Nghiên cứu mạng NGN và ứng dụng

Trong xu hướng phát triển và hội tụ của viễn thông và tin học, cùng với sự phát triển nhanh chóng về nhu cầu của người dùng đối với những dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao đã làm cho cơ sở hạ tầng thông tin và viễn thông có những thay đổi lớn.

LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển ngành điện tử - tin học, công nghệ viễn thông năm qua phát triển mạnh mẽ cung cấp ngày nhiều loại hình dịch vụ đa dạng, an toàn, chất lượng cao, đáp ứng ngày tốt yêu cầu khách hàng Trong xu hướng phát triển hội tụ viễn thông tin học, với phát triển nhanh chóng nhu cầu người dùng dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao làm cho sở hạ tầng thơng tin viễn thơng có thay đổi lớn cấu trúc Những tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống với hạn chế kiến trúc khơng cịn đáp ứng nhu cầu ngày cao người dùng, địi hỏi cần phải có giải pháp để đáp ứng yêu cầu Giải pháp lựa chọn mạng hệ – NGN Mạng hệ – NGN dựa tảng chuyển mạch gói tốc độ cao, dung lượng lớn, tích hợp nhiều cơng nghệ mới, ứng dụng Vì em chọn đề tài “Nghiên cứu mạng NGN ứng dụng” để làm đồ án tốt nghiệp, nội dung đồ án gồm chương: Chương 1: Tổng quan mạng NGN Chương 2: Cấu trúc mạng NGN ứng dụng Chương 3: Chiến lược phát triển NGN ngành Viễn thông Việt Nam Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.s Mai Văn Lập nhiệt tình, tận tụy giúp đỡ em hoàn thành đồ án Chƣơng TỔNG QUAN VỀ NGN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN 1.1.1 Khái niệm NGN Cụm từ “mạng hệ tiếp theo” ( Next Generation Network – NGN) bắt đầu nhắc tới từ năm 1998 NGN xu hướng phát triển tất yếu lĩnh vực truyền thông giới tương lai Nó tích hợp mạng lưới: mạng PSTN, mạng không dây, mạng số liệu (Internet)vào kết cấu thống để hình thành mạng chung, thông minh, hiệu cho phép sáp nhập thoại, liệu, video dựa tảng IP Mạng hệ có nhiều tên gọi khác như: - Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau) - Mạng hội tụ (hỗ trợ lưu lượng thoại liệu, cấu trúc mạng hội tụ) - Mạng phân phối (phân phối tính thơng minh cho phần tử mạng) - Mạng nhiều lớp (mạng phân phối nhiều lớp mạng có chức độc lập hỗ trợ thay khối thống mạng TDM) Cho tới nay, tổ chức viễn thông quốc tế với nhà cung cấp thiết bị viễn thông giới quan tâm nghiên cứu chiến lược phát triển NGN chưa có định nghĩa cụ thể xác cho mạng NGN Do tên gọi khơng thể bao hàm hết chi tiết mạng hệ tương đối xác, coi khái niệm chung đề cập đến NGN Bắt nguồn từ phát triển cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ chuyển mạch gói công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin hệ (NGN) đời mạng có sở hạ tầng thông tin dựa công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ cách đa dạng nhanh chóng, đáp ứng hội tụ thoại số liệu, cố định di động Như vậy, xem mạng thơng minh hệ tích hợp mạng thoại PSTN, chủ yếu dựa kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói, dựa kỹ thuật IP/ATM Nó truyền tải tất dịch vụ vốn có PSTN đồng thời nhập lượng liệu lớn vào mạng IP, nhờ giảm nhẹ gánh nặng mạng PSTN Tuy nhiên, NGN không đơn hội tụ thoại liệu mà hội tụ truyền dẫn quang cơng nghệ gói, mạng cố định di động Vấn đề chủ đạo tận dụng hết lợi đem đến từ trình hội tụ Một vấn đề quan trọng khác bùng nổ nhu cầu người sử dụng cho số lượng lớn dịch vụ ứng dụng phức tạp bao gồm đa phương tiện Hình 1.1 Topo mạng hệ sau 1.1.2 Đặc điểm NGN NGN có bốn đặc điểm - Nền tảng hệ thống mở; - Dịch vụ thực độc lập với mạng lưới; - NGN mạng dựa chuyển mạch gói, sử dụng giao thức thống nhất; - Là mạng có dung lượng ngày tăng, có tính thích ứng cao, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu Trước hết, áp dụng cấu mở mà: Các khối chức tổng đài truyền thống chia thành phần tử mạng độc lập, phần tử phân theo chức tương ứng phát triển cách độc lập Giao diện giao thức phận phải dựa tiêu chuẩn tương ứng Việc phân tách chức làm cho mạng viễn thông truyền thống theo hướng mới, nhà kinh doanh vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp phần tử tổ chức mạng lưới Việc tiêu chuẩn hóa giao thức phần tử thực liên kết mạng có cấu hình khác Tiếp đến, việc tách dịch vụ độc lập với mạng nhằm thực cách linh hoạt có hiệu việc cung cấp dịch vụ Th bao tự bố trí xác định đặc trưng dịch vụ mình, khơng quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ loại hình đầu cuối Điều làm cho việc cung cấp dịch vụ ứng dụng có tính linh hoạt cao Thứ ba, NGN dựa sở mạng chuyển mạch gói giao thức thống Mạng thông tin nay, dù mạng viễn thơng, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp, khơng thể lấy mạng làm tảng để xây dựng sở hạ tầng thông tin Nhưng năm gần đây, với phát triển công nghệ IP, người ta nhận thấy rõ ràng mạng viễn thơng, mạng máy tính mạng truyền hình cáp cuối tích hợp mạng IP thống nhất, xu lớn mà người ta thường gọi “dung hợp ba mạng” Giao thức IP làm cho dịch vụ lấy IP làm sở thực liên kết mạng khác nhau; người lần có giao thức thống mà ba mạng lớn chấp nhận được; đặt sở vững mặt kỹ thuật cho hạ tầng sở thông tin quốc gia Giao thức IP thực tế trở thành giao thức ứng dụng vạn bắt đầu sử dụng làm sở cho mạng đa dịch vụ, nhiều khuyết điểm khả hỗ trợ lưu lượng thoại cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu Tuy nhiên, tốc độ đổi nhanh chóng giới Internet, mà tạo điều kiện phát triển tiêu chuẩn mở sớm khắc phục thiếu sót 1.2 SỰ HÌNH THÀNH MẠNG NGN Các động lực phát triển NGN phát triển công nghệ, thị trường, hội tụ mạng riêng lẻ loại hình dịch vụ tác động tới biến đổi cấu trúc mạng cụ thể: 1.2.1 Hiện trạng mạng viễn thông Hiện có nhiều mạng viễn thơng song song tồn Các mạng tồn cách riêng lẻ, ứng với loại thơng tin lại có loại mạng riêng biệt để phục vụ cho dịch vụ  Mạng Telex: dùng để gửi điện dạng ký tự mã hóa bít (mã Baudot) Tốc độ truyền thấp (từ 75 tới 300 bit/s)  Mạng điện thoại cố định PSTN: sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh để truyền thông tin thoại từ đầu cuối đến đầu cuối  Mạng truyền số liệu: bao gồm mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu máy tính dựa giao thức X.25 hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa giao thức X.21  Các tín hiệu truyền hình truyền theo ba cách: truyền sóng vơ tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp CATV (Community Antenna Television) cáp đồng trục truyền qua hệ thống vệ tinh, hay cịn gọi truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast System)  Trong phạm vi quan số liệu máy tính trao đổi thơng qua mạng cục Lan (Local Area Network) mà tiếng mạng Ethernet, Token Bus, Toke Ring Với trạng mạng nay, mạng thiết kế cho dịch vụ riêng biệt mà sử dụng cho mục đích khác, mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác Mỗi dịch vụ mạng riêng dẫn đến tình trạng phức tạp việc quản lý mạng, phải đầu tư nhiều chủng loại thiết bị, yêu cầu thiết bị dự phòng, bảo hành bảo dưỡng lớn, giá thành cung cấp dịch vụ cao Do hội tụ mạng yêu cầu cần thiết, mang lại nhiều lợi ích cho nhà khai thác dịch vụ 1.2.2 Nhƣợc điểm tổng đài chuyển mạch kênh Mạng viễn thông thiết kế nhằm mục đích khai thác dịch vụ thoại chủ yếu Nhưng lợi nhuận mà dịch vụ thoại mang lại bị suy giảm trầm trọng Bên cạnh tăng doanh thu đột biến dịch vụ giá trị gia tăng mang lại Tức liệu thay vị trí thoại trở thành nguồn tạo lợi nhuận Nhưng để đáp ứng việc phát triển đa dịch vụ dịch vụ viễn thông tảng chuyển mạch kênh mạng PSTN có nhiều hạn chế, quan trọng hạn chế kiến trúc mạng Chuyển mạch kênh dựa công nghệ TDM cứng nhắc việc phân bổ băng thông, với băng thông cố định làm cho chuyển mạch kênh gặp nhiều khó khăn đưa dịch vụ Các dịch vụ thoại mạng PSTN sử dụng kỹ thuật điều chế PCM chiếm băng thơng 64kb/s Nếu cung cấp băng thơng lớn cho gọi chất lượng gọi thoại khơng mà tốt Trái lại, dịch vụ liệu băng thông quan trọng Một số ứng dụng địi hỏi băng thơng tới 1Gb/s cao Sự thay đổi băng thông thường gọi bùng nổ băng thông Trong dịch vụ thoại chuyển mạch kênh ln địi hỏi băng thơng khơng đổi, trái lại dịch vụ liệu nhu cầu băng thơng thay đổi tới hàng trăm, trí hàng ngàn lần Vì mà ứng dụng chuyển mạch kênh dịch vụ thoại truyền số liệu băng hẹp Hơn phần phức tạp tổng đài chuyển mạch kênh phần mềm dùng để điều khiển trình xử lý gọi Phần mềm chạy xử lý chuyên dụng tích hợp sẵn với phần cứng vật lý Hay nói cách khác phần mềm sử dụng tổng đài nội hạt phụ thuộc vào phần cứng tổng đài Dịch vụ tích hợp ln vào thiết bị nhà khai thác Điều làm tăng tính độc quyền việc cung cấp hệ thống chuyển mạch, không cung cấp môi trường kiến tạo dịch vụ mới, làm giới hạn khả phát triển dịch vụ nhà quản trị mạng Do để đáp ứng nhu cầu đa dịch vụ dịch vụ mới, cần phải có giải pháp mới, đặt trọng tâm vào liệu, chuyển mạch tương lai phải dựa cơng nghệ gói để chuyển tải chung thoại liệu Như lựa chọn, nhà cung cấp dịch vụ cố gắng hướng tới việc xây dựng mạng hệ Next Generation Network – NGN hội tụ dịch vụ thoại, số liệu, đa phương tiện mạng – sử dụng cơng nghệ chuyển mạch gói mạng xương sống (Backbone Network) Và khơng mạng phục vụ thông tin thoại, không mạng phục vụ truyền số liệu mà mạng thống nhất, mạng hội tụ đem lại ngày nhiều dịch vụ tiên tiến đáp ứng nhu cầu ngày tăng khắt khe từ phía khách hàng Chính mà mạng hệ NGN cơng nghệ chuyển mạch kênh truyền thống dần bị thay chuyển mạch gói 1.2.3 Nhu cầu phát triển xã hội thông tin Nhu cầu cung cấp đa dịch vụ dịch vụ mới: Sự phát triển xã hội thông tin làm nảy sinh nhu cầu cung cấp đa dịch vụ dịch vụ mới: dịch vụ truyền thông băng rộng, truyền thông băng hẹp, dịch vụ truyền thông thời gian thực (như trò chơi mạng thời gian thực,…), dịch vụ chuyên ngành (trợ giúp từ xa, đào tạo giáo dục từ xa qua mạng, chăm sóc sức khỏe qua mạng,…), dịch vụ đa phương tiện, dịch vụ hội nghị truyền hình, cầu truyền hình nước ngồi, tới vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa,… Nhu cầu khả liên lạc thông tin rộng khắp: Các dịch vụ cung cấp phải tiện lợi, dễ sử dụng, có khả liên lạc thơng tin rộng khắp đa phương tiện, đảm bảo độ tin cậy, có tốc độ truy cập cao, truy cập thời gian nào, đâu (công sở hay nhà, hay nơi công cộng,…) Nhu cầu việc phát triển hệ thống linh hoạt, mềm dẻo: Để thuận tiện cho việc giám sát quản lý, phát triển cung cấp dịch vụ, đáp ứng nhu cầu th bao, địi hỏi có cấu trúc mạng phải đơn giản, độ linh hoạt cao, có khả hỗ trợ tất kết nối vô tuyến hữu tuyến, hỗ trợ tất dịch vụ mạng tại, dễ dàng nâng cấp mở rộng,… Nhu cầu dễ dàng phát triển dịch vụ mới: Cấu trúc mạng phải cho phép việc tạo dịch vụ dễ dàng Các nhà khai thác mạng, tổ chức cá nhân dựa cấu trúc mạng để phát triển dịch vụ mà không phụ thuộc vào nhà cung cấp mạng, để tạo dịch vụ tích hợp cơng nghệ thơng tin viễn thơng IT (Information Telecommunication), dịch vụ đáp ứng cho nhu cầu phát triển doanh nghiệp,… 1.2.4 Xu hƣớng phát triển Sự gia tăng chất lượng lẫn số lượng nhu cầu dịch vụ ngày trở nên phức tạp từ phía khách hàng kích thích phát triển nhanh chóng thị trường cơng nghệ Điện tử - Tin học - Viễn thông Hiện xu hướng phát triển công nghệ điện tử - tin học - viễn thông diễn theo xu hướng hội tụ định hướng kết nối CO (Connection Operation không định hướng kết nối CL (Connectionless Operation) Cơng nghệ phát triển định hướng kết nối có ưu điểm chất lượng dịch vụ QoS cao, chất lượng mạng tốt phát triển với công nghệ truyền dẫn ATM cho phép phát triển dịch vụ băng rộng Sự phát triển theo hướng công nghệ không định hướng kết nối CL có ưu điểm đơn giản, tiện lợi, chi phí thấp, tiết kiệm băng thơng nên phát triển mạnh mẽ Xu hướng phát triển công nghệ định hướng kết nối không định hướng kết nối dần tiệm cận gần hội tụ tiến tới việc phát triển công nghệ ATM/IP đặt nhiều kỳ vọng cho việc phát triển mạng theo hướng dung hợp thống làm cho dịch vụ độc lập với mạng lưới, nhanh chóng cung cấp dịch vụ mang tính tổng hợp Thế giới điện thoại Thế giới Internet Định hướng kết nối CO Không định hướng kết nối CL Chiến lược phát triển Mạng dịch vụ ATM/IP Hình1.2 Xu hướng phát triển Sự phát triển công nghệ nhiều dịch vụ tác động trực tiếp tới phát triển cấu trúc mạng Nghĩa nhu cầu xã hội cần có mạng hệ NGN Giải pháp cốt lõi mạng NGN cơng nghệ Softswitch – cơng nghệ chuyển mạch mềm Chuyển mạch mềm thực chức tương tự chuyển mạch kênh với lực mềm dẻo tính ưu việt Các ưu điểm chuyển mạch mềm mang lại việc chuyển mạch phần mềm dựa cấu trúc phân tán giao diện lập trình ứng dụng mở Các giao diện lập trình mở cho phép tương thích phần mềm điều khiển phần cứng nhà cung cấp khác Cụ thể chuyển mạch mềm trình bày chương 1.3 NHỮNG LỢI ÍCH CỦA SOFTSWITCH MANG LẠI  Mạng hệ sau có khả cho đời dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn hội tụ ứng dụng thoại, số liệu video Các dịch vụ 10 3.1.2 Giải pháp xây dựng NGN hoàn toàn Nội dung giải pháp: Giải pháp chủ trương giữ nguyên mạng không đầu tư tiếp tục phát triển Tập trung nhân lực tài lực vào việc triển khai tổng đài đa dịch vụ hệ sau Mạng NGN xây dựng trước hết phải có khả cung cấp nhu cầu dịch vụ mạng quen thuộc với khách hàng Sau triển khai số nhu cầu dịch vụ Kế tiếp triển khai thêm nhiều dịch vụ NGN phải cân cung cầu Các nút chuyển mạch hai mạng liên hệ với (chủ yếu phục vụ cho dịch vụ IP) thông qua cổng giao tiếp Media Gateway Ưu điểm: - Thay đổi hoàn toàn cấu trúc mạng, tăng khả cạnh tranh - Hoàn toàn sẵn sàng cung cấp dịch vụ mới, dịch vụ truy nhập - Thời gian triển khai nhanh chóng - Độ tương thích cao - Quản lý thống nhất, tập trung Nhược điểm: - Giá thành đầu tư ban đầu cao - Rủi ro dự báo nhu cầu vượt ngưỡng dẫn đến hậu đầu tư thấp, thời gian hồn vốn lâu - Tăng chi phí phải tăng cường lực lượng lao động kỹ thuật Nhận xét: Có nhiều giải pháp đưa nhằm đáp ứng nhu cầu nhà khai thác muốn chuyển từ mạng truyền thống sang mạng hệ sau Tùy vào trạng mạng, quan điểm nhà khai thác mà giải pháp thích hợp lựa chọn Và việc xây dựng mạng phải dựa vào nhu cầu khách hàng 60 để thu hút giữ khách hàng Điều có nghĩa nhà khai thác triển khai mạng NGN theo hướng để đáp ứng cho nhu cầu phát triển dịch vụ khách hàng 3.2 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG NGN TẠI VIỆT NAM Sự phát triển mạng NGN Việt Nam xu tất yếu, phù hợp với trình phát triển NGN giới Khơng nằm ngồi xu hướng chung đó, Việt Nam có bước phát triển mạng NGN riêng Hiện có doanh nghiệp phép Bộ bưu chính, viễn thơng cho phép cung cấp dịch vụ viễn thông Tập đồn bưu viễn thơng Việt Nam (VNPT), Cơng ty điện tử viễn thông quân đội (Vietel), Công ty viễn thông điện lực, Công ty cổ phần dịch vụ Bưu viễn thơng Sài Gịn (STP), Hà Nội Telecom, Cơng ty viễn thơng Hàng hải Trong ngoại trừ công ty viễn thông Hàng hải, công ty khác cung cấp dịch vụ gọi VoIP đường dài nước quốc tế Trong phần nêu tình hình triển khai mạng NGN VNPT 3.2.1 Mục tiêu phát triển Như ta biết mạng viễn thông hoạt động mạng riêng lẻ: mạng thoại cố định chuyển mạch kênh TDM, mạng điện thoại di động công nghệ truy nhập GSM, CDMA, mạng Internet chuyển mạch gói IP Để đáp ứng việc phát triển sở hạ tầng mạng viễn thông Việt Nam, việc xây dựng cấu trúc mạng viễn thông hệ NGN định hướng tới mục tiêu cụ thể sau đây: Đáp ứng nhu cầu cung cấp dịch vụ viễn thông loại dịch vụ viễn thông hệ bao gồm: - Các dịch vụ - Các dịch vụ gia tăng - Các dịch vụ truyền số liệu, Internet công nghệ thông tin 61 - Các dịch vụ đa phương tiện Mạng có cấu trúc đơn giản: - Giảm thiểu đa số cấp chuyển mạch chuyển tiếp truyền dẫn - Nâng cao hiệu sử dụng, chất lượng mạng lưới giảm thiểu chi phí khai thác bảo dưỡng Độ linh hoạt tính sẵn sàng cao, lực tồn mạnh: - Tiến tới tích hợp mạng thoại mạng số liệu mạng đường trục băng rộng - Cấu trúc mạng phải có độ linh hoạt cao, đảm bảo an toàn mạng lưới chất lượng dịch vụ - Dễ dàng mở rộng dung lượng, triển khai dịch vụ Việc thay đổi cấu trúc mạng tiến hành bước theo điều kiện thực tế cho phép Tận dụng tối đa thiết bị mạng ISDN, PSTN có để phát triển dịch vụ N-ISDN, đáp ứng nhu cầu dịch vụ Internet, ATM, FR,… Triển khai hoàn thiện hệ thống quản lý mạng, quản lý dịch vụ Tăng cường khả cạnh tranh môi trường hội nhập mở cửa 3.2.2 Nguyên tắc tổ chức xây dựng mạng hệ Các nhu cầu dịch vụ nằm chủ yếu tỉnh thành phố lớn có kình tế, văn hóa, xã hội phát triển, dịch vụ đáp ứng cho việc phát triển kinh tế, giáo dục, giải trí như: thương mại điện tử, giáo dục từ xa, chăm sóc sức khỏe qua mạng, trị chơi mạng thời gian thực,…Cịn phần đơng địa phương vùng sâu, vùng xa mật độ thuê bao thấp, nhu cầu chủ yếu điện thoại dùng để liên lạc, khơng có u cầu dịch vụ Ngoại trừ số thành phố lớn cịn lại số lượng lớn tỉnh có số lượng thuê bao lưu lượng không lớn hình thành mạng riêng theo địa bàn hành Đặc biệt số tỉnh sau tiến hành tách tỉnh theo 62 địa bàn hành hình thành mạng với tổng đài Host nội hạt tạo nên số vấn đề phức tạp việc cung cấp dịch vụ, ví dụ: hai thuê bao trước thuộc tỉnh thực gọi lưu lượng gọi cần qua hai tổng đài vệ tinh tổng đài Host, giá cước tính theo cước nội hạt Khi tách tỉnh, hai thuê bao hai tỉnh kề nhau, thực gọi lưu lượng gọi phải qua hai tổng đài Host vòng qua tổng đài Toll chuyển mạch liên tỉnh giá cước tính theo cước đường dài Do chất lượng dịch vụ viễn thông cung cấp bị ảnh hưởng nhiều cấu hình cách thức tổ chức khai thác Mặt khác xét góc độ kinh tế cách tổ chức khai thác, cung cấp dịch vụ hiệu không cao, không khai thác hết lưu lượng tất vùng, mà khai thác hiệu thành phố lớn Do cấu trúc mạng hệ sau xây dựng dựa phân bố thuê bao theo vùng địa lý, không tổ chức theo địa bàn hành mà phân theo vùng lưu lượng Cụ thể mạng viễn thông Việt Nam tổ chức thành vùng lưu lượng sau: - Vùng lưu lượng 1: bao gồm tỉnh phía Bắc từ Hà Giang đến Hà Tĩnh (trừ tỉnh/thành phố thuộc vùng 2) - Vùng lưu lượng 2: bao gồm Hà Nội số tỉnh lân cận - Vùng lưu lượng 3: bao gồm toàn thuê bao thuộc 15 tỉnh miền Trung Tây Nguyên từ Quảng Bình đến Lâm Đồng - Vùng lưu lượng 4: bao gồm TP.Hồ Chí Minh số tỉnh lân cận - Vùng lưu lượng 5: bao gồm tỉnh/thành phố phía Nam đồng sơng Cửu Long (trừ tỉnh/thành phố thuộc vùng 4) 63 3.2.3 Cấu trúc mạng viễn thông hệ Việt Nam Lớp ứng dụng dịch vụ TP HCM Hà Nội Lớp điều khiển Lớp truyền tải ATM+IP ATM+IP ATM+IP Cấp đường trục ATM+IP ATM+IP Mặt B ATM+IP ATM+IP >155 Mb/s Cấp vùng ATM+IP >2.5 Gb/s ATM+IP KV phía Bắc (trừ Hà Nội) ATM+IP ATM+IP ATM+IP KV Hà Nội KV Miền Trung Tây Nguyên ATM+IP ATM+IP KV TP HCM Lớp quản lý >2.5 Gb/s Mặt A >155 Mb/s ATM+IP Khu vực phía Nam Lớp truy nhập Hình 3.3 Cấu trúc mạng NGN Việt Nam Lớp ứng dụng dịch vụ Lớp ứng dụng có chức cung cấp dịch vụ thoại, phi thoại, dịch vụ đa phương tiện, dịch vụ giá trị gia tăng, dịch vụ băng rộng,… Được tổ chức thành cấp toàn mạng nhằm cung cấp dịch vụ đến tận thuê bao cách thống đồng 64 Số lượng nút ứng dụng dịch vụ phụ thuộc vào lưu lượng dịch vụ, số lượng loại hình dịch vụ vùng Nút ứng dụng dịch vụ kết nối mức Gigabit Ethernet 1+1 với nút điều khiển đặt trung tâm mạng NGN Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh với nút điều khiển Lớp điều khiển Lớp điều khiển có chức điều khiển lớp chuyển tải/lõi lớp truy nhập cung cấp dịch vụ mạng với loại giao thức báo hiệu Lớp điều khiển tổ chức thành cấp cho toàn mạng phân theo vùng lưu lượng nhằm giảm tối đa cấp mạng Số lượng nút điều khiển phụ thuộc vào lưu lượng vùng tổ chức thành cặp (mặt A B) nhằm đảm bảo tính an tồn mạng lưới xảy cố Mỗi nút điều khiển kết nối đến cặp nút chuyển mạch ATM/IP đường trục TP HCM Hà Nội M Bắc Lớp điều khiển M Nam Hà Nội TP HCM M Trung Lớp ứng dụng dịch vụ Lớp truyền tải Hình 3.4 Cấu hình kết nối lớp điều khiển ứng dụng mạng NGN 65 Lớp điều khiển gồm nhiều module module điều khiển kết nối ATM, điều khiển định tuyến kết nối IP, điều khiển kết nối gọi thoại, báo hiệu số 7,… điều khiển đặt tương ứng với vị trí nút chuyển mạch ATM/IP Core vùng lưu lượng Lớp truyền tải Lớp truyền tải phải có khả truyền tải hai loại lưu lượng ATM IP tổ chức thành hai cấp: Cấp đường trục quốc gia cấp vùng thay cấp nay: Cấp đường trục quốc gia: Gồm toàn nút chuyển mạch đường trục (Core ATM+IP) tuyến truyền dẫn đường trục tổ chức thành hai mặt: Plane A&B, kết nối chéo nút đường trục mức 2.5 Gbps nhằm đảm bảo độ an tồn mạng, có nhiệm vụ chuyển mạch gọi vùng lưu lượng Số lượng quy mô nút chuyển mạch đường trục quốc gia phụ thuộc vào lưu lượng phát sinh mạng đường trục Trong giai đoạn đầu, nút chuyển mạch đường trục trang bị với khả chuyển mạch ATM < 20 Gbps khả định tuyến tối đa 300 triệu gói/giây Các nút đặt trung tâm truyền dẫn liên tỉnh VTN Cấp vùng: Các thành phần cấp vùng nút chuyển mạch nội vùng ATM+IP tập trung nội vùng Nhiệm vụ chúng đảm bảo cho việc chuyển mạch gọi vùng sang vùng khác Các nút chuyển mạch nội vùng kết nối mức tối thiểu 155 Mbps Và chúng đặt vị trí tổng đài chủ Host kết nối trực tiếp với theo dạng vòng ring Hơn nữa, chúng nối đến nút chuyển mạch đường trục mặt phẳng tuyến truyền dẫn nội vùng (155 Mbps) 66 Một điều cần lưu ý nút chuyển mạch nội vùng phải tích hợp tính “máy chủ” truy nhập băng rộng từ xa BRAS (Broadband Remote Access Server) nhằm thực chức điểm truy nhập IP POP băng rộng cho thuê bao xDSL Số lượng quy mô nút chuyển mạch vùng giai đoạn đầu phụ thuộc vào nhu cầu dịch vụ vùng Trong giai đoạn ban đầu, nút chuyển mạch có khả chuyển mạch tối đa 2.5 Gbps khả định tuyến khơng lớn 500 ngàn gói/giây Các tập trung ATM/IP kết nối với nút chuyển mạch nội vùng tuyến dẫn tối thiểu 155 Mbps Ngoài tập trung kết nối đến truy nhập lớp truy nhập tuyến n*E1 Nhiệm vụ tập trung tập trung luồng E1 thành luồng ATM Và chúng đặt điểm truyền dẫn nội tỉnh Số lượng quy mô tập trung phụ thuộc vào số nút truy nhập số thuê bao nút truy nhập Lớp truy nhập Lớp truy nhập gồm nút truy nhập hữu tuyến vô tuyến tổ chức không phụ thuộc theo địa giới hành Các nút truy nhập vùng lưu lượng nối tới nút chuyển mạch đường trục vùng tương ứng (thông qua nút chuyển mạch nội vùng) mà không kết nối tới nút chuyển mạch đường trục vùng khác Nút truy nhập kết nối với nút chuyển mạch nội vùng kênh có tốc độ phụ thuộc vào số lượng thuê bao nút truy nhập (n*E1) Các thiết bị truy nhập hệ phải có khả cung cấp cổng dịch vụ POST, ATM, IP, FR, IP VPN, xDSL, VoIP, VoATM,… 67 3.2.4 Triển khai mạng NGN VNPT 3.2.4.1 Giải pháp SURPASS Siemens Hiện NGN VNPT triển khai dựa giải pháp SURPASS Siemens Đây mạng có hạ tầng thơng tin dựa cơng nghệ chuyển mạch gói VNPT lựa chọn để thay cho mạng chuyển mạch kênh truyền thống Hệ thống SURPASS hướng tới mục tiêu sau:  Tách biệt điều khiển gọi/dịch vụ với môi trường truyền thông tin phép nhà cung cấp dịch vụ giữ khoản đầu tư phát triển dịch vụ họ đồng thời tận dụng công nghệ lĩnh vực truyền dẫn chuyển tải thông tin  Hướng tới mạng hội tụ đa dịch vụ, nhiều loại hình truy nhập dịch vụ  Tận dụng đầu tư có hệ thống chuyển mạch TDM truyền thống, nơi mà Siemens có nhiều năm kinh nghiệm phát triển ứng dụng, dịch vụ thoại tính thơng minh tổng đài EWSD, việc đưa giải pháp nâng cấp thuận lợi sang môi trường mạng đa dịch vụ chuyển mạch gói Giải pháp gồm vấn đề: - Mạng chuyển mạch hệ - Mạng truy nhập hệ - Mạng truyền tải hệ - Mạng quản lý hệ Mạng chuyển mạch hệ mới: Cấu trúc chuyển mạch SURPASS dựa mơ hình MSF (Multiservice Switching Forum – Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ) đưa 68 Đối với VoIP triển khai vấn đề cần quan tâm chuyển mạch hệ trung kế ảo (VT - Virtual Trunking) Trung kế ảo khái niệm đường trung kế thiết lập cách logic Softswitch để quản lý đường trung kế tương ứng cổng phương tiện Trung kế ảo cho phép tích hợp dạng liệu khác mạng cung cấp khả mở rộng mạng cách linh hoạt Sử dụng trung kế ảo cho phép tính tốn thơng số mạng: số kết nối tối đa, đặc tính thuê bao, băng thông cung cấp cho dịch vụ, báo hiệu, khả xử lý QoS tối ưu theo yêu cầu Giải pháp SURPASS Siemens sử dụng báo hiệu SS7 Mạng truy nhập hệ mới: SIEMENS đưa giải pháp SURPASS Next Generation Access bao gồm thành phần: - SURPASS Evolving Voice Access: Cho phép kết nối tất loại giao diện thuê bao tới mạng lõi NGN, hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch lớp cách đầy đủ thông qua giao diện mở giao diện giao tiếp với mạng TDM hay mạng IP Quan trọng giải pháp cho phép việc tiến lên mạng hệ sau thực nhanh chóng thời điểm - Truy nhập băn rộng SURPASS DSL: Cho phép sử dụng truy nhập băng rộng (ở công nghệ DSL) - Truy nhập đa dịch vụ SURPASS: cho phép truy nhập tất dịch vụ băng hẹp băng rộng platform SIEMENS đưa giải pháp cho trình phát triển độ Các mạng PSTN, ATM/ IP tồn mạng ATM/ IP chưa xử lý ứng dụng thoại Các sản phẩm tương ứng cho giải pháp hiA (hiA7100, hiA7300) 69 Mạng truyền tải hệ mới: Truyền tải hệ sau sử dụng công nghệ truyền dẫn quang (SDH, DWDM) truyền dẫn vi ba Mạng quản lý hệ mới: Next Generation Management giúp tối ưu cấu hình hoạt động, bảo mật cho thành phần tạo thành NGN SURPASS Nguyên lý giải pháp dựa quản lý phần tử, quản lý miền ứng dụng Phần quản lý mạng hỗ trợ chức OAM (quản lý, vận hành, bảo dưỡng) phát xử lý lỗi, định dạng cấu hình, tính cước quản lý hoạt động bảo mật mạng Hệ thống quản lý mạng viễn thông TNMS quản lý từ phần tử đến miền hoạt động sử dụng cơng nghệ quang Các miền hoạt động PDH, SDH, DWDM, Bộ tích hợp truy nhập quản lý truy nhập hệ sau, có cấu trúc mở theo mơ hình client/ server, có tính module linh hoạt 3.2.4.2 Tình hình triển khai mạng NGN VNPT Tháng 12/2003, Tổng Cơng ty Bưu Viễn thơng Việt Nam (VNPT) lắp đặt xong giai đoạn mạng viễn thông hệ - New Generation Network (NGN), chủ yếu tập trung lắp đặt mạng lõi NGN Mạng NGN với hai Softswitch hiQ9200 đặt Hà Nội TP.HCM Ba Router lõi: Hà Nội, TP.HCM, Đà Nẵng có khả chuyển mạch 160 Gbps Có 24 PoP đặt 24 tỉnh thành phố, PoP bao gồm Media Gateway kết nối với mạng PSTN phục vụ cho dịch vụ VoIP, có BRAS kết nối trực tiếp với thiết bị DSLAM – HUB có khả chuyển mạch 10 Gbps, hỗ trợ kết nối ADSL, SHDSL 70 Các đường truyền kết nối Router lõi với nhau, Router lõi Router vùng 155 Mbps Lớp truyền vận NGN sử dụng công nghệ IP/MPLS Hình 3.5 Mơ hình NGN VNPT Để nâng cao lực mạng lưới, VNPT định đầu tư tiếp pha Đến ngày 15/08/2004 hoàn thành đưa vào sử dụng VNPT hoàn tất triển khai mạng NGN phục vụ cho truyền dẫn liên tỉnh Hiện đơn vị quản lý khai thác mạng lưới NGN công ty Viễn Thông Liên Tỉnh - VTN Các dịch vụ mạng NGN mang lại thấy là: dịch vụ giải trí bình chọn 1900, 1800; dịch vụ mạng riêng ảo nội hạt liên tỉnh 71 Năm 2005: tăng số nút điều khiển ATM+IP nhằm mở rộng vùng phục vụ mạng NGN tới tỉnh thành phố lại, bảo đảm cung cấp dịch vụ xDSL 61 tỉnh thành Tháng 11/ 2006 dự án mở rộng NGN pha VNPT triển khai NGN xuống tổng đài hệ thống truyền dẫn nội hạt Cuối năm 2008 VNPT hoàn thành triển khai toàn mạng lưới NGN, bao gồm: hoàn tất phần mạng lõi dựa công nghệ IP mở rộng phần truy nhập tới mạng nội hạt Việc hoàn tất triển khai NGN giúp cho VNPT giảm chi phí đầu tư mở rộng mạng lưới, giảm chi phí vận hành khai thác bảo dưỡng Đến VNPT hoàn tất xây dựng mạng NGN VNPT sẵn sàng cung cấp tất dịch vụ băng rộng vơi chất lượng dịch vụ có tiêu chuẩn quốc tế Đây lợi VNPT mà xu hướng dịch vụ băng rộng phát triển mạnh mẽ tương lai Tóm lại việc triển khai chuyển đổi từ mạng hệ cũ sang hệ (NGN) với c 1, 2, 3, IP/MPLS Trong giai đoạn 2010 - 2015, mục tiêu phát triển cốt lõi mạng viễn thông liên tỉnh nhằm vào khả đa dạng hóa dịch vụ, vào tính hội tụ thoại số liệu, vào tính thống cố định di động, vào tính tích hợp mạng viễn thơng mạng máy tính vào tính tự động hóa q trình quản lý điều hành mạng lưới… với hiệu viễn thông quốc tế “Thơng tin nơi, lúc, hình thức nào” Các dịch vụ viễn thông xu hướng hội tụ kể đến dịch vụ IPTV, truyền hình hội nghị, dịch vụ cho 3G… 72 KẾT LUẬN Mạng hệ sau NGN nghiên cứu, chuẩn hoá tổ chức viễn thông lớn giới nhằm đáp ứng nhu cầu tăng tính mở, tương thích linh hoạt để cung cấp đa dịch vụ, đa phương tiện với tính ngày mở rộng Qua ba tháng làm đồ án tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu NGN ứng dụng” em tìm hiểu vấn đề sau:  Tổng quan mạng NGN  Cấu trúc mạng NGN với giao thức báo hiệu điều khiển, dịch vụ chủ yếu mạng hệ  Tình hình triển khai NGN Việt Nam Trong trình làm đồ án, trình độ, kiến thức thực tế cịn hạn chế, nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót chưa thật sâu sắc Em mong nhận góp ý thầy bạn để hoàn thiện phát triển đề tài Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Điện tử Viễn thông – Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng, đặc biệt thầy giáo Th.s Mai Văn Lập nhiệt tình giúp đỡ em hồn thành đồ án Hải Phịng, ngày…tháng…năm 2010 Sinh viên thực Đỗ Thị Huyền 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO Mạng viễn thông hệ sau – TS Nguyễn Quý Minh Hiền, Viện khoa học kỹ thuật bưu điện Đề tài: “Nghiên cứu chuyển mạch mềm” Phịng cơng nghệ, Cơng ty Thơng tin Viễn thơng Điện lực, 2000 Đồ án tốt nghiệp – Nguyễn Anh Quân trường ĐHBK Hà Nội – người hướng dẫn Giáo viên Đỗ Hoàng Tiến (Đề tài: Mạng NGN giao thức báo hiệu điều khiển) Đồ án tốt nghiệp – Bùi Quốc Nam Học Viện CN Bưu Viễn Thơng – người hướng dẫn Th.s Dương Văn Thành (Đề tài: NGN ứng dụng) 74 ... Chƣơng CẤU TRÚC MẠNG NGN VÀ ỨNG DỤNG 2.1 CẤU TRÚC MẠNG NGN 2.1.1 Cấu trúc chức mạng NGN Đặc điểm NGN cấu trúc phân lớp theo chức phân tán tài nguyên mạng Điều làm cho mạng mềm hóa sử dụng giao diện... thức ứng dụng cho mạng NGN, cho phép nút phía mạng IP giao tiếp với nút phía mạng SS7 nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng mạng phối hợp hoạt động mạng PSTN có với mạng NGN tương lai Vì vậy, việc nghiên. .. vật lý mạng NGN NGN hiểu mạng hệ sau hay mạng hệ mà khơng phải mạng hồn tồn mới, nên xây dựng phát triển mạng theo xu hướng NGN, người ta ý đến vấn đề kết nối NGN với mạng truyền thống tận dụng