Mạng thế hệ mới NGN và ứng dụng thiết kế tiến hoá từ mạng PSTN lên NGN

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội - Luận văn thạc sĩ khoa học Mạng hệ NGN Ngành : kỹ thuật điện tử Nguyễn tuấn linh Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Xuân Thụ Hà Nội 2006 -2- Lời Cam đoan Tôi tên Nguyễn Tuấn Linh Học viên lớp Cao học Điện tử viễn thông niên khoá 2004-2006 Tôi xin cam đoan, Tôi đà hoàn thành tất môn học theo quy định Trung tâm đào tạo sau đại học trường ĐH BKHN Luận văn có tên : Mạng hệ NGN nghiên cứu, tham khảo tài liệu đê viết nên Nội dung luận văn không chép từ luận văn khác Luận văn nộp thời gian quy định Trung tâm đào tạo sau đại học trường Đại học Bách Khoà Hà Nội Tôi xin chịu trách nhiệm lời cam đoan lài sai thật Hà Nội ngày 25/11/2006 Người làm cam đoan Nguyễn Tuấn Linh Ngun Tn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 -3- Mơc lơc Trang Lêi cam ®oan Muc lơc Danh mục lý hiệu, chữ viết tắt Danh môc bảng Danh mục hình vẽ, ®å thÞ 10 Mở đầu 12 Chương Sự hình thành mạng hệ NGN 13 1.1 Nguyên nhân hình thành mạng viễn thông hệ 13 1.1.1 Các mạng viễn thông hiƯn t¹i 13 1.1.2 Động đời mạng viễn thông hƯ míi NGN 15 1.1.3 Nh­ỵc điểm chuyển mạch kênh 16 1.2 Khái niệm đặc điểm mạng hƯ míi NGN 17 1.2.1 Khái niệm mạng hệ NGN 17 1.2.2 Đặc điểm mạng NGN 18 Ch­¬ng CÊu tróc m¹ng NGN 18 2.1 CÊu tróc ph©n líp cđa m¹ng NGN 18 2.1.1 Líp trun dÉn vµ truy nhËp 19 2.1.2 Líp trun th«ng 20 2.1.3 Líp ®iỊu khiĨn 20 2.1.4 Líp øng dông 22 2.1.5 Líp qu¶n lý 23 2.2 CÊu tróc vËt lý m¹ng NGN 23 2.2.1 Media Gateway- MG 24 2.2.2 Media Gateway controller 26 2.2.3 Signalling Gateway (SG) 27 2.2.4 Media Server 28 2.2.5 Application server 28 Ngun Tn Linh Líp cao học ĐTVT khóa 2004-2006 -4- Chương Giao thức m¹ng thÕ hƯ sau 28 3.1 Giao thøc H.323 30 3.2 Giao thøc SIP 32 3.2.1 Các khái niệm giao thøc SIP 32 3.2.2 Các thành phần kiến trúc SIP 33 3.2.3 Chức tính SIP 34 3.2.4 Hoạt động SIP 35 3.2.5 ThiÕt lËp giải phóng gọi SIP 37 3.2.6 B¶n tin SIP 37 3.2.7 Mà đáp ứng tin SIP 40 3.3 Giao thøc MEGACO/H.248 44 3.3.1 Chức giao thức MEGACO/H.248 45 3.3.2 C¸c kh¸i niƯm giao thøc MEGACO/H.248 45 3.3.3 Các lệnh cú pháp lệnh giao thức MEGACO/H2.4.8 47 3.3.4 Hoạt ®éng cña giao thøc MEGACO/H.248 49 3.3.5 Lưu đồ gọi có sử dụng giao thøc MEGACO 51 3.4 Giao thøc SIGTRAN 56 3.4.1 Giao thøc SCTP 57 3.4.2 M2UA 59 3.4.3 M2PA 60 3.4.4 M3UA 61 3.4.5 SUA 62 Chương Gải pháp thiết kế tiến hoá mạng PSTN lên mạng NGN 63 4.1 HiƯn tr¹ng cđa m¹ng tho¹i (PSTN) 63 4.1.1 HiƯn tr¹ng 63 4.1.2 NhËn xÐt 64 4.2 Hệ thống mạng liệu 65 4.2.1HiƯn tr¹ng 65 4.2.2 NhËn xÐt 65 4.3 HÖ thèng truyÒn dÉn 66 Ngun Tn Linh Líp cao häc §TVT khóa 2004-2006 -5- 4.4 Giải pháp thiết kế 67 4.4.1 Phương án 1: Tích hợp dịch vụ vào thiết bị mạng trục 68 4.4.1.1 Mô hình kết nối 68 4.4.1.2 Phân tích hoạt động 69 4.4.1.3 Thiết bị đề xuất 73 4.4.1.4 Thiết kế hệ thống mạng đa dịch vụ 78 4.4.2 Phương án 2: Thiết kế dùng riêng Voice Gateway 95 4.4.2.1 Mơ hình kết nối 95 4.4.2.2 Phân tích hoạt động 96 4.4.2.3 Phân tích ưu vượt trội giải pháp 97 4.4.2.4Thiết kế hệ thống chuyển mạch nhãn (MPLS) 101 4.4.2.5Thiết kế hệ thống mạng đa dịch vụ 105 4.4.3 Khuyến nghị thiết kế dự phòng ®đ cho m¹ng trơc 108 4.4.3.1 Mơ hình kết nối 108 4.4.3.2 Phân tích hoạt động 109 4.4.3.3 Phân tích ưu vượt trội giải pháp 4.4.4 Giai đoạn Chuyển đổi hoàn toàn mạng tích hợp đa dịch vụ lên mạng NGN 110 111 4.4.4.1 Mô hình cấu trúc kết nối 111 4.4.4.2 ThiÕt bÞ Softswitch đề nghị phải đạt yêu cầu sau 112 4.4.4.3 Báo hiệu mang 112 4.4.4.4 Xö lý cuéc gäi mạng đề nghị 112 Nguyễn Tuấn Linh Lớp cao học ĐTVT khóa 2004-2006 -6- Thuật ngữ viết tắt Tõ viÕt t¾t AAA ACM AAL ANM API ATM BCF BICC BIWF BNC CS CSF DSLAM GK GSN GW IAD IAM IN IP ISN ISP ISUP ITU LAN LE MC MP MPLS MCU MGCP Tªn tiÕng Anh Authentication, Authorization, Accouting Address Complete Message Atm Adaption Layer Answer Message Application Program Interface Asynchronous Transfer Mode Tªn tiÕng ViƯt NhËn thùc thuª bao, nhận thực dịch vụ, tính cước Bản tin hoàn tất địa Lớp tương thích ATM Bản tin trả lời Giao diện lập trình ứng dụng Chế độ truyền không đồng Chức điều khiển kênh Bearer Control Function mang Giao thøc ®iỊu khiĨn cc gäi Bearer Independent Call Control độc lập với kênh mang Chức làm việc liên mạng Bearer Interworking Function kênh mang Backbone Network Connection Kết nối mạng xương sống Capability Set Tập khả Call Service Function Chức dịch vụ gọi Digital Subscriber Line Access Bộ ghép kênh truy nhập đường Multiplexer dây thê bao số Gatekeeper Gate Serving Node Điểm phơc vơ cỉng Gateway Integrated Access Device ThiÕt bÞ truy nhập tích hợp Initial Address Message Bản tin khởi tạo địa Intelligent Network Mạng thông minh Internet Protocol Giao thøc Internet Interface Serving Node §iĨm phơc vơ giao diƯn Interner Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet Phần đối tượng người sử dụng ISDN User Part mạng tích hợp đa dịch vụ International Hiệp hội viễn thông quốc tÕ Telecommunication Union Local Area Network M¹ng cơc bé Local Exchange Tổng đài nội hạt Multipoint Controller Bộ điều khiển ®a ®iĨm Mutipoint Processor Bé xư lý ®a ®iĨm MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhÃn đa giao thức Mutipoint Control Unit Khèi ®iỊu khiĨn ®a ®iĨm Media Gateway Control Giao thøc ®iỊu khiĨn Gateway Ngun Tn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 -7- MGC M2UA M3UA M2PA MTP NGN OAM&P PBX POTS PRI PSTN QoS RAS RAS RTCP RTP RGW SCN SCP SCCP SCTP SDP SIP SIGTRAN SG SS7 SSP STP SUA SUS Protocol Media Gateway Controller trun th«ng Bộ điều khiển Cổng media Lớp tương thích người sử dơng MTP2 User Aption layer MTP2 Líp t­¬ng thÝch ng­êi sư dơng MTP3 User Adaption Layer MTP3 MTP2-User peer- to peer Lớp tương thích ngang hàng Adaptation Layer người sử dụng MTP2 Message Transfer Part Phần truền dẫn tin Next Generation Network M¹ng thÕ hƯ sau Operation, Administration, Vận hành quản trị bảo dưỡng Maintainance, and Performance giám sát hoạt động Private Branch Exchange Tổng đài nhánh dành riêng Plain Old Telephone Service Dịch vụ điển thoại truyền thống Primary Rate Interface Giao diện tốc độ Public Switch Telephone Mạng điện thoại công cộng Network Quality of Service Chất lượng dịch vụ Registration, Admision,Status Đăng kí cho phép tạng thái Remote Access Server Máy chủ truy cËp tõ xa Real – Time Control Protocol Giao thøc ®iỊu khiĨn thêi gian Real – Time Transport Giao thøc trun vËn thêi gian Protocol thùc Residential Gateway Cỉng nội hạt Swithc Circuit Network Mạng chuyển mạch kênh Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ Phần ứng dụng ®iỊu khiĨn kÕt Signal Connection Control Part nèi b¸o hiƯu Stream Control Transport Giao thøc trun vËn ®iỊu khiĨn Protocol luồng Session Description Protocol Giao thức miêu tả phiên Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên Signalling Transport Truyền vËn b¸o hiƯu Signalling Gateway Gateway b¸o hiƯu Signalling System HƯ thèng b¸o hiƯu sè Service Switching Point Điểm chuyển mạch dịch vụ Signalling Transfer Point Điểm chuyển tiếp báo hiệu Lớp tương thích người sử dụng SCCP – User Adaptation Layer SCCP SUSpend Ngõng NguyÔn TuÊn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 -8- SWN TCP ToS TSN TDM Switch Node Transaction Capabilities Application Part Transaction Control Protocol Type of Service Transit Serving Node Time Division Multiplexing UAC User Agent Client UAS User Agent Server UDP VoIP User Datagram Protocol Voice over IP TCAP NguyÔn TuÊn Linh Điểm chuyển mạch Phần ứng dụng khả giao dịch Giao thức điều khiển truyền dẫn Kiểu dịch vụ Điểm phục vụ chuyển tiếp Ghep kênh theo thời gian Máy khách tác nhân người sử dụng Bộ phục vụ tác nh©n ng­êi sư dơng Giao thøc gãi tin ng­êi dïng Thoại giao thức IP Lớp cao học ĐTVT khóa 2004-2006 -9- Danh mục bảng Bảng 4.1 Bảng phân tích trễ Bảng 4.2 Bảng số hiệu cổng dịch vụ dùng mạng Bảng 4.3 Bảng thứ tự dịch vụ ưu tiên Bảng 4.4 Bảng đánh dấu thứ tự ưu tiên cho dịch vụ theo giá trị PHB CoS Bảng 4.5 Cấp phát băng thông cho mạng trục Bảng 4.6 Cấp phát băng thông cho tuyến tỉnh Bảng 4.7 Chuyển đổi tương đươnggiữa giá trị PHB EXP Nguyễn Tuấn Linh Lớp cao học ĐTVT khóa 2004-2006 - 10 - Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 Biểu đồ nhu cầu lưu lượng thoại số liệu Hình 1.2 Mô hình phân lớp mạng NGN Hình 2.1 Mô hình cấu trúc vật lý mạng NGN H×nh 2.2 CÊu tróc Media Gateway H×nh 2.3 CÊu trúc chức Media controller Hình 3.1 Các giao thức kết nối thực thể Hình 3.2 Ngăn xếp giao thức H.323 Hình 3.3 Các thành phần mạng H.323 Hình 3.4 Cấu trúc hệ thống SIP Hình 3.5 Quá trình thiết lập giải phóng gọi Hình 3.6 Kiến trúc điều khiển MEGACO/ H.248 Hình 3.7 Vị trí chức giao thức MEGACO/ H.248 Hình 3.8 Mô tả gọi MEGACO Hình 3.9 Lưu đồ gọi từ RGW tới TGW Hình 3.10 L­u ®å cc gäi tõ TGW sư dơng SS7 vào RGW Hình 3.11 Bộ giao thức SIGTRAN Hình 3.12 Chức SCTP Hình 3.13 M2UA Hình 3.14 M2PA H×nh 3.15 M3UA H×nh 3.16 SUA H×nh 4.1 CÊu tróc mạng thoại PSTN mạng cần thiết kế Hình 4.2 Cấu trúc mạng liệu Hình 4.3 Mô hình kết nối mạng NGN giai đoạn Hình 4.4 Mô hình kết nối thoại từ địa phương lên trung tâm vùng Hình 4.5 Mô hình kết nối đề xuất Hình 4.6 Mô tả gọi thoại nội vùng Ngun Tn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 ... trúc mạng thoại PSTN mạng cần thiết kế Hình 4.2 Cấu trúc mạng liệu Hình 4.3 Mô hình kết nối mạng NGN giai đoạn Hình 4.4 Mô hình kết nối thoại từ địa phương lên trung tâm vùng Hình 4.5 Mô hình kết... mạng NGN Chương 3: em trình bầy giao thức sử dụng mạng NGN Chương 4: em đề xuất thiết kế giải pháp tiến hoá mạng PSTN cụ thể tồn Việt Nam lên thành mạng NGN Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Xuân... đặc điểm mạng hệ NGN 1.2.1 Khái niệm mạng hệ NGN Mạng viễn thông hệ có nhiều tên gọi khác như: - Mạng đa dịch vụ - Mạng hội tụ (hỗ trợ cho lưu lượng thoại liệu, cấu trúc mạng hội tụ) - Mạng phân