Tìm hiểu khái quát mạng NGN

HỌC VIỆN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA QUỐC TẾ VÀ ĐẠO TẠO SAU ĐẠI HỌC ஜ ஜ ஜ ஜ ஜ ஜ ஜ BÁO CÁO MÔN HỌC MẠNG MÁY TÍNH Tiểu luận: Tìm hiểu khái quát mạng NGN GVHD: TS. Phạm Thế Quế Học viên: Nguyễn Trung Hải Đỗ Văn Vinh Nguyễn Anh Đức Lê Hồng Việt Nguyễn Trung Hiếu Trần Anh Thư Lớp : CH09ĐT4 HÀ NỘI, 2009 Mục lục 3 PHẦN 1 6 KHÁI QUÁT VỀ MẠNG NGN 6 1.1. Quá trình phát triển dẫn đến sự ra đời mạng NGN 6 1.1.1.Hiện trạng viễn thông 6 1.1.2.Những hạn chế của mạng Viễn thông hiện tại 7 1.1.3. Động cơ xuất hiện mạng thế hệ mới 7 1.2. Khái niệm về NGN 8 1.2.1.Định nghĩa 8 1.2.2.Đặc điểm của mạng NGN 8 Sự hội tụ giữa các mạng 9 PHẦN 2 10 CẤU TRÚC MẠNG NGN 10 2.1. Cấu trúc phân lớp 10 2.1.1. Mô hình phân lớp 10 2.1.2.Phân tích 11 2.1.2.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập 11 2.1.2.2 Lớp truyền thông 12 2.1.2.3 Lớp điều khiển 12 2.1.2.4 Lớp ứng dụng 12 2.1.2.5 Lớp quản lý 12 2.2. Cấu trúc vật lý 12 2.2.1. Cấu trúc vật lý 12 Cấu trúc mạng NGN 13 2.2.2.Các thành phần chính 14 2.2.2.1. Media Gateway (MG) 15 2.2.2.2 Media Gateway Controller (MGC) 15 2.2.2.3 Signalling Gateway (SG) 15 2.2.2.4. Media Server(MS) 15 2.2.2.5. Application Server/Feature Server(AS/FS) 16 PHẦN 3 17 CÁC CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN TRONG NGN 17 3.1 Xu hướng phát triển các công nghệ mạng 17 3.2 IP 18 3.3 ATM 18 3.4 IP over ATM 18 3.5 MPLS 19 3.5.1.Sơ lược lịch sử MPLS 19 2 3.5.2 Tổng quan MPLS 20 3.5.3. Kiến trúc MPLS 21 3.6 Chuyển mạch mềm (Softswitch) 26 3.6.1 Khái niệm chuyển mạch mềm 26 3.6.2 Các giao thức hoạt động 27 3.6.2.1 SIP (Session Initiation Protocol) 29 Mô tả 1 cuộc gọi sử dụng SIP 30 3.6.2.2 MGCP (Media Gateway Controller Protocol) 30 3.6.2.3 SIGTRAN (signaling Transport Protocol) 30 3.6.2.4 RTP (Real Time Transport Protocol) 31 Kết luận 34 3 THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng bộ ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATMARP ATM Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên CoS Class of Service Lớp dịch vụ CLIP Classical IP IP trên ATM CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bức CR-LDP Constrained Routing-LDP Định tuyến cưỡng bức-LDP CR-LSP Constrained Routing-LSP Định tuyến cưỡng bức-LSP CSPF Constrained SPF SPF cưỡng bức DiffServ Differentiated Service Các dịch vụ được phân biệt DLCI Data Link Connection Identifer Nhận dạng kết nối liên kết dữ liệu ER Explicit Routing Định tuyến hiện FR Frame Relay Chuyển tiếp khung FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet IP Internet Protocol Giao thức Internet IntServ Integrated Service Các dịch vụ được tích hợp LAN Local Area Network Mạng cục bộ LANE LAN Emulation Mô phỏng LAN LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn LER Label Edge Router Router biên nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn MG Media Gateway Cổng đa phương tiện MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPOA Multiprotocol Over ATM Đa giao thức trên ATM NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế tiếp OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường đi ngắn nhất 4 đầu tiên PID Protocol Identifier Nhận dạng giao thức PNNI Private Network-Network Mạng riêng ảo QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RESV Resevation Bản tin dành trước RFC Request For Comment Yêu cầu ý kiến RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên SG Signaling Gateway Cổng báo hiệu SPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất đầu tiên STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn 5 PHẦN 1 KHÁI QUÁT VỀ MẠNG NGN 1.1. Quá trình phát triển dẫn đến sự ra đời mạng NGN 1.1.1.Hiện trạng viễn thông Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó. Lịch sử phát triển của các mạng hiện tại mà tiêu biểu là : Xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di động và mạng truyền số liệu. Xét về góc độ kỹ thuật bao gồm các mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng truy nhập, mạng báo hiệu và mạng đồng bộ.  PSTN (Public Switching Telephone Network) là mạng chuyển mạch thoại công cộng.  ISDN (Integrated Service Digital Network) là mạng số tích hợp dịch vụ. ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng và xây dựng giao tiếp người sử dụng – mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn các kết nối ISDN cung cấp nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm các kết nối chuyển mạch và không chuyển mạch.  PSDN (Public Switching Data Network) là mạng chuyển mạch số liệu công cộng. PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu.  Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom) là mạng cung cấp dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường truy nhập vô tuyến. Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ thu được lợi nhuận phần lớn từ các dịch vụ như leased line, Frame Relay, ATM, và các dịch vụ kết nối cơ bản. Tuy nhiên xu hướng giảm lợi nhuận từ các dịch vụ này bắt buộc các nhà khai thác phải tìm dịch vụ mới dựa trên IP để đảm bảo lợi nhuận lâu dài. 6 1.1.2.Những hạn chế của mạng Viễn thông hiện tại Hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song song tồn tại. Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Như vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng nhất là:  Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng.  Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy mạng hiện tại sẽ rất khó thích nghi với những đòi hỏi này.  Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài nguyên. Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng. Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông , các nhà khai thác nhận thấy rằng “sự hội tụ giữa các mạng ” là chắc chắn xảy ra. Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự - số, băng hẹp - băng rộng, cơ bản - đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện có. 1.1.3. Động cơ xuất hiện mạng thế hệ mới Nhu cầu sử dụng : Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàm số mũ của nhu cầu truyền dẫn dữ liệu và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng trưởng Internet mạnh mẽ. Các hệ thống mạng công cộng hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại, truyền dữ liệu thông tin và video đã được vận chuyển trên các mạng chồng lấn, tách rời được triển khai để đáp ứng những yêu cầu của chúng. Do vậy, một sự chuyển đổi sang hệ thống mạng chuyển mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi khi mà dữ liệu thay thế vị trí của thoại và trở thành nguồn tạo ra lợi nhuận chính. Cùng với sự bùng nổ Internet trên toàn cầu, rất nhiều khả năng mạng thế hệ mới sẽ dựa trên giao thức IP. Tuy nhiên, thoại vẫn là một dịch vụ quan trọng và do đó, những thay đổi này dẫn tới yêu cầu truyền thoại chất lượng cao qua IP. Cải thiện chi phí đầu tư : Truyền tải dựa trên gói cho phép phân bổ băng tần 7 linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích thước cố định cho thoại, nhờ đó giúp các nhà khai thác quản lý mạng dễ dàng hơn, nâng cấp một cách hiệu quả phần mềm trong các nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ thống. Các nguồn doanh thu mới : Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm trọng của doanh thu thoại và xuất hiện mức tăng doanh thu đột biến do các dịch vụ giá trị gia tăng mang lại. Kết quả là phần lớn các nhà khai thác truyền thống sẽ phải tái định mức mô hình kinh doanh của họ dưới ánh sáng của các dự báo này. Cùng lúc đó, các nhà khai thác mới sẽ tìm kiếm mô hình kinh doanh mới cho phép họ nắm lấy thị phần, mang lại lợi nhuận cao hơn trên thị trường viễn thông. Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với các dịch vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video. Các công nghệ nền tảng : ngày càng được phát triển và hoàn thiện hơn như Công nghệ truyền dẫn, Công nghệ truy nhập, công nghệ chuyển mạch…. 1.2. Khái niệm về NGN 1.2.1.Định nghĩa NGN theo định nghĩa ITU-Y2001 : Là thế hệ mạng viễn thông xây dựng dựa trên nền mạng chuyển mạch gói.Trong đó các chức năng liên quan đến dịch vụ độc lập với công nghệ liên quan tới truyền dẫn. Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin thế hệ kế tiếp (NGN) ra đời là mạng có cơ sở 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. 1.2.2. Đặc điểm của mạng NGN Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:  Nền tảng là hệ thống mạng mở.  Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng lưới. 8  Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.  Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu. Sự hội tụ giữa các mạng 9 PHN 2 CU TRC MNG NGN 2.1. Cu trỳc phõn lp 2.1.1. Mụ hỡnh phõn lp Cho n nay, mng th h sau vn l xu hng phỏt trin mi m, cha cú mt khuyn ngh chớnh thc no ca Liờn minh Vin thụng th gii ITU v cu trỳc ca nú. Nhiu hóng vin thụng ln ó a ra mụ hỡnh cu trỳc mng th h mi nh Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC, Cu trỳc mng mi cú c im chung l bao gm cỏc lp chc nng sau : - Lp nt ni (Access + Transport/ Core) - Lp trung gian hay lp truyn thụng (Media) - Lp iu khin (Control) - Lp ng dng dch v. - Lp qun lý (Management) Caỏu truực maùng vaứ dũch vuù NGN 10 [...]... Gerneration Network – cần được hiểu rõ là mạng thế hệ sau hay mạng thế hệ kế tiếp mà không phải là mạng hoàn toàn mới, nên khi xây dựng và phát triển mạng theo xu hướng NGN, người ta chú ý đến vấn đề kết nối mạng 12 thế hệ sau với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa Cấu trúc mạng NGN 13 2.2.2.Các thành phần chính 14 2.2.2.1 Media Gateway... dịch vụ mạng 2.1.2.5 Lớp quản lý Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ lớp kết nối cho đến lớp ứng dụng Tại lớp quản lý, người ta có thể triển khai kế hoạch xây dựng mạng giám sát viễn thông TMN, như một mạng riêng theo dõi và điều phối các thành phần mạng viễn thông đang hoạt động 2.2 Cấu trúc vật lý 2.2.1 Cấu trúc vật lý NGN - Next Gerneration Network – cần được hiểu rõ là mạng thế... mới  Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh Do đó, việc xây dựng mạng thế hệ mới NGN cần tuân theo các chỉ tiêu :  NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dịch vụ của mạng Internet và của mạng hiện hành  Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dịch vụ qua nhiều nhà cung cấp khác nhau Mỗi nhà cung cấp mạng hay dịch vụ là một thực thể riêng lẻ với mục tiêu kinh doanh và cung cấp dịch... nghiệp Viễn thông vẫn đang trăn trở về vấn đề phát triển công nghệ căn bản nào và dùng mạng gì để hỗ trợ các nhà khai thác trong bối cảnh luật viễn thông đang thay đổi nhanh chóng, cạnh tranh ngày càng gia tăng mạnh mẽ Khái niệm mạng thế hệ mới (hay còn gọi là mạng thế hệ tiếp theo - NGN) ra đời cùng với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm đưa ra nhiều dịch vụ... tình trạng mạng lưới được mở nhanh chóng, cách xếp chồng đó cũng gây ra nhiều vần đề : Sự thiết lập các liên kết PVC tại N điểm nút, tức là cần thiết lập mạng liên kết Như thế có thể sẽ gây nên vấn đề bình phương N, rất phiền phức Khi mà mạng lưới ngày càng rộng lớn, chi phối kiểu đó sẽ làm cho mạng lưới quá tải 18 Phương thức xếp chồng sẽ phân cắt cả mạng lưới IP over ATM ra làm nhiều mạng logic nhỏ... logic nằm trên mạng vật lý giúp định tuyến, phân bố tải đồng đều trên toàn mạng Tuy nhiên, IP và ATM là hai công nghệ hoàn toàn khác nhau, được thiết kế cho những môi trường mạng khác nhau, khác nhau về giao thức, cách đánh địa chỉ, định tuyến, báo hiệu, phân bổ tài nguyên Khi các ISP càng mở rộng mạng theo hướng IP over ATM, họ càng nhận rọ nhược điểm của mô hình này, đó là sự phức tạp của mạng lưới do... của hai hệ thống thiết bị Sự bùng nổ của mạng Internet dẫn tới xu hướng hội tụ các mạng viễn thông khác như mạng thoại, truyền hình dựa trên Internet, giao thức IP trở thành giao thức chủ đạo trong lĩnh vực mạng. Xu hướng của các ISP là thiết kế và sử dụng các router chuyên dụng, dung lượng chuyển tải lớn, hỗ trợ các giải pháp tích hợp, chuyển mạch đa lớp cho mạng trục Internet Nhu cầu cấp thiết trong... các bộ CDR(Call Detail Record) H.323 – dịch vụ này hỗ trợ định tuyến thông qua các miền khác nhau (các mạng khác nhau) − VPN – dịch vụ này sẽ thiết lập mạng riêng ảo cho khách hàng 16 PHẦN 3 CÁC CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN TRONG NGN 3.1 Xu hướng phát triển các công nghệ mạng Theo ITU, có hai xu hướng tổ chức mạng chính :  Hoạt động kết nối định hướng ( CO - Connection Oriented Operation)  Hoạt động không kết... hợp cho mạng tương đối nhỏ, như mạng xí nghiệp,…, nhưng không thể đáp ứng được nhu cầu của mạng đường trục trong tương lai 3.5 MPLS 3.5.1.Sơ lược lịch sử MPLS Vào thập niên 90, các ISP phát triển mạng của họ theo mô hình chồng lớp (overlay) bằng cách đưa ra giao thức IP over ATM ATM là công nghệ connection-oriented, thiết lập các kênh ảo (Virtual Circuit), tuyến ảo (Virtual Path) tạo thành một mạng logic... 2.2.2.Các thành phần chính 14 2.2.2.1 Media Gateway (MG) Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DS0 Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processors) thực hiện . của mạng NGN Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:  Nền tảng là hệ thống mạng mở.  Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng lưới. 8  Mạng NGN là mạng. 1 6 KHÁI QUÁT VỀ MẠNG NGN 6 1.1. Quá trình phát triển dẫn đến sự ra đời mạng NGN 6 1.1.1.Hiện trạng viễn thông 6 1.1.2.Những hạn chế của mạng Viễn thông hiện tại 7 1.1.3. Động cơ xuất hiện mạng. cơ xuất hiện mạng thế hệ mới 7 1.2. Khái niệm về NGN 8 1.2.1.Định nghĩa 8 1.2.2.Đặc điểm của mạng NGN 8 Sự hội tụ giữa các mạng 9 PHẦN 2 10 CẤU TRÚC MẠNG NGN 10 2.1. Cấu trúc phân lớp 10 2.1.1.