu tiên về NGN

Có thể định nghĩa một cách khái quát mạng NGN như sau: Mạng viễn thông thế hệ sau là một mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ gói

để có thể triển khai nhanh chóng các loại hình dịch vụ khác nhau dựa trên sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di ộng.đ

Đặc iểm quan trọng của mạng NGN là cấu trúc phân lớp theo chức năđ ng và phân tán các tiềm năng (intelligence) trên mạng Chính điều này đã làm cho mạng mềm hoá (programmable network) và sử dụng rộng rãi các giao diện

mở API để kiến tạo các dịch vụ mà không phụ thuộc nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng

1.2 Những đặc đ ểm ơ ản i c b c ủa NGN

Thuật ngữ NGN nói chung được dùng để đưa ra một tên gọi cho các thay đổi

về hạ tầng cung cấp dịch vụ đã được khởi xướng ở lĩnh vực viễn thông và công nghệ IT

Mạng thế hệ sau (NGN) là mạng trên cơ sở mạng gói có khả năng cung cấp dịch vụ kể cả dịch vụ viễn thông và có thể sử dụng dải băng tần rộng đa kênh,

cơ hội cho người sử dụng truy cập không hạn chế tới các nhà cung cấp dịch

vụ khác Mạng hỗ trợ tính linh hoạt phổ biến cho phép cung cấp chắc chắn và rộng rãi các dịch vụ cho người sử dụng

NGN có những đặc điểm cơ bản nổi bật như sau:

đa truyền thông)

- Khả ă n ng truyền dẫn dải rộng có QoS trong suốt ừ đầu cuối t đến đầucuối

- Khả ă n ng kết nối với c mác ạng đã có ôth ng qua các giao diện mở

- Truy cập không hạn chế đối với người sử dụng tới các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau

- Nhiều hệ thống nhận dạng có thể được giải quyết cho các địa chỉ IP nhằm mục đích định tuyến trong các mạng IP

- Các đặc điểm dịch vụ hợp nhất cho các dịch vụ cùng loại theo nhận thức của người sử dụng

- Hội tụ các dịch vụ giữa cố định/di động

- Độc lập các chức năng liên quan tới dịch vụ ớiv các công nghệ truyền dẫn cơ bản

- Tuân theo tất cả các qui định nh ư thông tin khẩn cấp và an ninh/riêng

tư, …

1.3 C ác khả ăng của NGN n

NGN cung cấp các khả năng (hạ tầng, giao thức, ) để tạo… lập, triển khai và quản lý tất cả các loại dịch vụ có thể (đã biết hoặc chưa biết) Nó bao gồm các dịch vụ sử dụng tất cả các phương thức truyền thông (nghe, nhìn, nghe-nhìn), với tất cả các loại hệ thống mã hoá và dịch vụ số liệu, đàm thoại, unicast, multi-cast và broadcast (quảng bá), truyền thông điệp, dịch vụ truyền tải số liệu đơn giản, thời gian thực và không thời gian thực Các dịch vụ có độ rộng băng tần biến đổi từ một vài kbit/giây tới hàng trăm Mbit/giây, truyền đảm bảo hoặc không đảm bảo Trong NGN, có một điểm cần nhấn mạnh về tuỳ biến dịch vụ do các nhà cung cấp dịch vụ đưa ra khi một số nhà cung cấp đề nghị khách hàng khả năng tuỳ biến các dịch vụ của chính họ NGN sẽ bao gồm dịch vụ liên quan tới API (các giao diện chương trình ứng dụng) để hỗ trợ việc tạo, cung cấp và quản lý các dịch vụ

Một trong số các đặc điểm chính của NGN là phân tách dịch vụ và mạng, cho phép chúng được cung cấp riêng rẽ và phát triển độc lập Do đó, trong các cấu trúc NGN đề xuất, có sự phân tách rõ ràng giữa các chức năng cho dịch vụ với các chức năng cho truyền tải NGN cho phép cung cấp cả hai dịch vụ hiện

có và dịch vụ mới độc lập với mạng và hình thức truy cập sử dụng

Trong NGN, tập hợp chức năng kiểm soát chính sách, phiên, truyền thông, nguồn, chuyển giao dịch vụ, an ninh, … có thể được phân chia qua kết cấu hạ tầng, kể cả mạng hiện có và mạng mới Khi được phân chia thực tế, chúng liên lạc qua các giao diện mở Dẫn tới việc nhận dạng các điểm tham chiếu là vấn đề quan trọng của NGN Các giao thức mới đang được chuẩn hoá để

các mạng hiện có như PSTN, ISDN và GSM được cung cấp bởi các thiế ịt b được gọi là Gateways.

C ác thiết ị đầu cuối k b ết nối với NGN sẽ có bộ điện thoại tương tự, máy fax,

bộ ISDN, điện thoại di động kỹ thuật số (cellular mobile phone), các thiết bị đầu cuối GPRS, đầu cuối SIP, điện thoại Ethernet qua PC, hộp kỹ thuật số, modem cáp, …

Hiện tại, các dịch vụ tương tự cũng được đưa ra cho người sử dụng kể cả mạng kết nối cố định và mạng di động Tuy nhiên, vẫn cần phải cân nhắc các khách hàng khác nhau, các định dạng dịch vụ khác nhau và không tương thích giữa các dịch vụ khác nhau Một đặc điểm lớn của NGN là khả năng di động linh hoạt, khả năng này cho phép cung cấp ổn định các dịch vụ cho người sử dụng, nghĩa là người sử dụng được coi là một cá thể đơn khi họ sử dụng các công nghệ truy cập khác nhau bất kể chúng là gì

1.4 So sánh NGN v PSTN à

Điện thoại truyền thống – Mạng iện thoại công cộng (Public Switched đTelephone Network – PSTN) là mạng truyền thông dựa trên nền tảng kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching) Chuyển mạch kênh là phương pháp truyền thông trong đó một kênh truyền dẫn dành riêng được thiết lập giữa hai thiết bị đầu cuối thông qua một hay nhiều nút chuyển mạch trung gian Dòng thông tin truyền trên kênh này là dòng bit truyền liên tục theo thời gian Băng thông của kênh dành riêng được đảm bảo và cố định trong quá trình liên lạc (64Kbps đối với mạng điện thoại PSTN), và độ trễ thông tin là rất nhỏ chỉ cỡ thời gian truyền thông tin trên kênh (propagation time)

Mạng thế hệ sau (Next Generation Network NGN) có thể được hiểu là – mạng dựa trên mạng chuyển mạch gói (Packet Switching Network) n i mà ơ

mạch và cổng) được phân biệt một cách logic và vật lý (physical) theo khả năng điều khiển thông minh dịch vụ hoặc cuộc gọi Khả năng iều khiển đthông minh này thường hỗ trợ cho tất cả các loại hình dịch vụ trên mạng truyền thông chuyển mạch gói, bao gồm mọi dịch vụ từ các dịch vụ thoại cơbản (basic voice telephony services) đến các dịch vụ dữ liệu, hình ảnh, đa phương tiện, băng rộng tiến tiến (advanced broadband), và các ứng dụng quản

lý – management application, nó có thể được hiểu là một kiểu khác của dịch

vụ mà NGN cung cấp

Đặc iểm mạng chuyển mạch gói đ là sử dụng hệ thống lưu trữ rồi truyền (store-and forward system) tại các nút mạng Thông tin được chia thành các -phần nhỏ (gọi là gói), mỗi gói được thêm các thông tin điều khiển cần thiết cho quá trình truyền như là ịa chỉ n i gửi, ịa chỉ n i nhận, … Các gói thông đ ơ đ ơtin đến nút mạng được xử lý và lưu trữ trong một thời gian nhất ịnh rồi mớiđ

được truyền đến nút tiếp theo sao cho việc sử dụng kênh có hiệu quả cao nhất Trong mạng chuyển mạch gói không có kênh dành riêng nào được thiết lập, băng thông của kênh logic giữa hai thiết bị đầu cuối thường không cố định, và

độ trễ thông tin lớn h n mạơ ng chuyển mạch kênh Tuy nhiên nhờ sử dụng một

số giao thức mới kết hợp với chồng giao thức TCP/IP cho phép chúng ta thực hiện các cuộc gọi qua mạng chuyển mạch gói ưu việt hơn hẳn so với điện thoại truyền thống

Nói chung c ng nghệ chuyển mô ạch kênh c ưu điểm lớn nhất là thời ó gian trễtrong truyền ôth ng tin là r nhất ỏ, do đó thích ợp cho việc truyền dẫn yêu cầu h thời gian thực, tuy nhi n khả ăê n ng đáp ứng nhu cầu về ư l u lượng thông tin cao của chuyển mạch kênh là hạn chế Cùng với nhu cầu v ề thông tin ngày càng cao thì mạng chuyển mạch kênh ngày càng cho thấy những hạn chế của

càng được hoàn thiện hơn cả ề chất lượng và ô v độ trễ th ng tin để có thể đápứng được c ác nhu cầu truyền d ẫn thời gian thực Như thế ta c thể thấy s ó ự ra đời và phát triển c ủa NGN l đ ều t yà i ất ếu

Chương 2

CẤU TRÚC, TỔ CHỨC MẠNG NGN

Hiện nay mạng thế hệ sau vẫn đang trong qu trìn tiếp tục được hoàn thiện á h

và chuẩn á Mho ạng thông tin thế hệ sau (NGN) có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng

và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động

Từ các tài liệu về cấu trúc mạng thế hệ sau c m s hãngủa ột ố , do các tổ chức viễn thông nghiên cứu đề xuất và từ tình hình hiện tại và xu thế phát triển mạng của các nhà khai thác viễn thông trên thế giới, có thể thấy rằng mạng thế hệ sau được tổ chức xây dựng theo nguyên tắc và cấu trúc như sau:

2.1 Nguyên tắc tổ chức mạng NGN

Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau y: đâ

 Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú

đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện

 Mạng có cấu trúc đơn giản

 Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng l ới và giảm thiểu chi phí ưkhai thác và bảo dưỡng

 Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới

 Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh

 Việc tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lý và nhu cầu phát triển dịch vụ, không tổ chức theo ịa bàn hành chính mà tổ đ

Các nhu cầu cung cấp các dịch vụ viễn thông hiện nay và các loại dịch vụ viễn thông thế hệ sau ợc chia thành các nhóm bao gồm: đư

• Các dịch vụ cơ bản

• Các dịch vụ giá trị gia tăng

• Các dịch vụ truyền số liệu, Internet và công nghệ thông tin

• Đa phương tiện

Xu hướng tổ chức mạng có cấu trúc đơn giản, giảm số cấp chuyển mạch và chuyển tiếp truyền dẫn nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí khai thác và bảo dưỡng

Trên cơ sở nguyên tắc tổ chức như vậy, các ph ng thức xây dựng, phát triển ươmạng thế hệ sau NGN có thể chia thành hai khuynh hướng như sau:

1) Phát triển các dịch vụ mới trên cơ sở mạng hiện tại tiến tới phát triển mạng NGN (Hình 2.1)

Đây là xu hướng đối với những nơi có:

- Mạng viễn thông đã và đang phát triển hiện đại hoá

- Các dịch vụ hiện tại đã phát triển trên cơ sở mạng hiện có

- Có các nhu cầu phát triển các dịch vụ mới

Mạng NGN được phát triển theo nhu cầu dịch vụ trên cơ sở mạng hiện tại

2) Xây dựng mới mạng NGN (Hình 2.2):

- Mạng NGN được xây dựng với nhiệm vụ trước mắt là ảm bảo các đnhu cầu về dịch vụ mạng hiện nay

- Tiến tới phát triển các nhu cầu về dịch vụ mới

- Các dịch vụ mới được triển khai trên mạng NGN

Đây là xu hướng phát triển của những n i có mạng viễn thông chơ ưa

được hiện ại hoá, các nhu cầu chủ yếu là các dịch vụ viễn thông cđ ơbản hiện tại, nhu cầu dịch vụ mới chưa có nhiều Con đường phát triển

là xây dựng mới tiến thẳng đến mạng NGN

2.2 Mô hình tổ chức mạng NGN của một số hãng

2.2.1 Mô hình NGN của Alcatel

Mô hình mạng thế hệ sau của Alcatel ồm c l nh g ác ớp ư sau:

- Lớp truy nhập và truyền tải

- Lớp trung gian

- Lớp điều khiển

- Lớp dịch vụ mạng

2.2.2 Mô h ình NGN của Erics on

Mạng thế hệ sau của Ericsson được phân thành 3 lớp, đó là:

- Lớp dịch vụ/điều khiển bao gồm các server có chức năng điều khiển các cuộc gọi PSTN/ISDN và số liệu, cung cấp các dịch vụ mạng thông minh IN, mu timedia thời gian thực, …l

- Lớp kết nối xử lý các thông tin người sử dụng, chuyển mạch và định tuyến lưu lượng hay còn gọi là lớp vận chuyển

- Lớp truy nhập đảm bảo khả năng truy nhập của thuê bao từ các mạng

2.2.3 Mô h ình NGN của Si eme ns

Giải pháp mạng NGN của Siemens dựa trên cấu trúc phân tán, xoá đi khoảng cách giữa mạng PSTN và mạng số liệu Mô hình NGN của Siemens gồm 3 lớp:

- Truy nhập

- Truyền tải

- Điều khiển

2.3 Cấu trúc NGN

Cho đến nay, NGN vẫn là một kiến trúc đang tiếp tục được ITU chuẩn hoá,

do đó vẫn chưa có khuyến nghị chính thức cho NGN Giải pháp cho các mạng NGN hiện nay thường do các hãng cung cấp thiết bị tự xây dựng dựa trên một

số nguyên tắc chung

Nhìn chung từ các các mô hình này, cấu trúc mạng viễn thông thế hệ sau có

đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng sau:

• Lớp truy nhập (Access)

• Lớp truyền tải (Transport/ Core)

• Lớp điều khiển (Control)

• Lớp dịch v (ụ Application)

• Lớp quản lý (Management)

+ Truy nhập vô tuyến cố định

o Hữu tuyến (wire):

+ Cáp đồng+ Cáp quang

Lớp truy nhập bao gồm các thiết bị truy nhập cung cấp các cổng kết nối với các thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vô tuyến Các thiết bị truy nhập có thể cung cấp các loại cổng truy nhập cho các loại thuê bao sau: POST, VOIP, IP, FR, X.25, ATM, xDSL, di động, …

 Lớp truyền tải (Transport/Core ):

o Truyền dẫn: quang SDH, WDM

o Chuyển mạch: ATM/IP

Lớp truyền tải bao gồm các nút chuyển mạch (ATM+IP) và các hệ thống truyền dẫn thực hiện chức n ng chuyển mạch, ă định tuyến các cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển thuộc lớp iều khiển.đ

 Lớp điều khiển (C ontrol):

Hiện nay đang rất phức tạp, khả năng tương thích giữa các thiết bị của các hãng là vấn đề cần quan tâm

Các giao thức, giao diện, báo hiệu điều khiển kết nối rất đa dạng và còn đang tiếp tục phát triển, chưa được chuẩn hoá nên rất phức tạp Cần có thời gian theo dõi, xem xét và cần đặc biệt quan tâm đến tính tương thích của các loại giao diện, giao thức, báo hiệu khi lựa chọn thiết bị mới

Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển (Call controller) kết nối cuộc gọi giữa các thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị chuyển mạch (ATM+IP) của lớp truyền tải và các thiết bị truy nhập của lớp truy nhập Lớp điều khiển có chức năng kết nối cuộc gọi thuê bao với lớp ứng dụng, dịch vụ Các chức năng nh ư quản lý, chăm sóc khách hàng, tính cước cũng được tích hợp trong lớp điều khiển

 L d ớp ịch ụ v (Application) :

Lớp dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ mạng thông minh (Intelligent Network – IN), ịch ụ trả tiền trước, dịch vụ giá trị d v gia tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển, Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API Nhờ giao diện mở này mà các nhà cung cấp dịch

vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng

Trong môi trường phát triển cạnh tranh thì sẽ có rất nhiều thành phầntham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng dịch vụ

 Lớp Quản lý (Management):

Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên Các chức năng quản lýđược chú trọng là:

o Quản lý mạng

o Quản lý dịch vụ

o Quản lý kinh doanh

sử dụng các giao thức kế thừa (Q.931, GSM04.08,…) đều được hỗ trợ.

3.1 C ấu trúc c b ơ ản c ủa NGN

Cấu trúc cơ bản được xác định bao gồm các phần tử mạng cần thiết cho việc cung cấp các dịch vụ thoại truyền thống

3.1.1 Media Gate way

Media gateway cung cấp phương th k nối từ mạng truy nhập tới mạng gói ức ếtNGN Gateway media hoàn thành các giao thức điều khiển mang và chứa các kết cuối mang Nó cũng chứa các thiết bị thao tác media như bộ dịch mã hoá,

bộ khử tiếng vọng hay bộ gửi tone

3.1.2 Call Server

Call server cung cấp chức năng điều khiển cuộc gọi theo mô hình cuộc gọi, quá trình báo hiệu và nó cũng cung cấp việc điều khiển Media gateway Nó cũng phải cung cấp các giao diện (giao diện chuẩn hay giao diện API mở về phía server) ứng dụng để điều khiển dịch vụ

3.1.3 Application Server

Application Server trong mạng NGN là sự phát triển của Application Server trên nền tảng Web có thể thực hiện các dịch vụ điều khiển Call server Do đó, Application Server có thể hiểu như một nền IT đóng vai trò IN-SCF mở rộng các chức năng của chúng để kiểm soát các mô hình hoạt động (scenarios) mạng mới

3.1.4 Mô i trường ến ạo ứng ụng ki t d

Môi trường kiến tạo ứng dụng sẽ hỗ trợ đầy đủ việc xây dựng chu trình sống của một dịch vụ hay ứng dụng chạy trên server ứng dụng qua tất cả các giai đoạn của nó như phân tích các yêu cầu, kiến tạo ứng dụng, kiểm tra tính khả thi, triển khai ứng dụng, cung cấp hoạt động ứng dụng và cuối cùng là xoá bỏ ứng dụng

3.2 C ấu trúc NGN đầy đủ

Cấu trúc đầy đủ hơn được thể hiện ở hình 2 cho việc cung cấp các ứng dụng 3nâng cao mới với đặc điểm tương tác media và các chức năng nhắn tin Hai thực thể mạng thêm vào được xác định trong cấu trúc NGN đầy đủ

3.2.1 Media server

Media server sẽ cung cấp các chức năng cho phép tương tác giữa các bên gọi

và các ứng dụng qua các thiết bị thoại như nó có thể trả lời cuộc gọi và phát thông báo, đọc thư điện tử bằng cách tổng hợp giọng nói, cung cấp đầu ra tới

các ứng dụng từ các lệnh DTMF hay lệnh bằng giọng nói bằng cách sử dụng công nghệ nhận dạng giọng nói.

 Hỗ trợ quay số một giai đoạn hay “overlapping dialing” hay

“overlapping receiving”, cách này được dùng để chèn tất cả các số trong một giai đoạn duy nhất mà không đợi tone Ví dụ, người dùng quay số đích (0110220499), trong đó 011022 nhận dạng trung kế, trong khi 0499 nhận dạng thiết bị kết cuối đích (đây là các số tập hợp qua các tone DTMF trong trường hợp quay số hai giai đoạn)

 Tập hợp dữ liệu cho việc tính cước và hệ thống chăm sóc khách hàng (khả năng cung cấp hồ sơ/snapshots cuộc gọi cả trong thời gian thực và không phải thời gian thực, trạng thái) hay phát hiện ngưỡng dữ liệu nếu yêu cầu Nó bao gồm báo cáo dữ liệu do yêu cầu hay các sự kiện yêu

cầu tới Call server (bao gồm việc cung cấp nội dung thông tin, như

“lawful interception”)

 Các báo cáo cảnh báo (các sự kiện bất bình thường như tràn tải và tắc nghẽn lưu lượng sẽ được báo cáo tới call server để khởi đầu lọc hay

“call gapping” và nền quản lý tới nhà quản lý cảnh báo)

 Media gateway sẽ tạo các tone (bận, không trả lời) và tạo, phát hiện các tín hiệu DTMF

 “Internal switching” (ánh xạ của các dòng chuyển mạch gói đến trên chuyển mạch kênh và…, lưu ý rằng nó khác với việc dịch địa chỉ, việc này được thực hiện bởi call server)

 Cách giải quyết dòng dữ liệu (điều khiển lưu lượng: tốc độ đỉnh tế bào, tốc độ trung bình tế bào, … trong ATM, lớp QoS và quản lý quyền ưu tiên cho Diffserver hay RSVP trong IP)

 Hỗ trợ các giao thức định đường chính: OSPF, IS-IS, BGP

 Vì các giải pháp VoIP được hỗ trợ ở đây, media gateway sẽ hỗ trợ mở rộng giao thức của BGP, OSPF, IS-IS và RSVP để hỗ trợ MPLS Trong thực tế, NGN sẽ tập trung ngày càng nhiều vào việc cung cấp chất lượng cao, dung lượng, tính sẵn sàng và độ tin cậy Địa chỉ MPLS cần thiết và có một số lợi ích: hỗ trợ đa dịch vụ, trễ chuyển gói IP thấp, dễ dàng quản lý và hỗ trợ QoS mà hiện nay IP không thể hỗ trợ được Trong mô hình hoạt động này, media gateway sẽ hỗ trợ chức năng LSR (Label Switch Routing) cho các chuẩn MPLS

 Hỗ trợ các chức năng O&M chính như cấu hình, việc giám sát

 Media gateway có thể tạo chức năng gateway báo hiệu khi báo hiệu cuộc gọi được media gateway nhận và không thích hợp với gateway này phải truyền tới call server

 Media gateway sau đó có thể cung cấp các đầu cuối như Q.931 cho cả phía PSTN và (qua Q.921) và phía call server (trên “lớp tương thích người dùng ISDN”/STCP/IP) Lưu ý rằng SIP và H.248 có thể được sử dụng để truyền dữ liệu kênh D ISDN thích hợp cho điều khiển cuộc gọi

 Quá trình chuyển đổi giữa các kiểu đầu cuối khác nhau (các đầu cuối H.310 trên B-ISDN, H.320 đầu cuối trên N ISDN, đầu cuối H.321 trên -B-ISDN, các đầu cuối H.322

2) Các tính năng định hướng H.323

Chuyển đổi mã bao gồm:

 Chuyển đổi giữa các định dạng truyền cho audio, video và các dòng dữ liệu (như H.225 tới/từ H.221, chuyển đổi từ các kênh mang từ phía PSTN trong dòng RTP)

 Truyền giữa các thủ tục truyền thông (như H.245 tới/từ H.242), thiết lập cuộc gọi và giải phóng hỗ trợ PSTN (đệm gói, chuyển tới Call server)

3) Các tính ă n ng định ướng h SIP

Chuyển đổi mã bao gồm:

 Truyền giữa định dạng truyền cho audio, video và dòng dữ liệu Ví dụ như lưu ý đến các bản tin giao thức SIP từ/đến H.221 chuyển đổi từ các kênh mang từ phía PSTN trong RTP Cả phía Q.931 (REGISTER/SUBCRIBE/INFO/ ) sẽ được cân nhắc

 Truyền giữa các sản phẩm truyền thông (như SDP từ/đến H.242), các thủ tục thiết lập cuộc gọi và giải phóng hỗ trợ cho PSTN (đệm gói, chuyển đến Call server)

 Chấp nhận các đặc điểm kỹ thuật giao thức SIP (RFC.2543)

 Chấp nhận các đặc điểm kỹ thuật giao thức SIP(RFC.2327)

3.3.1.2 Các giao diện

• Giao diện cho Call server trên nền chủ-tớ (như SIP, H.248) Giao diện MG-CS có thể không được chuẩn hoá mặc dù độc lập mang/điều khiển yêu cầu nó

• Đầu cuối giao thức truyền dẫn (như dòng IP và ATM) bao gồm điều khiển truyền dẫn trên mạch gói

3.3.2 Media Server

Các server phương tiện nên cung cấp các chức năng cho phép các tương tác giữa chủ gọi và các ứng dụng thông qua các thiết bị điện thoại, thí dụ nó có thể trả lời cuộc gọi và cấp thông báo hoặc đọc thư bằng tổng hợp thoại và cung cấp đầu vào tới các ứng dụng từ các lệnh DTMF hoặc các lệnh thoại nhờ

sử dụng công nghệ nhận dạng tiếng nói

Hai chức năng chính có thể được phân biệt:

• Các chức năng tài nguyên phương tiện như: tách tone, các chức năng tổng hợp thoại, phương tiện nhận dạng tiếng nói, …

• Các chức năng điều khiển phương tiện mà cung cấp các chức năng điều khiển qua các tài nguyên phương tiện (thí dụ, nhắc, ghi bản tin, …) tới các công nghệ không kể đến các ứng dụng được sử dụng trên các tài nguyên phương tiện

3.3.2.1 Các chức ăng của Media Server n

1) Các chức năng bắt buộc

 Biểu thị thoại

 Ghi thoại

 Tách tone (cho server phương tiện)

 Phát tone (server phương tiện)

 Cầu hội nghị

 Phân nhánh chuỗi phương tiện

 Chuyển mạch chuỗi phương tiện

 Loại bỏ vọng

 Giao diện lập trình được

 Cung cấp các chức năng đồng bộ (cho các ứng dụng đơn giản)

 Cung cấp các chức năng không đồng bộ (nhiều ứng dụng tinh vi)

 Hiểu ngôn ngữ tự nhiên

 Các chức năng UA bản tin, thí dụ: để truyền tải tin báo được ghi tới server bản tin hoặc cố gắng và thể hiện bản tin được ghi trong server bản tin

 Dịch phương tiện, thí dụ để dịch khuôn dạng bản tin, thí dụ không được cung cấp bởi các bộ mã hoá và giải mã tài nguyên

3.3.2.2 Các giao diện ủa edia server c m

Các server phương tiện nên cung cấp các giao diện tới:

• Các thiết bị người sử dụng đầu cuối

dụ giải quyết chất lượng dịch vụ mang tính cá nhân, các cách giải quyết, …)Các server đa cuộc gọi có thể cùng hoạt động để điều khiển cuộc gọi đơn.Các thí dụ của các server cuộc gọi là các trạm cuộc gọi, các chuyển mạch mềm, SIP Proxy Server và Gatekeeper H.323

3.3.3.1 Các chức ăng của Call Server n

1) Chức năng chung:

 Cung cấp các giao thức chuẩn tới mức gateway phương tiện

 Cung cấp các giao thức tới mức server ứng dụng

2) Chức ăng x n ác thực và bảo ật m

Cung cấp cho đăng ký đầu cuối (bao gồm xác thực và sự cấp phép)

3) Chức ă n ng i khi đ ều ển cuộc ọi g

 Điều khiển cuộc gọi cơ bản

 Định tuyến cuộc gọi

 Các bản định tuyến theo kế hoạch đánh số để nhận thông tin từ các nhà khai thác khác (thí dụ thông qua giao thức TRIP)

 Xử lý báo hiệu cuộc gọi (SIP, H.323, ISUP, MGCP, … )

 Điều khiển cuộc gọi ba bên

 Kích hoạt và không kích hoạt các trigger tĩnh và động

 Tán thành và khai báo sự kiện tĩnh và động

 Thiết lập cuộc gọi ba bên

 Các dịch vụ lớp

4) Chức ăng lập trình n

 Các giao diện lập trình (mà các đặc điểm sẽ được lập trình)

 Cung cấp tới các giao diện lập trình ứng dụng chuẩn, mở và các giao thức chuẩn, mở hướng về mức server ứng dụng (để có khả năng tới tất

cả các người sử dụng mạng, không kể đến phương tiện truy cập của chúng)