Đang tải... (xem toàn văn)
Phần 2 của bài giảng Mạng và truyền số liệu cung cấp cho người học những hiểu biết về: Mạng cục bộ (LAN - Local Area Network), mạng diện rộng WAN, họ giao thức TCP/IP và mạng Internet, mạng thế hệ mới (NGN – Next Generation Network). Mời các bạn cùng tham khảo để nắm bắt các nội dung chi tiết.
Chương Mạng cục (LAN - Local Area Network) 5.1 Những kiến thức Mạng cục (LAN) hệ truyền thông tốc độ cao thiết kế để kết nối máy tính thiết bị xử lý liệu khác hoạt động với khu vực địa lý nhỏ tầng nhà, nhà Một số mạng LAN kết nối lại với khu làm việc Các mạng LAN trở nên thơng dụng cho phép người sử dụng dùng chung tài nguyên quan trọng máy in mầu, ổ đĩa CD-ROM, phần mềm ứng dụng thông tin cần thiết khác Trước phát triển cơng nghệ LAN máy tính độc lập với nhau, bị hạn chế số lượng chương trình tiện ích, sau kết nối mạng rõ ràng hiệu chúng tǎng lên gấp bội 5.1.1 Cấu trúc tôpô mạng Cấu trúc tôpô (network topology) LAN kiến trúc hình học thể cách bố trí đường cáp, xếp máy tính để kết nối thành mạng hoàn chỉnh Hầu hết mạng LAN ngày thiết kế để hoạt động dựa cấu trúc mạng định trước Điển hình sử dụng nhiều cấu trúc: dạng hình sao, dạng hình tuyến, dạng vịng với cấu trúc kết hợp chúng a Mạng dạng hình (Star topology) Mạng dạng hình bao gồm kết nối trung tâm nút Các nút trạm đầu cuối, máy tính thiết bị khác mạng Bộ kết nối trung tâm mạng điều phối hoạt động mạng Mạng dạng hình cho phép nối máy tính vào tập trung (Hub) cáp, giải pháp cho phép nối trực tiếp máy tính với Hub không cần thông qua trục bus, tránh yếu tố gây ngưng trệ mạng Hình 5.1 Cấu trúc mạng hình 136 Mơ hình kết nối hình ngày trở lên phổ biến Với việc sử dụng tập trung chuyển mạch, cấu trúc hình mở rộng cách tổ chức nhiều mức phân cấp, dễ dàng việc quản lý vận hành Các ưu điểm mạng hình sao: − Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên có thiết bị nút thơng tin bị hỏng mạng hoạt động bình thường − Cấu trúc mạng đơn giản thuật toán điều khiển ổn định − Mạng dễ dàng mở rộng thu hẹp Những nhược điểm mạng dạng hình sao: − Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả nǎng trung tâm − Khi trung tâm có cố tồn mạng ngừng hoạt động − Mạng u cầu nối độc lập riêng rẽ thiết bị nút thông tin đến trung tâm Khoảng cách từ máy đến trung tâm hạn chế (100 m) b Mạng hình tuyến (Bus Topology) Thực theo cách bố trí hành lang, máy tính thiết bị khác - nút, nối với trục đường dây cáp để chuyển tải tín hiệu Tất nút sử dụng chung đường dây cáp Phía hai đầu dây cáp bịt thiết bị gọi terminator Các tín hiệu liệu truyền dây cáp mang theo điạ nơi đến Hình 3.2 Cấu trúc mạng hình tuyến Ưu điểm: Loại hình mạng dùng dây cáp nhất, dễ lắp đặt, giá thành rẻ Nhược điểm: − Sự ùn tắc giao thông di chuyển liệu với lưu lượng lớn − Khi có hỏng hóc đoạn khó phát hiện, ngừng đường dây để sửa chữa ngừng toàn hệ thống Cấu trúc ngày sử dụng c Mạng dạng vịng (Ring Topology) 137 Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp thiết kế làm thành vịng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo chiều Các nút truyền tín hiệu cho thời điểm nút mà Dữ liệu truyền phải có kèm theo địa cụ thể trạm tiếp nhận Ưu điểm: − Mạng dạng vịng có thuận lợi nới rộng xa, tổng đường dây cần thiết so với hai kiểu − Mỗi trạm đạt tốc độ tối đa truy nhập Nhược điểm: Đường dây phải khép kín, bị ngắt nơi tồn hệ thống bị ngừng Hình 3.3 Cấu trúc mạng dạng vịng d Mạng dạng kết hợp Kết hợp hình tuyến (star/Bus Topology): Cấu hình mạng dạng có phận tách tín hiệu (spitter) giữ vai trị thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng chọn Ring Topology Linear Bus Topology Lợi điểm cấu hình mạng gồm nhiều nhóm làm việc cách xa nhau, ARCNET mạng dạng kết hợp Star/Bus Topology Cấu hình dạng đưa lại uyển chuyển việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng nhà Kết hợp hình vịng (Star/Ring Topology) Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có "thẻ bài" liên lạc (Token) chuyển vòng quanh HUB trung tâm Mỗi trạm làm việc (workstation) nối với HUB - cầu nối trạm làm việc để tǎng khoảng cách cần thiết 5.1.2 Các phương thức truy nhập đường truyền Khi cài đặt vào mạng, máy trạm phải tuân theo quy tắc định trước để sử dụng đường truyền, phương thức truy nhập Phương thức truy nhập định nghĩa thủ tục điều hướng trạm làm việc làm 138 lúc thâm nhập vào đường dây cáp để gửi hay nhận gói thơng tin Có phương thức bản: a Giao thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Giao thức thường dùng cho mạng có cấu trúc hình tuyến, máy trạm chia sẻ kênh truyền chung, trạm có hội thâm nhập đường truyền (Multiple Access) Tuy nhiên thời điểm có trạm truyền liệu mà Trước truyền liệu, trạm phải lắng nghe đường truyền để chắn đường truyền rỗi (Carrier Sense) Trong trường hợp hai trạm thực việc truyền liệu đồng thời, xung đột liệu xảy ra, trạm tham gia phải phát xung đột thông báo tới trạm khác gây xung đột (Collision Detection), đồng thời trạm phải ngừng thâm nhập, chờ đợi lần sau khoảng thời gian ngẫu nhiên tiếp tục truyền Khi lưu lượng gói liệu cần di chuyển mạng cao, việc xung đột xẩy với số lượng lớn dẫn đến làm chậm tốc độ truyền tin hệ thống Giao thức cịn trình bày chi tiết thêm phần công Ethernet b Giao thức truyền thẻ (Token passing) Giao thức dùng LAN có cấu trúc vịng sử dụng kỹ thuật chuyển thẻ (token) để cấp phát quyền truy nhập đường truyền tức quyền truyền liệu Thẻ đơn vị liệu đặc biệt, có kích thưóc nội dung (gồm thơng tin điều khiển) quy định riêng cho giao thức Trong đường cáp liên tục có thẻ chạy quanh mạng Phần liệu thẻ có bit biểu diễn trạng thái sử dụng (bận rỗi) Trong thẻ có chứa địa đích luân chuyển tới trạm theo trật tự định trước Đối với cấu hình mạng dạng xoay vịng trật tự truyền thẻ tương đương với trật tự vật lý trạm xung quanh vòng Một trạm muốn truyền liệu phải đợi đến nhận thẻ rỗi Khi trạm đổi bit trạng thái thẻ thành bận, nén gói liệu có kèm theo địa nơi nhận vào thẻ truyền theo chiều vòng, thẻ lúc trở thành khung mang liệu Trạm đích sau nhận khung liệu này, copy liệu vào đệm tiếp tục truyền khung theo vòng thêm thông tin xác 139 nhận Trạm nguồn nhận lại khung (theo vịng) nhận đúng, đổi bit bận thành bit rỗi truyền thẻ Vì thẻ chạy vịng quang mạng kín có thẻ nên việc đụng độ liệu xẩy ra, hiệu suất truyền liệu mạng không thay đổi Trong giao thức cần giải hai vấn đề dẫn đến phá vỡ hệ thống Một việc thẻ làm cho vịng khơng cịn thẻ lưu chuyển Hai thẻ bận lưu chuyển khơng dừng vịng Ưu điểm giao thức hoạt động tốt lưu lượng truyền thông lớn Giao thức truyền thẻ tuân thủ phân chia phương tiện mạng, hoạt động dựa vào xoay vòng tới trạm Việc truyền thẻ khơng thực việc xoay vịng bị đứt đoạn Giao thức phải chứa thủ tục kiểm tra thẻ phép khôi phục lại thẻ bị thay trạng thái thẻ cung cấp phương tiện để sửa đổi logic (thêm vào, bớt định lại trật tự trạm) c Giao thức FDDI FDDI kỹ thuật dùng mạng cấu trúc vòng, chuyển thẻ tốc độ cao phương tiện cáp sợi quang FDDI sử dụng hệ thống chuyển thẻ chế vịng kép Lưu thơng mạng FDDI bao gồm luồng giống theo hai hướng ngược FDDI thường sử dụng với mạng trục mạng LAN cơng suất thấp nối vào Các mạng LAN đòi hỏi tốc độ truyền liệu cao dải thơng lớn sử dụng FDDI Hình 5.4 Cấu trúc mạng dạng vịng FDDI 5.1.3 Các loại đường truyền chuẩn chúng a Chuẩn Viện công nghệ điện điện tử (IEEE) Tiêu chuẩn IEEE LAN phát triển dựa vào uỷ ban IEEE 802 140 − Tiêu chuẩn IEEE 802.3 liên quan tới mạng CSMA/CD bao gồm phiên bǎng tần bǎng tần mở rộng − Tiêu chuẩn IEEE 802.4 liên quan tới phương thức truyền thẻ mạng hình tuyến (Token Bus) − IEEE 802.5 liên quan đến truyền thẻ mạng dạng vịng (Token Ring) Theo chuẩn 802 tầng liên kết liệu chia thành mức con: mức điều khiển logic LLC (Logical Link Control Sublayer) mức điều khiển xâm nhập mạng MAC (Media Access Control Sublayer) Mức LLC giữ vai trò tổ chức liệu, tổ chức thông tin để truyền nhận Mức MAC làm nhiệm vụ điều khiển việc xâm nhập mạng Thủ tục mức LLC không bị ảnh hưởng sử dụng đường truyền dẫn khác nhau, nhờ mà linh hoạt khai thác Chuẩn 802.2 mức LLC tương đương với chuẩn HDLC ISO X.25 CCITT Chuẩn 802.3 xác định phương pháp thâm nhập mạng tức thời có khả nǎng phát lỗi chồng chéo thông tin CSMA/CD Phương pháp CSMA/CD đưa từ nǎm 1993 nhằm mục đích nâng cao hiệu mạng Theo chuẩn mức ghép nối với thông qua ghép nối Chuẩn 802.4 thực chất phương pháp thâm nhập mạng theo kiểu phát tín hiệu thǎm dị token qua trạm đường truyền bus Chuẩn 802.5 dùng cho mạng dạng xoay vịng sở dùng tín hiệu thǎm dị token Mỗi trạm nhận tín hiệu thǎm dị token tiếp nhận token bắt đầu q trình truyền thơng tin dạng khung tín hiệu Các khung có cấu trúc tương tự chuẩn 802.4 Phương pháp xâm nhập mạng quy định nhiều mức ưu tiên khác cho toàn mạng cho trạm, việc quy định vừa cho người thiết kế vừa người sử dụng tự quy định 141 Hình 5.5 Mối quan hệ chuẩn IEEE mơ hình OSI b Chuẩn uỷ ban tư vấn quốc tế điện báo điện thoại(CCITT) Đây khuyến nghị tiêu chuẩn hóa hoạt động mẫu mã mođem ( truyền qua mạng điện thoại) Một số chuẩn: V22, V28, V35 X series bao gồm tiêu chuẩn OSI Chuẩn cáp chuẩn giao tiếp EIA Các tiêu chuẩn EIA dành cho giao diện nối tiếp modem máy tính − RS-232 − RS-449 − RS-422 5.1.5 Các thiết bị dùng để kết nối LAN a Bộ lặp tín hiệu (Repeater) Repeater loại thiết bị phần cứng đơn giản thiết bị liên kết mạng, hoạt động tầng vật lý mơ hình OSI Khi Repeater nhận tín hiệu từ phía mạng phát tiếp vào phía mạng 142 Hình 5.8 Mơ hình liên kết mạng sử dụng Repeater Repeater khơng có xử lý tín hiệu mà loại bỏ tín hiệu méo, nhiễu, khuếch đại tín hiệu bị suy hao (vì phát với khoảng cách xa) khơi phục lại tín hiệu ban đầu Việc sử dụng Repeater làm tăng thêm chiều dài mạng Hình 5.9 Hoạt động Repeater mơ hình OSI Hiện có hai loại Repeater sử dụng Repeater điện Repeater điện quang − Repeater điện nối với đường dây điện hai phía nó, nhận tín hiệu điện từ phía phát lại phía Khi mạng sử dụng Repeater điện để nối phần mạng lại làm tăng khoảng cách mạng, khoảng cách ln bị hạn chế khoảng cách tối đa độ trễ tín hiệu Ví dụ với mạng sử dụng cáp đồng trục 50 khoảng cách tối đa 2.8 km, khoảng cách kéo thêm cho dù sử dụng thêm Repeater − Repeater điện quang liên kết với đầu cáp quang đầu cáp 143 điện, chuyển tín hiệu điện từ cáp điện tín hiệu quang để phát cáp quang ngược lại Việc sử dụng Repeater điện quang làm tăng thêm chiều dài mạng Việc sử dụng Repeater không thay đổi nội dung tín qua nên dùng để nối hai mạng có giao thức truyền thông (như hai mạng Ethernet hay hai mạng Token ring) khơng thể nối hai mạng có giao thức truyền thông khác Thêm Repeater không làm thay đổi khối lượng chuyển vận mạng nên việc sử dụng khơng tính tốn mạng lớn hạn chế hiệu mạng Khi lưa chọn sử dụng Repeater cần ý lựa chọn loại có tốc độ chuyển vận phù hợp với tốc độ mạng b Bộ tập trung (Hub) Hub yếu tố quan trọng LAN, điểm kết nối dây trung tâm mạng, tất trạm mạng LAN kết nối thông qua Hub Hub thường dùng để nối mạng, thông qua đầu cắm người ta liên kết với máy tính dạng hình Một hub thơng thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính thiết bị ngoại vi Mỗi cổng hỗ trợ kết nối dùng cặp dây xoắn 10BASET từ trạm mạng Khi tín hiệu truyền từ trạm tới hub, lặp lại khắp cổng khác Các hub thơng minh định dạng, kiểm tra, cho phép không cho phép người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub Nếu phân loại theo phần cứng có loại hub: − Hub đơn (stand alone hub) − Hub modun (Modular hub) phổ biến cho hệ thống mạng dễ dàng mở rộng ln có chức nǎng quản lý, modular có từ đến 14 khe cắm, lắp thêm modun Ethernet 10BASET − Hub phân tầng (Stackable hub) lý tưởng cho quan muốn đầu tư tối thiểu ban đầu lại có kế hoạch phát triển LAN sau Nếu phân loại theo khả ta có loại: − Hub bị động (Passive Hub) : Hub bị động không chứa linh kiện điện tử khơng xử lý tín hiệu liệu, có chức tổ hợp tín hiệu từ số đoạn cáp mạng − Hub chủ động (Active Hub) : Hub chủ động có linh kiện điện tử khuyếch đại xử lý tín hiệu điện tử truyền thiết bị mạng Qúa trình xử lý tín hiệu gọi tái sinh tín hiệu, làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, 144 nhạy cảm với lỗi khoảng cách thiết bị tăng lên Tuy nhiên ưu điểm kéo theo giá thành Hub chủ động cao nhiều so với Hub bị động Các mạng Token ring có xu hướng dùng Hub chủ động Về bản, mạng Ethernet, hub hoạt động repeater có nhiều cổng c Cầu nối (Bridge) Bridge thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống khác nhau, dùng với mạng có giao thức khác Cầu nối hoạt động tầng liên kết liệu nên không tiếp sức phải phát lại tất nhận cầu nối đọc gói tin tầng liên kết liệu mơ hình OSI xử lý chúng trước định có chuyển hay khơng Khi nhận gói tin Bridge chọn lọc chuyển gói tin mà thấy cần thiết Điều làm cho Bridge trở nên có ích nối vài mạng với cho phép hoạt động cách mềm dẻo Hình 5.10 Hoạt động cầu nối Để thực điều Bridge đầu kết nối có bảng địa trạm kết nối vào phía đó, hoạt động cầu nối xem xét gói tin nhận cách đọc địa nơi gửi nhận dựa bảng địa phía nhận gói tin định gửi gói tin hay khơng bổ xung bảng địa Khi đọc địa nơi gửi Bridge kiểm tra xem bảng địa phần mạng nhận gói tin có địa hay khơng, khơng có Bridge tự động bổ xung bảng địa (cơ chế gọi tự học cầu nối) Khi đọc địa nơi nhận Bridge kiểm tra xem bảng địa phần mạng nhận gói tin có địa hay khơng, có Bridge cho gói tin nội thuộc phần mạng mà gói tin đến nên khơng chuyển gói tin đi, 145 vụ điều hành mạng tảng để bước kiến tạo, triển khai quản lý dịch vụ mới” Hình 8.1 Xu hướng phát triển kiến trúc mạng 8.2.2 Mục tiêu mạng hế sau NGN Theo khuyến nghị ITU-T Y.2011 (Tháng 10/2004) mục tiêu đề cho mạng NGN là: · Thúc đẩy cạnh tranh lành mạnh · Khuyến khích đầu tư cá nhân · Xác định khn khổ cho kiến trúc khả để hội tụ yêu cầu điều chỉnh khác · Cung cấp truy cập mở tới mạng Trong đó: - Đảm bảo cung cấp phổ biến truy cập tới dịch vụ - Thúc đẩy bình đẳng hội cho người - Thúc đẩy đa dạng nội dung bao gồm đa dạng văn hóa ngơn ngữ - Cơng nhận cần thiết việc hợp tác toàn cầu với quan tâm đặc biệt tới nước phát triển 8.2.3 Đặc điểm mạng NGN 245 Thuật ngữ NGN sử dụng chung để đưa tên chung tới thay đổi sở hạ tầng cung cấp dịch vụ mà khởi động ngành cơng nghiệp viễn thơng NGN xác định thêm đặc điểm sau đây: · Truyền dẫn sở gói · Có phân tách chức điều khiển khả mang thông báo, gọi/phiên, ứng dụng/dịch vụ · Phân tách cung cấp dịch vụ từ truyền dẫn, cung cấp giao diện mở · Hỗ trợ dải rộng dịch vụ, ứng dụng cấu trúc dựa khối dựng sẵn (bao gồm thời gian thực/không thời gian thực dịch vụ đa phương tiện) · Các khả băng rộng với chất lượng dịch vụ đầu cuối - đầu cuối (end-to-end) · Tác động với mạng thông qua giao diện mở · Sự di dộng mở rộng · Không hạn chế truy cập người dùng tới nhà cung cấp dịch vụ khác · Sự đa dạng kế hoạch nhận dạng · Thống đặc điểm dịch vụ cho dịch vụ nhận biết người sử dụng · Hội tụ dịch vụ cố định/di động · Sự độc lập dịch vụ - chức liên quan từ công nghệ truyền dẫn bên · Hỗ trợ nhiều công nghệ lạc hậu · Dễ dàng với yêu cầu điều chỉnh, ví dụ liên quan đến liên lạc khẩn cấp, an ninh, cá nhân, ngăn chặn luật, vv… 8.3 Mô hình chức Hình 8.2 thể mơ hình chức chung mạng NGN Hình cho thấy mối quan hệ tài nguyên dịch vụ chức lớp dịch vụ NGN tài nguyên truyền dẫn chức lớp truyền tải NGN Chú ý hình cịn thể lớp điều khiển quản lý riêng biệt khả điều khiển chung hay chức điều khiển với lớp dịch vụ truyền tải Các tài nguyên cung cấp thành phần vật lý phi vật lý (ví dụ logic, thành phần liên kết truyền dẫn, xử lý lưu trữ, vv ) thành phần sử dụng để cung cấp dịch vụ mạng Như sở thơng tin tồn cầu (GII), tài nguyên giải với riêng rẽ chức dịch vụ 246 Các tài nguyên bao gồm tài nguyên truyền dẫn xác định cho trường hợp quản lý thống kê (ví dụ, chuyển mạch, router, kết nối truyền dẫn, vv…), tài nguyên lưu trữ, xử lý tảng xử lý, ứng dụng dịch vụ chạy (nền tảng dịch vụ), sở liệu cho lưu trữ nội dung ứng dụng Hình 8.2 Mơ hình chức chung 8.3.1 Các chức Phần tập trung vào chức lớp chức Các chức quản lý thể hình 8.2 tác động với tài nguyên, chức quản lý sử dụng để tạo dịch vụ Cách tiếp cận phù hợp với phạm vi nội dung quản lý TMN khuyến nghị M.3010, nơi mà dịch vụ quản lý định nghĩa mơ tả vai trị, tài ngun liên quan chức TMN Các lý tương tự áp dụng cho chức điều khiển chức truyền tải liên quan tới tương tác tới dịch vụ tài nguyên Chức điều khiển 247 Sự hỗ trợ dịch vụ đa phương tiện loại dịch vụ khác cho phép tính di động mở rộng yêu cầu thiết kế chức điều khiển dịch vụ phụ thuộc chặt chẽ vào cấp phát tài nguyên mạng qua chức điều khiển (hay quản lý) Việc nghiên cứu đầy đủ yêu cầu dịch vụ người dùng (end-user) nội dung then chốt thiết kế kiến trúc NGN Nó xem liên quan với nghiên cứu kiến trúc chức NGN để tập trung vào thường gán nhãn quy trình “yêu cầu”, ví dụ quy trình liên quan tới gọi truyền thống “điều khiển” Các chức điều khiển bao gồm quy trình “u cầu” phân loại thành hai tập chức chung, chức liên quan đến điều khiển dịch vụ (ví dụ, chức xác thực người dùng, nhận dạng người dùng, điều khiển việc vào dịch vụ, chức phục vụ ứng dụng) chức liên quan đến điều khiển mạng truyền tải (ví dụ, chức điều khiển việc vào mạng, điều khiển tài nguyên/chính sách mạng, cung cấp kết nối động) Chức quản lý Các chức quản lý phân loại tuân theo khu vực chức quản lý (MFA) hay loại quản lý FCAPS đây: · Quản lý lỗi · Quản lý cấu hình · Quản lý tài khoản · Quản lý hiệu · Quản lý an ninh Trong quản lý lớp truyền dẫn xác định rõ ràng, việc quản lý lớp dịch vụ phải nghiên cứu thêm Tuy nhiên, mong đợi quản lý hai lớp NGN tương tự cách hoạt động mục tiêu quản lý (ví dụ, cấu hình tài nguyên dịch vụ ngược lại với cấu hình tài nguyên truyền dẫn) Trạng thái mục tiêu quản lý (ví dụ thuộc tính khai báo chúng) định khác (chẳng hạn, danh sách mục tiêu dịch vụ NGN khác với danh sách mục tiêu kết nối truyền dẫn hỗ trợ dịch vụ NGN) Chức chuyển giao Các chức chuyển giao giữ riêng biệt từ chức quản lý điều khiển tương ứng Khuyến nghị G.805 G.809 mô tả mạng mạng truyền dẫn cho khả chuyển giao thông tin Vì vậy, khuyến nghị M.3060 có liên quan với định nghĩa chức liên quan đến chuyển giao thông tin 248 người dùng, chuyển giao thông tin mạng (như thông tin quản lý hay thông tin điều khiển) Những khuyến nghị cung cấp chức mạng truyền dẫn chức tương thích chức kết cuối đường 8.3.2 Tài nguyên mạng Sẽ hữu ích để thể tài ngun mơ hình NGN tổng thể giống riêng biệt từ chức dịch vụ Các tài nguyên bao gồm thành phần vật lý không vật lý (như logic) thường để xây dựng mạng, kết nối dịch vụ 8.4 Kiến trúc NGN Mục tiêu NGN cung cấp khả để tạo ra, triển khai quản lý tất loại dịch vụ Để đạt mục tiêu này, cần thiết để tách sở hạ tầng tạo mới/triển khai dịch vụ từ độc lập sở hạ tầng truyền dẫn Việc tách đưa kiến trúc NGN chẳng hạn phân tách lớp truyền dẫn dịch vụ thể hai lớp độc lập Xét mặt chức năng, mô hình cấu trúc mạng NGN bao gồm lớp: Lớp truy nhập (Access): Bao gồm hệ thống truy nhập cung cấp cổng kết nối với thiết bị đầu cuối thuê bao thông qua hệ thống hữu tuyến (cáp đồng, cáp quang ) hệ thống vô tuyến thông tin di động, vi ba, vệ tinh, vô tuyến cố định Lớp truyền tải/lõi (Transport/Core): Bao gồm chuyển mạch lõi (core) chuyển mạch biên (edge) dựa công nghệ ATM/IP, tuyến truyền dẫn SDH/WDM kết nối chuyển mạch lõi với với chuyển mạch biên Lớp điều khiển (Control): Bao gồm hệ thống điều khiển thực kết nối gọi, đáp ứng dịch vụ cho thuê bao thông qua việc điều khiển thiết bị chuyển mạch ATM/IP lớp truyền tải lớp truy nhập Lớp ứng dụng/dịch vụ (Application/Service): Có chức cung cấp ứng dụng dịch vụ thoại, phi thoại, dịch vụ băng rộng, dịch vụ thông minh, dịch vụ giá trị gia tăng cho khách hàng thông qua lớp Lớp liên kết với lớp điều khiển thông qua giao diện mở API Lớp quản lý (Management): Thực chức quản lý hoạt động lớp cộng lại Do đó, lớp có vai trị vị trí đặc biệt, liên quan xuyên suốt lớp cộng lại Như cấu trúc mạng NGN chức truyền dẫn chuyển mạch gộp chung lớp truyền tải/lõi, mơ hình số hãng gộp chung lớp truyền tải lớp truy nhập Điều có nghĩa thiết bị chuyển mạch truyền 249 dẫn xem phương tiện thực chuyển tải lưu lượng Trong mơ hình cấu trúc NGN, lớp điều khiển quản lý đặc biệt ý Lớp điều khiển phức tạp khả tương thích thiết bị hãng khác nhau, giao thức, giao diện báo hiệu điều khiển kết nối đa dạng tiếp tục phát triển Lớp quản lý có chức xuyên suốt lớp khác lại Hình 8.3 thể mơ hình cấu trúc mạng hệ sau Hì Lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service) Lớp điều khiển (Control) u L ớp nh qu ản Cấ lý trú c / Core) Lớp chuyển tải (Transport mạ ng Lớp truy nhập (Access) hệ sa u Phần quan điểm kiến trúc NGN ITU Theo mơ hình mạng bao gồm ba lớp lớp dịch vụ, lớp truyền tải lớp quản lý Hình 8.4 mục tiêu kiến trúc quản lý nội dung NGN 250 Hình 8.4 Tổng quan kiến trúc NGN Lớp dịch vụ: Lớp dịch vụ cung cấp chức điều khiển quản lý dịch vụ mạng để thiết lập ứng dụng dịch vụ người dùng Những dịch vụ liên quan tới thoại, liệu hay ứng dụng video Chúng xếp riêng rẽ số kết hợp trường hợp ứng dụng đa phương tiện Lớp liên kết với lớp điều khiển thông qua giao diện mở API Lớp truyền tải: Lớp truyền dẫn đề cập với việc truyền thông tin thực thể ngang hàng Với mục đích truyền dẫn kết hợp động tĩnh thiết lập để điều khiển việc truyền thông tin thực thể Sự kết hợp khoảng thời gian ngắn, ngắn hạn (tính phút) dài hạn (tính giờ, ngày, dài hơn) Lớp quản lý Lớp quản lý thực quản lý hoạt động lớp cịn lại Nó có vai trị vị trí đặc biệt, liên quan xuyên suốt lớp khác 8.5 Các thành phần NGN Trong mạng NGN có thành phần là: · Softswitch · Media Gateway - MG 251 · Signalling Gateway · Application Server · Media Server 8.5.1 Chuyển mạch mềm (Softswitch) Trong NGN, Softswitch não mạng, có chức sau: - Trung tâm báo hiệu điều khiển gọi toàn mạng, quản lý điều khiển loại Gateway truy nhập mạng, hoạt động theo tất loại giao thức báo hiệu từ H323, SIP đến MGCP/MEGACO - Giao tiếp với báo hiệu mạng PSTN (chủ yếu kết nối với mạng báo hiệu SS7) liên kết với hệ thống Softswitch khác - Tạo môi trường lập trình mở phép hãng thứ ba dễ dàng tích hợp phát triển ứng dụng (trên IP) kết nối với môi trường cung cấp dịch vụ có sẵn (ví dụ mạng thơng minh - IN) 8.5.2 Media Gateway - MG Media Gateway đóng vai trò giao diện vật lý mạng chuyển mạch kênh PSTN mạng chuyển mạch gói IP Nó có nhiệm vụ báo hiệu nhận tín hiệu đến từ mạng PSTN Nó nhận số điện thoại, chuyển đổi số điện thoại địa IP cuối quản lý trình xử lý gọi Xử lý gọi bao gồm việc nhận tín hiệu thoại, nén, gói hố, triệt tiếng vọng, nén khoảng lặng 8.5.3 Signalling gateway Signaling Gateway – Cổng báo hiệu SS7 - hoạt động cầu nối mạng PSTN IP, thực phiên dịch thông tin báo hiệu hai mạng 8.5.4 Application server Application server phần mềm chạy lớp trung gian Web browser sở client, sở liệu ứng dụng kinh doanh Các Application server điều khiển tất logic kết nối ứng dụng mà bao gồm ứng dụng client – server kiểu cũ 8.5.5 Media Server Media Server thực chức ngoại vi nhằm tăng cường thêm khả Softswitch Nếu cần, cịn hỗ trợ khả xử lý tín hiệu số DSP - Digital Signal Processing Nếu hệ thống cung cấp dịch vụ IVR - dịch vụ trả trước - thực thi Media server 8.6 Các công nghệ áp dụng cho NGN 8.6.1 Các công nghệ áp dụng cho lớp mạng chuyển tải 252 Lớp mạng chuyển tải cấu trúc mạng bao gồm truyền dẫn chuyển mạch Theo tài liệu từ hãng cung cấp thiết bị thơng tin tình hình phát triển mạng viễn thơng số quốc gia cơng nghệ áp dụng cho lớp chuyển tải mạng NGN là: · Công nghệ truyền dẫn quang SDH, WDM · Chuyển mạch ATM/IP 8.6.2 Công nghệ áp dụng cho lớp mạng truy nhập · Hữu tuyến: Cáp đồng, xDSL, cáp quang · Vô tuyến: + Thông tin di động: Công nghệ GSM CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh + Mạng thông tin vệ tinh hệ sau: có khả hỗ trợ triển khai dịch vụ ATM/IP 8.7 Dịch vụ NGN 8.7.1 Các dịch vụ NGN Trong môi trường NGN, đồng thời với việc trì dịch vụ có, nhà cung cấp dịch vụ phải đáp ứng nhu cầu khách hàng dịch vụ đa phương tiện, băng rộng nhiều thông tin Người sử dụng đầu cuối tương tác với mạng thông qua CPE, lựa chọn từ dải rộng QoS băng thơng Mục tiêu dịch vụ NGN cho phép người sử dụng lấy thông tin mong muốn từ phương tiện, với khuôn dạng, điều kiện, thời gian, địa điểm với dung lượng khác Hình 8.6 thể loại dịch vụ quan trọng mạng NGN (xét mức độ phổ biến lợi ích chúng), bao gồm dải rộng dịch vụ từ dịch vụ thoại bản, dịch vụ liệu, mạng riêng ảo, nhắn tin hợp nhất, đến dịch vụ tương lai dịch vụ thực tế ảo phân tán (Distributed Virtual Reality), quản lý gia 8.7.2 Đặc điểm dịch vụ mạng NGN Trên sở xu hướng mục tiêu dịch vụ mạng NGN, từ dải rộng dịch vụ đề cập phần trên, dịch vụ hệ sau có đặc điểm quan trọng sau: - Truyền thông đa phương tiện, thời gian thực rộng khắp (ubiquitous) Để thực điều với độ tin cậy cao (tương tự truyền thơng cá nhân) địi hỏi truyền tải truy nhập tốc độ cao cho phương tiện, thời gian, địa điểm dung lượng 253 - “Khả thông minh cá nhân” phân bổ tồn mạng Đó ứng dụng truy nhập vào trạng (profile) cá nhân người sử dụng, từ xem xét mẫu hành vi người sử dụng thực số chức cụ thể thay mặt họ Ví dụ tác nhân thơng minh báo cho người sử dụng có kiện liên quan, tìm, lọc phân loại nội dung - “Sự thông minh mạng” phân tán tồn mạng Đó ứng dụng biết, truy nhập điều khiển dịch vụ, nội dung tài nguyên mạng Chúng thực số chức thay mặt cho nhà cung cấp dịch vụ hay nhà cung cấp mạng Ví dụ tác nhân quản lý cú thể giám sát tài nguyên mạng, thu thập liệu sử dụng, gỡ rối hay làm trung gian cho dịch vụ/nội dung nhà cung cấp dịch vụ khác - Đơn giản cho người sử dụng Các dịch vụ NGN cố gắng ẩn phức tạp việc thu lượm, xử lý, tùy biến truyền tải thông tin người sử dụng Cho phép họ dễ dàng truy nhập sử dụng dịch vụ/nội dung mạng qua giao diện thân thiện tương tác người sử dụng mạng Điều liên quan đến việc cung cấp lựa chọn/giúp đỡ/ thông tin nhạy cảm với ngữ cảnh, quản lý tương tác nhiều dịch vụ cách suốt, cung cấp menu khác cho người sử dụng người có kinh nghiệm, cung cấp mơi trường thống cho loại truyền thông - Khả quản lý tùy chỉnh dịch vụ cá nhân hóa Điều liên quan đến khả người sử dụng tự quản lý profile cá nhân mình, tự cung cấp dịch vụ mạng, giảm sát sử dụng thông tin cước, tùy chỉnh giao diện người dùng, cách trình bày hành vi ứng dụng, tạo cung cấp ứng dụng - Quản lý thông tin thông minh Với đặc điểm này, người sử dụng quản lý q tải thơng tin nhờ khả tìm, phân loại lọc nội dung, quản lý tin nhắn hay liệu phương tiện quản lý thông tin cá nhân lịch, danh sách liên lạc Với đặc điểm trên, thấy dịch vụ NGN đa dạng nhiều tính năng, đáp ứng nhu cầu ngày tăng khách hàng, đặc biệt xu kinh tế dần chuyển sang mơ hình kinh doanh điện tử Tuy nhiên, để đạt đặc điểm vậy, dịch vụ NGN đặt cho nhà điều hành mạng, nhà cung cấp dịch vụ nhiều khó khăn thách thức việc kiến tạo quản lý dịch vụ: - Các dịch vụ NGN với nhiều tính phức tạp, liên quan đến nhiều thiết bị, công nghệ truy nhập, truyền tải ứng dụng thuộc nhà cung cấp khác Do 254 đó, có dải rộng yêu cầu băng thông, QoS,… tham số liên quan đến dịch vụ phức tạp khó quản lý - Trong đó, yêu cầu đặt cung cấp dịch vụ nhanh hơn, chu kỳ sống ngắn đảm bảo QoS từ đầu cuối đến đầu cuối - Những đặc điểm dịch vụ NGN cho thấy rằng, tính cước dịch vụ chuyển từ hình thức dựa lưu lượng mạng sang hình thức dựa ứng dụng, phiên giao dịch hay nội dung, chuyển từ tính cước “theo lơ sau sử dụng” (batch & post-usage) sang “thời gian thực trả trước” - Với đặc điểm “sự thông minh cá nhân”, “sự thông minh mạng”,… quản lý dịch vụ hệ sau có xu hướng hội tụ nhà cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp dịch vụ khách hàng sử dụng cuối Người sử dụng trao quyền có khả nhiều quản lý, tùy chỉnh cung cấp dịch vụ NGN - Đa số dịch vụ NGN dịch vụ giá trị gia tăng, ứng dụng nhà cung cấp dịch vụ xây dựng, quản lý dịch vụ gắn liền với kiến tạo dịch vụ - Các ứng dụng quản lý mạng dịch vụ NGN xem dịch vụ, chúng cung cấp nhà cung cấp dịch vụ quản lý thuộc loại dịch vụ nằm dịch vụ thuê khoán dịch vụ dịch vụ phía khách hàng Vì vậy, xây dựng hệ thống quản lý mạng dịch vụ NGN, nhà điều hành mạng, nhà cung cấp dịch vụ phải tính đến tất đặc điểm dịch vụ NGN yêu cầu liên quan 8.8 Giao diện kết nối NGN Các giao diện kết nối NGN phần quan trọng, vừa phải đáp ứng dịch vụ tương lai, vừa phải đảm bảo cung cấp dịch vụ tồn tại, đồng thời không làm ảnh hưởng đến người sử dụng Để đáp ứng yêu cầu trên, NGN phải chứa giao diện mạng tồn là: - Mạng truy nhập - Mạng đường trục - Mạng cung cấp dịch vụ Ngoài để đảm bảo triển khai dịch vụ không phụ thuộc vào nhà cung cấp, mạng truy nhập, giao thức quan trọng sau sử dụng giao diện kết nối mạng NGN: INAP, Megaco/H.248, SIP, H.323, ISUP, BICC Một nội dung quan trọng NGN khả tác động lẫn NGN NGN mạng khác PSTN Hình 8.5 minh hoạ tác động NGN với NGN khác mạng NGN tương tác với mạng khác để đảm bảo: 255 · Các khả truyền thông end-to-end cho người dùng mạng PSTN trì · Các khả phân phối nội dung cho người dùng Internet, mạng TV… · Kế thừa dịch vụ phong phú từ mạng Hình 8.5 Sự ảnh hưởng NGN với NGN khác với mạng Phần nghiên cứu nguyên tắc cho chức ảnh hưởng lẫn IWF NGN Như biết, NGN bao gồm hai lớp lớp dịch vụ lớp truyền tải, lớp gồm có mặt người dùng, mặt quản lý mặt điều khiển Sự tác động NGN NGN mạng khác tác động dịch vụ tác động mạng Hình 8.6 thể tác động qua lại hai mạng NGN Vị trí vật lý xác khối ảnh hưởng lẫn IWU bao gồm IWF (chức ảnh hưởng lẫn nhau) vấn đề thực Các IWF cho trường hợp ảnh hưởng lẫn Hình 8.6 minh hoạ ảnh hưởng lẫn lớp hai NGN Để cung cấp trường hợp IWF, vấn đề sau đề cập: Sự ảnh hưởng lớp người dùng có vai trị q trình lưu lượng phương tiện, chuyển đổi địa mạng NAT, hoạt động tường lửa, xếp liên kết, QoS-xử lý liên quan, biến đổi codec… Sự ảnh hưởng lớp điều khiển có vai trị chuyển đổi xử lý, điều khiển kết nối, điều khiển logic dịch vụ, đàm phán sách người sử dụng, báo hiệu gọi, đánh địa định tuyến, … 256 Sự ảnh hưởng lớp quản lý sử dụng cho hoạt động, cần thiết, việc tốn, sách giới hạn băng thông, phép đo cách sử dụng… Các IWF khác đặt tầng khác Hình 8.6 Sự ảnh hưởng lớp NGN Dưới số kết nối tới mạng PSTN, GSM, VPN Các mơ hình hoạt động giới thiệu chức thực thể mạng đưa cấu trúc chức 8.8.1 Kết nối tới PSTN Trong giải pháp Media gateway Signalling Gateway nối với PSTN Giao diện giao thức hình vẽ C all Server 1.H.323 2.SIP 1.C7/IP PS TN NN C7/ MTP Signalling Gateway H.248 MGCP Megaco Media PCM Gateway 1.BICC C S7 IP RTP Hình 8.7 Sơ đồ kết nối tới PSTN 8.8.2 Kết nối tới PLMN 257 C all Server Phần trình bày sơ đồ kết nối NGN tới mạng di động mặt đất phổ biến mạng GSM Dựa thoả thuận kết nối với mạng GSM, mong đợi nhà điều hành xử lý PSTN trước phân phát tiếp gọi, mô hình gọi phát triển để tra cứu xem nhà điều hành xử lý mạng GSM họ với mạng IP chứa số cấu trúc linh động GSM Mơ hình Eurescom phát triển mang tính định hướng tham khảo Hiện nay, chưa có giải pháp cho loại C a ll Server H 23 S IP C /IP M A P /IP C / M T P M A P GSM S ig n a ll in g Gate wa y H M GC P M e ga c o PCM B I C C C S C a ll S e rv e r M e d ia G a te w a y IP R TP Hình 8.8 Sơ đồ kết nối với mạng GSM 8.8.3 Kết nối tới mạng riêng ảo VPN Cách gọi mạng riêng ảo nhắc đến điều kiện mạng riêng giao diện tới mạng lõi qua giao thức mạng riêng bên (Q.SIG, DPNSS) Điều cho phép trì đặc tính mạng riêng bao gồm việc sử dụng kế hoạch quay số riêng gọi mạng riêng độc lập 258 Call Server Q.SIG or DPNSS Tunnelled using H.248/IPDC Signalling transport Signalling Gateway Media Gateway Q.SIG/DPNSS and PCM BICC CS7 H.323/SIP H.248 MGCP Megaco IP VPN RTP Hình 8.9 Sơ đồ kết nối tới VPN 259 Call Server ... cáp quang vào mạng truyền dẫn tạo nên chất lượng thông tin cao Việc xử dụng thủ tục hỏi đáp X25 để thực truyền số liệu mạng cáp quang đạt chất lượng cao, khung truyền từ 128 byte cho X25 mở rộng... người sử dụng tới nút mạng thuê bao giống mạng chuyển mạch tương tự sử dụng đường dây điện thoại với kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu V 22, V 22 bis, V 32, V 32 bis, kỹ thuật nén V 42 bis, MNP class • Phương... dùng chuẩn X .25 Hình 6.15 Hình kết nối WAN dùng mạng X25 • Giới thiệu Mạng X25 CCITT công bố lần vào 1970, lúc lĩnh vực viễn 185 thơng lần tham gia vào giới truyền liệu với đặc tính: X25 cung cấp