TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU
Trang 1chơng i
tổng quan về mạng thế hệ sau
1.1 Cơ sở hình thành tiêu chuẩn NGN
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao cuả khách hàng vể chất lợng cũng nh sự phong phú về các loại hình dịch vụ chúng ta cần phải xem xét hệ thống nmạng cung cấp dịch vụ viễn thông ngày nay để tìm ra những vấn đề còn tồn tại, những đánh giá về triển vọng phát triển trong tơng lai từ đó tìm ra những ý tởng và giải pháp.Mạng thông tin toàn cầu hiện nay đang có những bớc phát triển manh mẽ tuy nhiên chỉ tập trung vào hai lĩnh vc chính là truyền thoại và truyền số liệu với hai cơ sở hạ tầng chính là đờng trục PSTN và Internet,ngoài ra còn có một số mạng cung cấp dịch vụ khác nh mạng di động mặt đấtPLMN, truyền hình cáp CATV Mỗi hệ thống này đều có mạng lới truyền tải truy nhập riêng nhng đều phải sử dụng mạng chuyển mạch và đờng trục cáp quang quốc gia, điều này gây ra nhiều phức tạp trong hệ thống quản lý viễn thông (TMN), giảm hiệu suất phục vụ, tăng chi phí vận h nh bành b ảo dưỡng NGN l mành b ột giải pháp mạng thế hệ mới nhằm nâng cấp mạng đường trục PSTN hiện nay để có thể truyền đa dịch vụ trên nền tảng chuyển mạch gói, hình th nh mành b ột cơ sở hạ tầng mạng viễn thông duy nhất sử dụng chung mạng lõi cho nhiều mạng truy nhập khác nhau Mục đích của NGN l cung cành b ấp đa dịch vụ thông minh trên cơ sở hội tụ thoại v sành b ố liệu, di động v cành b ố định theo mô hình dịch vụ client/server.
1.2 Mô hình NGN và giải pháp mạng của một số hãng cung cấp thiết bị viễn thông và các tổ chức quốc tế
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ điện tử, tin học, viễn thông, các yêu cầu ngày càng gia tăng cả về số lợng, chất lợng và loại hình dịch vụ, sự ra đời của các sản phẩm thiết bị mới đã ảnh hởng mạnh mẽ đối với cấu trúc mạng, ảnh hởng trực tiếp đến sự tồn tại và phát triển của các hãng sản xuất cung cấp thiết bị, các nhà khai thác viễn thông.
Với sự tham gia của các hãng và các nhà khai thác này, mạng thế hệ sau là vấn đề thu hút sự quan tâm của nhiều tổ chức viễn thông nhằm hớng tới một mô hình cấu trúc mạng mới trên nền tảng công nghệ hiện đại, đầu t hiệu quả, đáp ứng các yêu cầu phát triển phong phú đa dạng các dịch vụ.
Trong phần này giới thiệu mô hình cấu trúc mạng viễn thông thế hệ sau và giải pháp mạng của một số hãng cung cấp thiết bị viễn thông cũng nh của các tổ chức quốc tế lớn hiện nay.
1.2.1 Mô hình NGN của Alcatel
Alcatel đa ra mô hình mạng thế hệ sau với các lớp:
Trang 2Hình 1.1: Mô hình mạng thế hệ sau của Alcatel
- Lớp truy nhập và truyền tải - Lớp trung gian
- Lớp điều khiển - Lớp dịch vụ mạng.
Alcatel giới thiệu các chuyển mạch đa dịch vụ, đa phơng tiện 1000 MM E10 và Alcatel 1000 Softswitch cho giải pháp xây dựng mạng NGN:
Trong đó họ sản phẩm 1000 MM E10 là các hệ thống cơ sở để xây dựng mạng viễn thông thế hệ mới từ mạng hiện có.
Năng lực xử lý của hệ thống rất lớn so với các hệ thống E10 trớc đây, lên đến 8 triệu BHCA, tốc độ chuyển mạch ATM có thể lên tới 80 Gbit/s.
Đặc điểm lớn nhất của hệ thống này là chuyển một số chức năng liên quan đến điều khiển cuộc gọi nh chơng trình kết nối ATM bán cố định, chơng trình xử lý số liệu cho việc lập kế hoạch đánh số, định tuyến, điểm điều khiển dịch vụ nội hạt, quản lý kết nối băng rộng nên các máy chủ (server) chạy trên UNIX.
Hệ thống này có thể sử dụng làm các chức năng sau:
- Gateway trung kế: hỗ trợ kết nối giữa mạng thoại dùng TDM và mạng chuyển mạch gói Hệ thống này gồm gateway cho thoại qua ATM và thoại qua IP.
- Gateway truy nhập: hệ thống này thực hiện kết nối đến thuê bao, tập trung các loại lu lợng POTS, ISDN, ADSL, ATM, IP và chuyển đến mạng chuyển mạch gói Hệ thống cũng cung cấp các chức năng xác nhận, cho phép kết nối, thống kê và các kết cuối băng hẹp, băng rộng.
Trang 3- Tổng đài chuyển mạch gói: có chức năng hỗn hợp chuyển mạch/ định tuyến đặt ở phần lõi hay biên của mạng chuyển mạch gói Thiết bị này chuyển tải thông tin giữa Gateway trung kế và Gateway truy nhập.
1.2 2 Mô hình NGN của Ericsson
Ericsson giới thiệu giải pháp mạng thế hệ mới có tên ENGINE
ENGINE tạo ra một mạng lõi cung cấp nhiều dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất Nó bao gồm toàn bộ các sản phẩm mạng đa dịch vụ của Ericsson và đây là một tập hợp các giải pháp và sản phẩm.
Cấu trúc mạng mới ENGINE hớng tới các ứng dụng, cấu trúc này dựa trên các liên hệ Client/Server và Gateway/Server Các ứng dụng gồm có phần client trên máy đầu cuối và các server trong mạng giao tiếp với nhau qua các giao diện mở và hớng tới mạng độc lập với dịch vụ.
Mạng ENGINE đợc phân thành 3 lớp, sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, 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, mutimedia có thời gian thực trên cơ sở hệ thống xử lý AXE của Ericsson.
- Lớp kết nối xử lý các thông tin ngời sử dụng, chuyển mạch và định tuyến lu lợng hay còn gọi là lớp vận chuyển với phần lõi chuyển mạch chính là ATM AXD 301 có dung lợng từ 10 đến 160 Gbit/s và có khả năng mở rộng đến 2.500Gbit/s trong tơng lai Đồng thời hệ thống chuyển mạch ATM AXD 301 có thể đợc sử dụng nh một giao diện giữa mạng lõi và các mạng truy nhập khác: mạng cố định, mạng vô tuyến cố định và mạng di động.
- Lớp truy nhập đảm bảo khả năng truy nhập của thuê bao từ các mạng cố định, vô tuyến cố định, di động và các mạng truy nhập khác Ericsson giới thiệu sản phẩm ENGINE access ramp gồm các dòng sản phẩm đáp ứng yêu cầu của giải pháp mạng cần triển khai (truy nhập băng hẹp, đa truy nhập, truy nhập kiểu ADSL, phân tách DSL, chuyển mạch ghép, chuyển mạch đơn, tích hợp ATM ) Đối với cấu hình truy nhập băng hẹp, việc chuyển mạch sẽ do chuyển mạch nội hạt (local) thực hiện Để cung các dịch vụ ATM, ENGINE access ramp sẽ phối hợp với mạng ATM công cộng.
-Sản phẩm mạng mới ENGINE của Ericsson có 3 giải pháp ứng dụng: mạng trung kế, mạng chuyển mạch và mạng tích hợp.
Trang 4Hình 1.2: Mô hình mạng thế hệ sau của Ericsson
- Mạng trung kế: đây là bớc đầu tiên để tiến đến mạng đa dịch vụ, chuyển mạch ATM lắp ghép với tổng đài TOLL mạng PSTN sẽ cho phép lu lợng thoại đợc vận chuyển nh lu lợng data trên mạng đờng trục Lu ý lu lợng thoại vẫn đợc điều khiển chuyển mạch trớc khi đa tới chuyển mạch ATM.
- Mạng chuyển mạch: sử dụng thay thế mạng đờng trục hoàn toàn bằng chuyển mạch gói cho các ứng dụng IP và ATM Thực hiện điều khiển cuộc gọi lu lợng thoại sẽ do server lớp điều khiển thực hiện và quá trình chuyển mạch sẽ do chuyển mạch ATM.
- Mạng tích hợp: là giải pháp cung cấp đầy đủ các tính năng của mạng thế hệ sau Việc điều khiển cuộc gọi sẽ đợc tập trung bởi các Telephony server lớp điều khiển thực hiện, các hệ thống chuyển mạch ATM sẽ thay thế các chuyển mạch nội hạt (local Switch) và nút truy nhập (access node) để cung cấp các dịch vụ băng rộng cho thuê bao Đây là cấu trúc còn đợc gọi là mạng đa dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối.
1.2.3 Mô hình mạng của Siemenns
Giải pháp mạng NGN của Siemens dựa trên cấu trúc phân tán, xoá đi khoảng cách giữa mạng PSTN và mạng số liệu Các hệ thống đa ra vẫn dựa trên cấu trúc phát triển của hệ thống chuyển mạch của Siemens là EWSD.
Siemens giới thiệu giải pháp mạng thế hệ mới có tên SURPASS.
Trang 5- Phần chính của SURPASS là hệ thống SURPASS hiQ, đây có thể coi là hệ thống chủ tập trung cho lớp điều khiển của mạng với chức năng nh một hệ thống cửa ngõ mạng để điều khiển các tính năng thoại, kết hợp khả năng báo hiệu mạnh để kết nối với nhiều mạng khác nhau Trên hệ thống này có khối chuyển đổi báo hiệu báo hiệu số 7 của mạng PSTN/ISDN sang giao thức điều khiển cửa ngõ trung gian MGCP Tuỳ theo chức năng và dung lợng, SURPASS hiQ đợc chia thành các loại SURPASS hiQ 10, 20 hay SURPASS hiQ 9100, 9200, 9400.
- SURPASS hiG là họ các hệ thống cửa ngõ trung gian (media gateway) từ các mạng dịch vụ cấp dới lên SURPASS hiQ, hệ thống nằm ở biên mạng đờng trục, chịu sự quản lý của SURPASS hiQ Họ này có chức năng:
+ Cửa ngõ cho quản lý truy cập từ xa (RAS): chuyển đổi số liệu từ modem hay ISDN thành số liệu IP và ngợc lại.
+ Cửa ngõ cho VoIP: nhận lu lợng thoại PSTN, nén, tạo gói và chuyển lên mạng IP và ngợc lại.
+ Cửa ngõ cho VoATM: nhận lu lợng thoại PSTN, nén tạo gói và chuyển thành các tế bào ATM, chuyển lên mạng ATM và ngợc lại.
- SURPASS hiQ đợc phân chia thành nhiều loại theo chức năng và dung lợng, từ SURPASS hiG 500, 700, 1000 đến SURPASS hiG 2000, 5000.
- SURPASS hiA là hệ thống truy nhập đa dịch vụ (Multi-Service Access) nằm ở lớp truy nhập của NGN, phục vụ cho truy nhập thoại, xDSL và các dịch vụ số liệu trên một nền duy nhất để cung cấp các giải pháp truy nhập, SURPASS hiA có thể kết hợp với các tổng đài PSTN EWSD hiện có qua giao diện V5.2, cũng nh cùng với SURPASS hiQ tạo nên mạng thế hệ mới SURPASS hiA đợc phân chia thành nhiều loại theo các giao diện hỗ trợ (hỗ trợ thoại xDSL, truy nhập băng rộng, leased-line kết nối Internet trực tiếp Kết hợp chức năng cửa ngõ trung gian tích hợp, gồm cả VolP/VoATM) thành các loại
Định tuyến/ chuyển mạchĐịnh tuyến/ chuyển mạch
Mạng truy nhập đa dịch vụ
PSTN/ ISDN
Các mạng hiện có DN
Trang 6Hình 1.3: Cấu trúc mạng thế hệ sau (mô hình của Siemens)
- Để quản lý tất cả hệ thống của SURPASS, Siemens đa ra NetManager Hệ thống quản lý này sử dụng giao thức quản lý SNMP và chạy trên nền JAVA/CORBA, có giao diện HTTP để có thể quản lý qua trang WEB.
1.2.4 Mô hình của ITU
Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN nằm trong mô hình lớn của cấu trúc hạ tầng thông tin toàn cầu GII do ITU đa ra Mô hình này bao gồm 3 lớp chức năng sau đây:
Trang 7+ Các chức năng lu giữ và xử lý + Các chức năng giao diện ngời-máy.
[Mô hình cấu trúc này đợc trình bày trong các khuyến nghị Y.100 “GII Overview “và Y.110 “GII Principles & Framework Architecture”, Y.120 “GII Scenario Methodology and Example of Use” thuộc nhóm SG13]
1.2 5 Một số hớng nghiên cứu của IETF
IETF là tổ chức nghiên cứu các tiêu chuẩn mở đối với các nhà thiết kế, khai thác, cung cấp chủ yếu trong lĩnh vực Internet Theo IETF, cấu trúc của cơ sở hạ tầng thông tin toàn cầu sử dụng giao thức cơ sở IP cần phải có mạng chuyển tải toàn cầu sử dụng giao thức IP với bất cứ công nghệ lớp kết nối nào Nghĩa là, IP cần có khả năng chuyển tải các truy nhập và đờng trục có giao thức kết nối khác nhau.
Đối với mạng truy nhập trung gian, IETF có IP trên mạng chuyển tải cáp và IP với môi trờng không gian (vô tuyến).
Đối với mạng đờng trục, IETF có hai giao thức chính là IP trên ATM và mạng quang phân cấp số đồng bộ SONET/SDH và IP với giao thức điểm nối điểm (PPP) với SONET/SDH.
Với các công nghệ kết nối mới, IETF định nghĩa cách thức truyền IP trên lớp kết nối Mô hình IP over ATM của IETF xem IP nh một lớp trên lớp ATM và định nghĩa các mạng con IP trên nền mạng ATM Phơng thức tiếp cận này cho phép IP và ATM hoạt động với nhau mà không cần thay đổi giao thức Tuy nhiên phơng thức này không tận dụng đợc hết các khả năng của ATM và không thích hợp với mạng nhiều bộ định tuyến vì vậy không đạt hiệu quả cao.
IETF là tổ chức đa ra nhiều tiêu chuẩn về MPLS MPLS là kết quả phát triển của IP Switching sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn nh của ATM để truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP.
1.2 6 Mô hình của MSF
MSF (Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ) đa ra mô hình cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ đợc phân thành 4 lớp tách biệt thay vì tích hợp thành một hệ thống nh công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay:
Trang 8Hình 1.5: Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ
Với cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ của MSF ta thấy:
- Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp thích ứng, chuyển mạch và điều khiển.
-Cần phân biệt các chức năng quản lý (management) với các chức năng điều khiển (control).
- Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất cứ loại giao thức và báo hiệu nào (ở đây mô tả các loại giao thức và báo hiệu hiện đã và đang đợc sử dụng nh: IP/MPLS, Voice/SS7, ATM/SVC).
Lớp điều khiển
Bao gồm các hệ thống điều khiển kết nối cuộc gọi giữa các thuê bao thông qua việc diều khiển các thiết bị chuyển mạch của lớp chuyển tải và các thiết bị truy nhập của lớp truy nhập Gồm có các chức năng sau:
Định tuyến và định tuyến lại lu lợng giữa các khối chuyển mạch
- Thiết lập các yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, điều khiển sắp xếp nhãn (label mapping) giữa các giao diện cổng.
Trang 9- Phân bổ lu lợng và các chỉ tiêu chất lợng đối với mỗi kết nối hoặc mỗi luồng và thực hiện việc quản lý giám sát điều khiển để đảm bảo các chỉ tiêu chất lợng.
- Điều khiển các chức năng của lớp thích ứng.
- Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối với lớp thích ứng.
- Thống kê và ghi lại các thông số và chi tiết về cuộc gọi (nh số lợng cuộc gọi, thời gian) và các cảnh báo.
- Lớp điều khiển cần đợc tổ chức theo kiểu modul và có thể bao gồm một số bộ điều khiển độc lập Ví dụ: có thể bao gồm các bộ điều khiển riêng rẽ cho các dịch vụ: thoại/báo hiệu số 7, ATM/SVC, IP/MPLS.
- Thu nhận thông tin báo hiệu từ mỗi cổng và chuyển các thông tin này tới các thành phần khác trong mạng lớp điều khiển.
- Điều phối kết nối và các thông số của lớp thích ứng nh: tốc độ bit, loại mã hoá với các thành phần của lớp thích ứng tại các chuyển mạch đa dịch vụ đầu xa Lớp thích ứng cung cấp chức năng báo cáo và giám sát tới lớp điều khiển và lớp quản lý một cách thích hợp với các giao thức điều phối này.
- Quản lý và bảo dỡng hoạt động của các tuyến kết nối thuộc phạm vi điều khiển Thiết lập quản lý và bảo dỡng hoạt động của các luồng yêu cầu đối với chức năng dịch vụ trong mạng đặc biệt và thông tin các trạng thái này cho các khối chức năng dịch vụ mạng đặc biệt Báo hiệu với các thành phần ngang cấp
Lớp ứng dụng
Cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ nh dịch vụ mạng thông minh IN, trả tiền trớc, dịch vụ giá trị gia tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển v.v Một số loại dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc điều khiển logic dịch vụ của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ đợc điều khiển từ lớp điều khiển nh trờng hợp dịch vụ thoại truyền thống.
Một số ví dụ về các loại ứng dụng dịch vụ đợc đa ra sau đây: - Các dịch vụ thông tin và nội dung
- Mạng riêng ảo (VPN) đối với thoại và số liệu - Các dịch vụ thoại
- Video theo yêu cầu
- Nhóm các dịch vụ đa phơng tiện - Thơng mại điện tử
- Các trò chơi trên mạng thời gian thực.
Lớp chuyển mạch
Trang 10năng chuyển mạch, định tuyến các cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dới sự điều khiển của thiết bị điều khiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển.
Lớp thích ứng
Bao gồm các thiết bị truy nhập cung cấp các cổng kết nối với thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, hoặc 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: POTS, VOIP, IP, FR, X.25, ATM, xDSL, di động v.v
1.2 7 Mô hình NGN của ETSI
ETSI vẫn đang tiếp tục thảo luận về mô hình cấu trúc mạng thế hệ mới NGN Với mục tiêu cung cấp tất cả các dịch vụ viễn thông truyền thống và các dịch vụ viễn thông mới bao gồm: PSTN/ISDN, X.25, FR, ATM, IP, GSM, GPRS, IMT 2000, ETSI phân chia việc nghiên cứu cấu trúc mạng theo.
Tháng 6 năm 2001, nhóm nghiên cứu SG#2 của ETSI đã đa ra mô hình cấu trúc chức năng và cấu trúc mạng NGN đợc mô tả qua hình (1.9).
ETSI phân chia việc nghiên cứu cấu trúc mạng theo từng lĩnh vực nh sau: - Lớp chuyển tải trên cơ sở công nghệ quang
- Công nghệ gói trên cơ sở mạng lõi dung lợng cao trên nền IP/ATM - Điều khiển trên nền IP
- Dịch vụ và ứng dụng trên nền IP - Quản lý trên cơ sở IT và IP.
- Các vấn đề khác nh truy nhập đa dịch vụ trên cơ sở đa công nghệ.
Hình 1.6: Cấu trúc chức năng mạng NGN theo ETSI
Theo phân lớp của ETSI thì mạng NGN có 5 lớp chức năng Các ứng dụng đối với khách hàng từ các nhà khai thác mạng thông qua các giao diện dịch vụ, các giao diện
