Giáo trình mạng máy tính - Chương 7

MẠNG TỐC ĐỘ CAO VÀ ỨNG DỤNG CÁC CÔNG NGHỆ MỚI Nội dung của chương sẽ trình bày một cách tổng quát về các loại mạng tốc độ cao và các ứng dụng công nghệ mới bao gồm đường dây thuê bao số DSL, các mạng truyền tải voice chuyển mạch gói trên nền IP như Voice over Internet Protocol, Voice over ATM và Voice over Frame Relay. Công nghệ MPLS phù hợp với xu thế và nhu cầu truyền thông hiện tại và tương lai. ...

Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn CHƯƠNG 7: MẠNG TỐC ĐỘ CAO VÀ ỨNG DỤNG CÁC CÔNG NGHỆ MỚI Nội dung chương trình bày cách tổng quát loại mạng tốc độ cao ứng dụng công nghệ bao gồm đường dây thuê bao số DSL, mạng truyền tải voice chuyển mạch gói IP Voice over Internet Protocol, Voice over ATM Voice over Frame Relay Công nghệ MPLS phù hợp với xu nhu cầu truyền thông tương lai MPLS ứng dụng mạng lõi NGN tảng cho dịch vụ VPN Mạng hệ sau NGN (Next Generation Network) mạng hội tụ tiên tiến phát triển thay dần mạng truyền thống Hoạt động dựa công nghệ chuyển mạch mềm Softswitch, điều khiển chuyển mạch không phụ thuộc vào phần cứng Có khả lập trình độc lập kiến tạo dịch vụ mềm dẻo Nội dung chương gồm: • Đường dây thuê bao số DSL • Truyền thoại qua mạng chuyển mạch gói VoPN • Cơng nghệ chuyển mạch đa giao thức MPLS • Cơng nghệ chuyển mạch mềm Softwitch • Mạng hội tu mạng hệ sau NGN 7.1 Đường dây thuê bao số DSL (Digital Subscribers Line) 7.1.1 Mở đầu Công nghệ đường dây thuê bao số DSL cho phép tận dụng miền tần số cao truyền tín hiệu tốc độ cao đơi dây cáp đồng thơng thường Modem DSL biến đổi tín hiệu người sử dụng tín hiệu điện thoại, tín hiệu truyền hình, liệu thành tín hiệu phù hợp với đường truyền DSL, có cấu trúc liệu riêng, mã đường dây riêng số tín hiệu điều khiển định mạng Đường dây thuê bao số sử dụng với mạng số tích hợp đa dịch vụ ISDN (Integrated Services Digital Network) truyền số liệu đầu cuối Nhiều phiên DSL sau thiết kế từ thực tế ISDN DSL Các hệ DSL sau cải thiện nhiều công suất, cách thức hoạt động, khả cung cấp dịch vụ… Kỹ thuật DSL cho phép truyền chế độ song công đối xứng bất đối xứng 7.1.2 Tổng quan họ công nghệ DSL IDSL (ISDN DSL):Công nghệ đường dây thuê bao số truy nhập mạng ISDN sử dụng kênh đối xứng BRI (128 Kb/s 144 Kb/s) kết hợp thành kênh truyền liệu định tuyến máy tính khách hàng DSL làm việc với tốc độ 160 Kb/s tương ứng với 2B+D (144 Kb/s) Để truyền dẫn song công, sử dụng kỹ thuật triệt tiếng vọng Phần lớn dạng IDSL làm việc với ISDN NT tiêu chuẩn đầu cuối khách hàng đường dây Do đó, IDSL chuyển mạch nội hạt ISDN thay định tuyến gói Cấu hình sử dụng cho truy nhập Internet HDSL (High Data Rate DSL): Có khả truyền tải hai hướng 1,544 Mbps 2,048 Mbps đường dây điện thoại HDSL truyền dẫn tin cậy tỷ lệ lỗi bit từ 10-9 đến 10-10 Hệ thống HDSL DS-1 (1,544 Mbps) sử dụng hai đôi dây, đôi dây truyền 768 Kb/s hướng HDSL E1 (2,048 Mbps) lựa chọn sử dụng hai đơi dây, đơi dây sử dụng hồn tồn song công HDSL 2,048 Mbps đôi dây sử dụng thu phát giống thu phát hệ thống 1,544 Mbps Mạch vịng HDSL 2,048 Mbps có mạch rẽ không cân #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 87 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Tiêu chuẩn HDSL2 có tốc độ bit độ dài mạch vòng HDSL hệ thứ khác sử dụng đơi dây thay đơi dây HDSL2 có kỹ thuật mã hố cao điều chế phức tạp Lựa chọn tần số phát thu cho HDSL2 để chống xuyên âm SDSL (Single Pair DSL): Truyền đối xứng tốc độ 784 Kb/s đôi dây, ghép kênh thoại số liệu đường dây, sử dụng mã 2B1Q Công nghệ chưa có tiêu chuẩn thống nên khơng phổ biến cho dịch vụ tốc độ cao SDSL ứng dụng truy cập trang Web, tải liệu thoại với tốc độ 128 Kb/s, khoảng cách nhỏ 6,7 Km tốc độ tối đa 1024 Kb/s khoảng 3,5 Km VDSL (Very High Data Rate DSL): Sử dụng mạch vòng từ tổng đài trung tâm đến khách hàng ghép kênh phân phối Tiêu chuẩn kỹ thuật VDSL phát triển từ nhóm T1E1.4 mơ tả tốc độ khoảng cách từ đơn vị mạng quang ONU tới thuê bao Cáp từ mạng ONU nối trực tiếp đến ONU, theo hình trịn tách quang thụ động Tính ứng dụng VDSLlà hỗ trợ đồng thời tất ứng dụng thoại, liệu video Đặc biêt VDSL hỗ trợ truyền hình có độ phân giải cao (HDTV) ứng dụng máy tính tiên tiến Tính đối xứng VDSL cung cấp tốc độ liệu chiều lên tới 26 Mbps cho khu vực khơng có cáp quang nối tới Công nghệ Tốc độ Khoảng cách Truyền dẫn IDSL 144 Kb/s đối xứng 5km HDSL 1,544Mb/s đối xứng 2,048Mb/s đối xứng 1,544Mb/s đối xứng 2,048 Mb/s đối xứng 768kb/s đối xứng 1,544Mb/s 2,048 Mb/s chiều 1,5- Mb/s đường xuống 3,6 km - 4,5 km HDSL SDSL ADSL Số đôi dây đồn g sử dụn g đôi đôi đôi đôi 3,6 km - 4,5 km km km đôi ≤ 5km đôi 300 m - 1,5 km đôi 1,544 VDSL 26 Mb/s đối xứng 13-52 Mb/s đường xuống (tu 1,5-2 Hình 7.1: So sánh số tính họ cơng nghệ xDSL ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line): ADSL công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng phát triển cho nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao, dịch vụ trực tuyến, video, ADSL cung cấp tốc độ truyền tới Mb/s đường xuống (Download) 16 - 640 Kb/s đường lên (Upload) Ưu điểm bật ADSL cho phép người sử dụng sử dụng đồng thời đường dây thoại cho dịch vụ thoại số liệu, ADSL truyền miền tần số cao (4400 #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 88 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Hz÷1,1MHz) khơng ảnh hưởng tới tín hiệu thoại Các lọc đặt hai đầu mạch vịng tách tín hiệu thoại số liệu theo hướng ADSL “Lite” hay ADSL không sử dụng lọc chủ yếu cho ứng dụng truy cập Internet tốc độ cao Kỹ thuật khơng địi hỏi lọc phía thuê bao nên giá thành thiết bị chi phí lắp đặt giảm nhiên tốc độ đường xuống 1,5 Mb/s ADSL2 ADSL2+: ADSL2 chuẩn hoá ITU G.992.3, G.992.4, ADSL2+ chuẩn hóa ITU-T G.925.5 hệ thứ ba ADSL, phát triển dựa tảng ADSL ADSL2 nên mang đầy đủ đặc trưng ADSL ADSL2 ADSL2 ADSL2+ bổ sung nhiều tính cho ứng dụng, dịch vụ tiến trình triển khai so với ADSL chuẩn Công nghệ ADSL2+ đáp ứng yêu cầu tốc độ cao, băng thông rộng hỗ trợ tốc độ truyền số liệu lên 1,2 Mbps tốc độ xuống 24 Mbps 7.1.3 Các vấn đề công nghệ DSL mạng cáp đồng Phân chia tần số: Phổ tần cáp đồng từ đến 1,1 Mhz chia thành khoảng số để sử dụng cho dịch vụ sau: - Từ kHz đến kHz: dùng cho điện thoại dịch vụ liệu băng tần thấp - Từ kHz đến 80 kHz: khoảng tần số dùng cho ISDN - Từ 80 kHz đến 94 kHz: đảm bảo an toàn phổ thoại đường lên ADSL - Từ 94 kHz đến 106 kHz: khoảng tần số dùng cho đường lên ADSL - Từ 106 kHz đến 120 kHz: an toàn phổ tần đường lên xuống ADSL - Từ 120 kHz đến 1,1 MHz: khoảng tần số dùng cho đường xuống ADSL Việc phân tách phổ tần thoại ADSL đường xuống đường lên ADSL thực nhờ lọc Spilitter (bộ lọc ngăn cản dịng DC khơng cho vào modem ADSL) Hình 7.2 : Phân chia tần số 7.1.4 Các phương pháp mã hóa đường truyền Phương pháp mã hóa đường dây CAP DMT sử dụng kỹ thuật điều chế biên độ cầu phương (QAM) kỹ thuật điều chế kết hợp điều chế pha điều chế biên độ Một ký hiệu biểu diễn điểm chịm Có kiểu mã hóa QAM: 4-QAM, 16-QAM, 64QAM Số 4,16,64… số trạng thái mã hóa Số trạng thái nhiều ký hiệu QAM tín hiệu yếu đi, dẫn đến tỷ số tín hiệu tạp âm phải cao để Modem thu phân biệt #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 89 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn tín hiệu từ tạp âm Khi chòm QAM trở nên ngày lớn phải tăng cơng suất hay giảm nhiễu ADSL sử dụng mã đường truyền DMT định nghĩa ANSI T1.413 G.992.1 Tuy nhiên, CAP số hãng phát triển áp dụng cho ADSL Việt Nam khuyến nghị sử dụng phương pháp điều chế DMT - Phương pháp điều chế biên độ pha triệt sóng mang CAP dựa kỹ thuật điều chế biên độ cầu phương QAM Ưu điểm khơng có kênh nên thực thi đơn giản DMT CAP thích ứng việc tốc độ thay đổi kích cỡ chịm mã hố (4-CAP, 64-CAP, 512-CAP, ) tăng giảm phổ tần sử dụng Nhược điểm phương pháp khơng có sóng mang nên lượng suy giảm nhanh đường truyền tín hiệu thu biết biên độ mà khơng biết đến pha, đầu thu phải có thực chức quay nhằm xác định xác điểm tín hiệu - Phương pháp đa âm tần rời rạc DMT hỗ trợ kiến trúc ghép kênh phân chia theo tần số lẫn triệt tiếng vọng Sử dụng phổ tần chồng lấn để có tốc độ liệu cao phức tạp chi phí cao cần có sai động để triệt tiếng vọng Kỹ thuật DMT lợi dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu số, đặc tính mạch điện tự thích ứng điều chỉnh tham số này, làm cho lỗi bit xuyên âm nhỏ dung lượng thông tin mạch lớn Nguyên lý DMT chia độ rộng băng tần sử dụng (1104 KHz) thành kênh (Subcarrier) vào đặc tính kênh t, phân phối liệu đầu vào cho kênh Nếu kênh chịu tải số liệu đóng lại Mỗi kênh truyền số liệu đến 15 bit thông tin đơn vị mã 7.1.5 Phát lỗi sửa lỗi ADSL sử dụng mã Reed Solomon Trellis làm việc chế độ sửa lỗi ATM (mã HEC) sử dụng phương pháp sửa lỗi chuyển sang phương thức phát lỗi có lỗi xảy Sự lựa chọn phương thức sửa lỗi phát lỗi thống Một số chế mã hố chuyển đổi từ phương thức phát lỗi lỗi phát Khối FEC có tác dụng giúp bên thu thu thông tin, thực cách thêm byte kiểm tra FCS, công suất dB với tỷ lệ lỗi bit 10-7 7.1.6 Nhiễu chống xuyên nhiễu Nhiễu xuyên âm đầu gần NEXT (Near - end Crosstalk): Xuất thu nguồn nhiễu từ phát đầu cáp với gây Loại nhiễu đáng kể Nhiễu NEXT gây suy giảm cho hệ thống sử dụng băng tần số cho truyền dẫn thu phát Hình 7.3: Nhiễu xuyên âm đầu gần NEXT #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 90 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Để tránh xuyên âm đầu gần NEXT, hệ thống truyền dẫn sử dụng dải tần số cho thu phát khác Hệ thống ghép kênh theo tần số FDM loại bỏ NEXT từ hệ thống giống Xem xét tín hiệu V truyền dọc theo đôi dây, khoảng x1dọc theo đơi dây có nhiễu tác động khơng cân truyền trở lại đầu thu H.6.3 Nhiễu xuyên âm đầu xa FEXT (Far - end- Crosstalk): Xuất thu đặt đầu cáp, khác với đầu phát nguồn nhiễu FEXT thường nhỏ nhiều so với nhiễu xuyên âm đầu gần NEXT tín hiệu từ đầu xa bị suy hao chạy mạch vịng th bao FEXT thu sử dụng phương pháp tương tự sử dụng phương pháp thu NEXT Hình 6.4 trình bày ví dụ FEXT từ điểm khơng cân x1 Hình 7.4: Nhiễu xuyên âm đầu xa FEXT Nhiễu xuyên âm đầu gần đầu xa cơng suất nhiễu phụ thuộc vào phổ tín hiệu nhiễu Thông thường người ta quan tâm đến công suất nhiễu xuyên âm mà không cần quan tâm đến mức điện áp nhiễu xuyên âm Vì theo thống kê mơ hình cơng suất nhiễu xun âm cho phép xác định tỷ số tín hiệu tạp âm SNR đơi dây, cịn mơ hình mức điện áp khó xác định Chống xun nhiễu: Năng lượng điện truyền đôi dây tạo từ trường bao bọc quanh đôi dây gây tín hiệu điện, cảm ứng sang đơi dây xung quanh, gọi nhiễu xuyên âm ADSL khắc phục cách giảm tốc độ bit hướng lên, sử dụng dải tần số thấp tần số nơi suy hao truyền dẫn nhỏ nhiễu xuyên âm nhỏ Phương pháp triệt tiếng vọng (EC): Tiếng vọng phản xạ tín hiệu phát vào thu đầu gần Tiếng vọng đáng ngại tín hiệu theo hướng truyền dẫn số tồn đồng thời đường truyền dẫn đôi dây xoắn Do tiếng vọng tạp âm không mong muốn Tiếng vọng phiên bị lọt tín hiệu phát Bộ triệt tiêu tiếng vọng tạo tín hiệu phát bị lọt loại bỏ khỏi tín hiệu nhận Sử dụng kênh cho phát thu nên cần có triệt tiếng vọng phía thu ADSL sử dụng kỹ thuật truyền dẫn triệt tiếng vọng EC, nơi dải tần phát đặt dải tần thu cách chồng dải tần, tổng băng tần truyền giảm Tuy nhiên, EC khó tránh tự xuyên nhiễu Song công triệt tiếng vọng đạt tốc độ truyền liệu song công dây đôi dây xoắn Triệt tiếng vọng dạng phổ biến ghép kênh ADSL 7.1.7 Các mơ hình kết nối ADSL #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 91 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Kết nối ADSL thiết lập Modem tổng đài, đường truyền kết nối từ DSLAM - BRAS - tới nhà cung cấp dịch vụ ISP phải cung cấp kết nối tốc độ cao STM, ATM chuyển mạch IP * Mơ hình PPPoA (Point to Point over ATM) Hình 7.5 PPPoA : Giao thức nối điểm qua ATM Mơ hình dùng thiết bị: Internal ADSL Modem, USB Modem hay ADSL Router (RFC 2364) * Mơ hình PPPoE (Point to Point over Ethernet) RFC 2516 Hình 7.6 PPPoE - Giao thức nối điểm qua Ethernet PPPoE yêu cầu hầu hết giao thức đóng khung: ¾ PPP PC để bảo an kết nối tử PC đến định tuyến ISP #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 92 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn ¾ PPPoE kết nối từ PC đến modem ¾ RFC 1483 kết nối từ modem đến định tuyến ISP * Mơ hình IP over ATM (RFC 1483R) Được xác định RFC 1483R Tiêu chuẩn hỗ trợ giao thức định hướng (giống IP) giao thức khơng định hướng (giống Ethernet) Nó có kết hợp tùy chọn cho VC Multiplexing LLC Multiplexing Hình 7.7 Mơ hình IP over ATM (RFC 1483R) * Mơ hình Ethernet over ATM (RFC 1483B) Tiêu chuẩn đa giao thức kết hợp mức đáp ứng AAL5 Tiêu chuẩn hỗ trợ giao thức định hướng (giống IP) giao thức khơng định hướng (giống Ethernet) Nó có kết hợp tùy chọn cho VC Multiplexing LLC Multiplexing Hình 7.8 Mơ hình IP over ATM (RFC 1483R) RFC 1483 (Bridged) sử dụng Modem ADSL với giao thức tạo khung RFC 1483 Hiện triển khai sản phầm SBC Pac Bell #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 93 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn 7.1.8 Các ứng dụng ADSL Truy nhập Internet tốc độ cao: Với tốc độ truyền bất đối xứng nên ADSL công nghệ lý tưởng cho truy nhập Internet tốc độ cao, lẽ nhu cầu tải thông tin từ Internet lớn nhiều so với nhu cầu tải tin Truyền hình theo yêu cầu (VoD): Truyền hình theo yêu cầu sử dụng phương pháp nén, số hóa tín hiệu âm thanh, hình ảnh để truyền qua mạng Các nhà cung cấp dịch vụ VoD cung cấp kênh truyền hình theo yêu cầu với chất lượng khác tùy theo yêu cầu sử dụng Các kênh truyền hình chuẩn (SDTV) yêu cầu tốc độ truyền 3-4Mbps Các kênh truyền hình độ trung thực cao (HDTV) yêu cầu tốc độ truyền 15-18 Mbps Như vậy, dịch vụ ADSL với tốc độ hướng xuống tối đa Mbps hỗ trợ tối đa kênh SDTV hỗ trợ HDTV, ADSL2+ hỗ trợ dịch vụ Hội nghị từ xa: Cho phép nhiều người địa điểm khác hội họp, trao đổi trực tiếp phịng họp Tăng hiệu cơng việc, tiết kiệm thời gian chi phí giảm thiểu việc di chuyển, công tác tổ chức hội họp Truyền hình phát qua mạng: Các kênh truyền hình phát từ đài truyền hình đài phát truyền hình trực tiếp mạng ADSL2+ đến người sử dụng Vì tín hiệu Video Audio chiếm phần băng thông đường dây, nên người sử dụng vừa xem video vừa duyệt Web Một số dịch vụ khác: Các dịch vụ triển khai cơng nghệ ADSL như: Truyền số liệu tốc độ cao, học từ xa, game trực tuyến, khám bệnh từ xa, làm việc nhà, mua bán hàng qua mạng hoạt động giao dịch khác Hiện nay, công nghệ đường dây thuê bao số DSL ứng dụng rộng rãI, đáp ứng nhu cầu dịch vụ băng rộng mạng cáp đồng sẵn có Với ưu điểm phương thức truyền phương pháp mã hoá, sửa lỗi, ADSL phù hợp với dịch vụ Internet tốc độ cao, đưa lại nhiều lợi ích cho người sử dụng nhà cung cấp dịch vụ 7.2 Truyền thoại qua mạng chuyển mạch gói VoPN (Voice over Packet Network) 7.2.1 Khái niệm Là mô hình truyền thoại thời gian thực khơng sử dụng hệ thống chuyển mạch kênh thông thường mà sử dụng mạng chuyển mạch gói Tín hiệu thoại tương tự sau số hóa truyền qua mạng chuyển mạch gói dạng gói liệu VoPN trở thành công nghệ viễn thông hấp dẫn không nhà cung cấp dịch vụ mà với người sử dụng dịch vụ Sự phát triển mạng chuyển mạch gói đặc biệt mạng Internet với giao thức IP tạo tảng phát triển giao thức cho phép truyền liệu thoại qua mạng số liệu khác Các mạng chuyển mạch gói thường sử dụng để truyền thoại mạng Frame Relay, mạng ATM mạng IP 7.2.2 Mơ hình truyền thoại qua mạng chuyển mạch gói Tại phía phát, tín hiệu thoại tương tự từ máy điện thoại hay micro số hóa chuyển đổi thành gói liệu thích hợp để truyển qua mạng, việc chuyển đổi thực thông qua mã hóa-giải mã CODEC (Coder-Decoder) Bộ xử lý tín hiệu số DSP #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 94 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn (Digital Signal Processing) nén gói liệu với tốc độ bit thích hợp để truyền qua mạng chuyển mạch gói Tại bên thu, tiến trình diễn ngược lại, nhận gói tin nén, DSP giải nén gói tin, sau giải mã (Decode) gói tin thành tín hiệu âm tương tự phát điện thoại loa cho người nghe Trong đàm thoại, khoảng lặng chiếm tỉ lệ lớn (30% - 40%), truyền thoại qua mạng chuyển mạch gói người ta sử dụng kỹ thuật VAD (Voice Activity Detection) để loại bỏ khoảng lặng nhằm giảm lượng gói tin truyền qua mạng Tại phía thu khoảng lặng lại tái tạo để phát thông tin thoại cho người nghe 7.2.3 Ưu điểm truyền thoại qua mạng chuyển mạch gói - Tiết kiệm chi phí đầu tư hạ tầng mạng chi phí sử dụng dịch vụ: Việc tiết kiệm chi phí hạ tầng mạng hiểu theo nghĩa sử dụng mạng chuyển mạch gói có sẵn để truyền liệu thoại Thực tế việc đầu tư hệ thống mạng chuyển mạch gói sử dụng công nghệ tiên tiến mạng ATM tốn thường sử dụng cho mạng đường trục Do tận dụng mạng chuyển mạch gói có sẵn, đặc biệt mạng Internet để thực gọi đường dài tiết kiệm nhiều chi phí gọi so với việc thực gọi thông qua mạng chuyển mạch kênh thông thường - Sử dụng hiệu băng thông với chất lượng dịch vụ QoS chấp nhận được: Trong mạng chuyển mạch kênh, băng thông cấp cho lien lạc cố định (một kênh 64kbps) truyền thoại qua mạng chuyển mạch gói việc phân chia tài nguyên cho gọi linh hoạt nhiều Khi liên lạc diễn ra, lưu lượng mạng thấp, băng thông dành cho liên lạc cho chất lượng thoại tốt có thể, lưu lượng mạng cao, mạng hạn chế băng thông gọi mức chất lượng thoại QoS chấp nhận nhắm phục vụ nhiều người - Kết hợp dịch vụ thoại, số liệu, video mạng nhất: cho phép sử dụng hạ tầng mạng gói đa dịch vụ để truyền loại lưu lượng khác 7.2.4 Các vấn đề chất lượng dịch vụ QoS Khác với mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói có nhiều gói tin thuộc loại liệu khác lưu chuyển hướng đích kênh truyền Vì cần phải có chế ưu tiên liệu thời gian thực liệu thoại Ngoài mạng chuyển mạch gói sử dụng chế lưu chuyển tiếp (Store-and-Forward) để truyền thông tin nên gây trễ nút chuyển mạch * Trễ (Delay): Trễ nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng thoại Mỗi hệ thống truyền thông cho phép giới hạn trễ định Thời gian trễ chấp nhận khoảng từ 200ms đến 400ms Chất lượng gọi tốt thời gian trễ u cầu khơng q 200ms Yêu cầu giảm trễ cần thiết hệ thống VoPN để nâng cao chất lượng dịch vụ Nguyên nhân gây trễ truyền thoại qua mạng chuyển mạch gói do: • Trễ tích lũy hay trễ thuật toán: trễ chờ đủ khung liệu để xử lý mã hóa • Trễ xử lý: thời gian mã hóa đóng gói liệu mã hóa để truyền qua mạng • Trễ truyền qua mạng: trễ truyền liệu qua mạng chuyển mạch gói đệm chống Jitter phía thu Để giảm thiểu trễ, phải tăng tốc độ mạng, lực xử lý, mã hóa, ngồi cần sử dụng triệt tiếng vọng Echo Canceller #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 95 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn * Trượt (Jitter): Trượt chênh lệch thời gian đến gói tin theo đường khác từ nguồn đến đích gây Để tái tạo tiếng nói cách xác trung thực bên thu cần phải loại bỏ Jitter cách sử dụng đệm (Buffer), gói sau nhận lưu đệm xử lý Dùng đệm tránh thời gian trễ lớn gói tin, làm tăng thời gian trễ hệ thống Thời gian trượt lớn dung lượng đệm lớn Bộ đệm lớn thời gian trễ gây tăng Vì việc tính tốn dung lượng đệm thích hợp hệ thống cần thiết cho tránh trượt mà thời gian trễ không làm giảm chất lượng hệ thống * Mất gói (Packet Loss): Khơng thể đảm bảo tất gói tin đến đích an tồn thứ tự, mạng IP Các gói tin bị mạng bị tải hay trường hợp nghẽn mạng đường kết nối không đảm bảo Yêu cầu chất lượng dịch vụ tỉ lệ gói nhỏ 10% Do hạn chế thời gian trễ nên giao thức vận chuyển không liên kết giải vấn đề Để trì chất lượng thoại mức chấp nhận truyền lại gói tin bị mất, thay gói tin khoảng im lặng Để nâng cao độ tin cậy đường truyền cần tăng tốc độ kênh truyền, tăng dung lượng hệ thống thiết bị truyền dẫn (sử dụng mạng tiên tiến mạng Frame Relay, ATM) 7.2.5 Voice over Frame Relay - VoFR Các chuẩn VoFR Frame Relay Forum FRF, năm 1998: FRF.11 định nghĩa định dạng khung, FRF.12 định nghĩa q trình phân mảnh gói tin (tạo gói tin nhỏ để truyền liệu thoại thời gian thực qua mạng) Các khung liệu mạng Frame Relay có kích thước Header nhỏ byte VoFR thường sử dụng mạng riêng mạng riêng ảo VPN kết hợp thoại số liệu Việc sử dụng mạng Frame Relay để truyền thoại giúp giảm giá thành Trong VoFR, tổng đài PBX kết nối với thông qua Permanent Virtual Circuit (PVCs) Trong tốc độ kết nối kênh mạng Frame Relay dễ dàng thay đổi để thích ứng truyền thoại, fax hay số liệu Khi truyền thoại mạng Frame Relay, gói liệu thoại ưu tiên so với gói liệu khác 7.2.6 Voice over ATM - VoATM Phương thức truyền không đồng ATM (Asynchronous Transfer Mode) cơng nghệ đa dịch vụ, truyền đồng thời thoai, liệu video với tốc độ độ tin cậy cao Giá thành hệ thống ATM đắt sử dụng số mạng yêu cầu tốc độ, mạng đường trục Backbone Các chuẩn VoATM định nghĩa ATM Forum ITU_T Giao thức dịch vụ tốc độ bit cố định CBR (Constant Bit Rate) AAL1 chuẩn truyển thoại qua ATM Tuy nhiên giao thức không hiệu ứng dụng thoại Dịch vụ mô kênh CES (Circuit Emulation Service) có chất lượng dịch vụ cao nhất, cung cấp truyền dòng liên tục bit thông tin, cấp lượng không đổi băng thông cho kết nối thời gian truyền Nhưng CES chiếm băng thơng cho ứng dụng khác Ngồi ra, nhằm giảm trễ, CES gửi ATM Cell trống không đợi thêm ms để lấp đầy 47 byte liệu thoại vào Cell Điều làm lãng phí băng thơng khoảng 20 bytes ATM Cell Dịch vụ mô kênh băng thông động DBCES biến thể CES, DBCES khơng gửi dịng bit cố định Cell mà truyền có thoại hoạt động (Off Hook) Cũng CES, phần Cell rỗng Do sử dụng AAL1 để truyền thoại qua ATM tăng phần tiêu đề liệu thoại lãng phí băng thơng #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 96 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Dịch vụ tốc độ bit biến đổi VBR AAL2 khuyến nghị I.363.2 ITU_T, cho phép đóng gói gói ngắn từ 1Byte đến 45-64 Bytes, gọi Minicells, thành nhiều ATM Cell Khác với AAL1, AAL2 cho phép Cell có Payload khác thay đổi AAL2 hỗ trợ nén thoại nén khoảng lặng cho phép nhiều kênh thoại có băng thơng khác kết nối ATM đơn Trong mạng ATM, việc nén thoại không cần thiết, băng thông lớn Tuy nhiên mạng ATM-Frame Relay, việc nén thoại cần thiết Frame Relay có nén thoại Khi truyền thoại qua mạng ATM, Permanent Virtual Circuit dùng để truyền thoại báo hiệu Các tin báo hiệu truyền cách suốt Signaling PVCs Việc kết hợp hệ thống cuối cho phép chọn PVC để truyền thoại trạm kết cuối Trong mơ hình dịch báo hiệu VoATM, ATM dịch báo hiệu từ thiết bị mạng ATM Non-ATM Do giá thành mạng ATM cao nên thường dùng cho mạng Backbone nhà cung cấp dịch vụ 7.2.7 Voice over Internet Protocol - VoIP VoIP mô hình truyền thoại sử dụng giao thức IP Internet Protocol VoIP công nghệ hấp dẫn Các chuẩn giao thức VoIP đưa ITU_T (International Telecomunication Union), ITMC (International Multimedia Telecommunications Consortium) IETF (Internet Engineering Task Force) * Các thành phần chủ yếu VoIP gồm có: - Internet Protocol IP: Định danh địa thiết bị định tuyến gói tin lưu chuyển mạng Các gói IP có phần Header 20 Bytes - Các chuẩn nén tín hiệu thoại : Chuyển đổi tín hiệu Analog - Digital nén tín hiệu - Chuẩn H.323 SIP: Thiết lập gọi - Real Time Transport Protocol (RTP): Quản lý kết nối End to End để giảm thiểu gói trễ Hình 7.9 Mơ hình Voice over Internet Protocol Các phần tử H.323 bao gồm: Các Gateway, kiểm soát cổng Gatekeeper khối điều khiển đa điểm MCU (Multipoint Control Unit) Các thiết bị đầu cuối hỗ trợ cho hội nghị điểm-điểm hội nghị đa điểm với nhiều thành phần audio, video, data phối hợp tham gia Các #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 97 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Gateway liên kết mạng PSTN ISDN phục vụ cho điểm cuối thuộc hai mạng làm việc với Các Gatekeeper cung cấp dịch vụ điều khiển tiếp nhận, thông dịch địa cho đầu cuối cho Gateway Các MCU cho phép thiết bị đầu cuối hay Gateway thiết lập hội nghị phiên audio, video data H.323 tập giao thức thủ tục cung cấp dịch vụ truyền thơng đa phương tiện -truyền thoại, hình ảnh liệu thời gian thực qua mạng chuyển mạch gói bao gồm mạng IPbased LAN, MAN, WAN… Hiệp hội viễn thơng quốc tế tiêu chuẩn hố ITU-T đưa Chuẩn H.323 bao gồm chức báo hiệu điều khiển gọi, vận chuyển điều khiển đa truyền thông (Multimedia Transport and Control), điều khiển độ rộng băng tần cho hội nghị điểm-điểm hội nghị đa điểm (Point-to-Point and Multipoint Conferences) Ngoài khuyến nghị H.323, khuyến nghị thuộc nhóm H (H-Series) cịn có: H.320 cho mạng tích hợp số đa dịch vụ ISDN, H.324 cho dịch vụ mạng thoại thông thường POTS (Plain Old Telephone Service) kỹ thuật vận chuyển Chuẩn H.323 bao gồm thành phần giao thức sau : Báo hiệu gọi H.225 Điều khiển truyền thơng H.245 Mã hố giải mã Audio G.711, G.722, G.723, G.728, G.729 Mã hoá giải mã Video H.271, H.263 Chia sẻ liệu T.120 Giao vận truyền thông RTP/RTCP Hình 7.10 Mơ hình giao thức H.323 #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 98 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Hình 7.11 Mơ hình mạng theo chuẩn H.323 Giao thức SIP (Session Initial Protocol): Giao thức khởi tạo phiên SIP giao thức điều khiển báo hiệu lớp ứng dụng, thiết lập, trì kết thúc phiên đa truyền thông bao gồm thoại Internet, hội nghị ứng dụng audio, video data SIP hỗ trợ phiên điểm điểm đa điểm SIP giao thức dựa kí tự văn (Text Based Protocol), kiến trúc đa truyền thông Các chức SIP độc lập với nhau, giao tiếp, liên kết với giao thức báo hiệu khác giao thức H.323 Real-time Transport Protocol RTP giao thức End to End, thời gian thực Audio Video RTP thực việc quản lý thời gian truyền, quản lý số hiệu tuần tự, kiểm tra truyền liệu nhận dạng kiểu liệu truyền Nhưng RTP không cung cấp chế bảo đảm thời gian truyền không cung cấp chế giám sát chất lượng dịch vụ Sự giám sát bảo đảm thời gian truyền dẫn chất lượng dịch vụ thực nhờ hai giao thức RTCP RSVP Real-time Transport Control Protocol RTCP: Mặc dù RTP giao thức độc lập thường hỗ trợ giao thức RTCP điều khiển cho phép gửi thông tin bên thu tự thích nghi với bên phát tự thích nghi kiểu nén tín hiệu từ điều chỉnh lưu lượng liệu cho phù hợp với bên phát Resource Reservation Protocol RSVP: Cung cấp chế đảm bảo băng thông cho hoạt động ứng dụng RSVP gửi tham số chất lượng dịch vụ QoS kết hợp với liệu thời gian thực truyền mạng TCP/IP Hỗ trợ giao thức RTP, giao thức RSVP giải lỗi xảy đường truyền để đảm bảo tham số chất lượng Giao thức RTP hỗ trợ việc truyền thông điểm - điểm không quản lý tham số liên kết mạng RSVP tác động máy phát, máy thu mà tác động Router mạng RSVP thiết lập trì kết nối cho luồng liệu, xác lập hệ thống quản lý thứ tự gói tạo modun điều khiển để quản lý nguồn tài nguyên nút mạng khác RSVP đưa mô hình tối ưu để liên kết liệu từ mộ nguồn tới nhiều đích RSVP đóng vai trị quản lý cách độc lập host đích để tự thích nghi tham số chất lượng khả cung cấp nhu cầu đáp ứng Giao thức MGCP (Media Gateway Control Protocol) cho phép điều khiển Gateway thơng qua thành phần điều khiển nằm bên ngồi mạng MGCP sử dụng mơ hình kết nối tương tự SGCP dựa kết nối thiết bị đầu cuối gateway Các kết nối kết nối điểm-điểm kết nối đa điểm Ngồi chức điều khiển SGCP, MGCP cịn cung cấp thêm chức yêu cầu Gateway xác định kiểu mã hố phía đường dây kết nối đến thiết bị đầu cuối, kiểm tra trạng thái kết nối thiết bị đầu cuối thông báo với Call Agent thiết bị đậu cuối ngừng sử dụng dịch vụ quay lại sử dụng dịch vụ Giao thức Megaco/H.248: Kiến trúc Megaco thể bao gồm hoạt động hệ thống MG, MGC Megaco chia thiết bị có chức khác thành phần truyền thơng phần báo hiệu Trong Media Gateway (Cổng giao tiếp truyền thơng) điều khiển phần truyền thơng Media Gateway Controller (Bộ điều khiển cổng giao tiếp truyền thông) hay Call Agents (Các tác nhân gọi) lại điều khiển MGs để thiết lập đường dẫn truyền thông thơng qua mạng phân tán Một MGC điều khiển nhiều MGs Nói cách khác, MG đăng ký với nhiều MGCs Việc trao đổi thông tin hai thiết bị (MG MGC) thực nhờ giao thức Megaco Vì thế, Megaco giao thức chủ/tớ, tác #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 99 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn nhân gọi hoạt động khởi tạo lệnh (máy chủ), MGs hoạt động đáp ứng lệnh (máy tớ) Điều khiển truyền tải thông tin H.245 mô tả chi tiết cấu trúc định nghĩa tin, tóm lược thủ tục điều khiển, thiết lập giám sát trình liên lạc đa phương tiện (dữ liệu âm thanh) hai điểm cuối Các tin điều khiển H.245 kiểm soát hoạt động phần mạng H.323 bao gịm khả trao đổi, đóng mở kênh logic, yêu cầu chế độ ưu tiên, điều khiển luồng Các tin truyền kênh điều khiển H.245 tương ứng với kênh lôgic Mỗi gọi có kênh điều khiển H.245 thiết lập chức điều khiển đến kênh logic giải phóng Báo hiệu H.245 thiết lập hai điểm cuối, thiết bị đầu cuối, MC, Gateway Gatekeeper Báo hiệu điều khiển gọi H.225 mơ tả phương thức tích hợp liệu, phương thức mã hố đóng gói thơng tin hai thành phần mạng H.323 H.225 mô tả giao thức định dạng tin cho Gateway H.323 có liên quan đến thiết bị đầu cuối H.320, H.324 H.310, H.321 mạng N-ISDN, B-ISDN Ngồi ra, chuẩn H.225 cịn mơ tả giao thức định dạng tin cho trình truyền thông Gateway H.323 Gateway H.322 điểm cuối mạng H.322 với đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) RTCP: H.225 thiết kế để Gateway H.323 có khả phối hợp hoạt động với loại thiết bị đầu cuối H.320 Ngồi H.225 cịn bảo đảm chất lượng dịch vụ thiết bị đầu cuối H.320 thay đổi phù hợp với đặc tính khả Gateway H.323 Hình 7.12 Mối quan hệ giao thức H323 Báo hiệu đăng ký, chấp nhận trạng thái RAS: Kênh RAS sử dụng để truyền tin phục vụ trình tìm kiếm Gatekeeper đăng ký điểm cuối Các tin RAS truyền kênh không đảm bảo độ tin cậy tất tin quy định khoảng thời gian đếm Khi điểm cuối Gatekeeper phúc đáp lại yêu cầu khoảng thời gian quy định sử dụng tin RIP (Request in Progress) để thị #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 100 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn u cầu xử lý Điểm cuối Gatekeeper nhận tin RIP đặt lại đồng hồ đếm RAS sử dụng để truyền tin trình chấp nhận, thay đổi độ rộng băng tần, cung cấp thông tin trạng thái Các tin trao đổi Gatekeeper điểm cuối để cung cấp chức điều khiển truy nhập quản lý băng tần Điểm cuối gửi tin ARQ (Admission Request) đến Gatekeeper bao gồm thông tin độ rộng băng tần yêu cầu Đó tốc độ giới hạn cho luồng tín hiệu phát thu bao gồm kênh Audio kênh Video Header RTP Header, RTCP Header Gatekeeper chấp nhận giảm yêu cầu 7.3 Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (MultiProtocol Label Switching) 7.3.1 Mở đầu Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS kỹ thuật truyền liệu cơng nghệ mạng truyền thơng, chuẩn hóa tổ chức IETF khuyến nghị RFC 3031.Ý tưởng MPLS cung cấp dịch vụ truyền gói tin thống cho chuyển mạch kênh chuyển mạch gói dựa thiết bị chuyển mạch tốc độ cao, có cầu trúc đơn giản MPLS có khả hỗ trợ nhiều mơ hình dịch vụ quản lý lưu lượng nên dùng để chuyển tải nhiều loại lưu lượng khác thoại, số liệu, video MPLS xem tích hợp cơng nghệ chuyển mạch gói chuyển mạch kênh, chức định tuyến tảng IP chức chuyển mạch tảng ATM 7.3.2 Kiến trúc ngun tắc hoạt động MPLS Mơ hình OSI Tầng Ứng dụng Tầng Trình bày Tầng Phiên Tầng Vận chuyển Tầng Mạng Tầng Liên kết Tầng Vật lý Internet Protocol IP MPLS ATM-FR_Ethernet_PPP Tầng Vật lý Hình 7.13 MPLS mơ hình OSI Cấu trúc mạng MPLS: Một cách tổng quát, cấu trúc mạng MPLS gồm có phần biên lõi Chức thành phần mạng tách biệt Chức chuyển mạch nhãn chuyển gói có xu hướng tập trung phần lõi, chức xử lý gói định tuyến đẩy thành phần biên Bộ định tuyến biên LER (Label Edge Router) phần tử biên mạng MPLS thường tích hợp giao thức định tuyến MPLS IP Phần tử gọi định tuyến PE (Provider Edge) Tùy theo vị trí LER chiều gói tin gọi LER định tuyến đầu vào (Ingress) hay đầu (Egress) Bộ định tuyến lõi LSR (Label Switch Router) #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 101 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn phần tử nằm mạng MPLS, thực chức định tuyến dựa việc chuyển mạch nhãn Phần tử gọi định tuyến P (Provider) Nguyên tắc chuyển mạch nhãn MPLS: Gói tin chưa gán nhãn MPLS chuyển đến LER để chuyển qua mạng MPLS, LER xác định phân loại gói tin vào lớp gọi lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equivalence Class) Phần Header MPLS gói tin thêm cách chèn thêm nhiều nhãn trước gói tin Sau đó, gói tin chuyển tuyến logic gọi hầm (Tunnel) để đến Router đường đến đích Việc ấn định FEC dựa phần tồn địa lớp mạng đích Các gói tin thuộc FEC chuyển tuyến gọi LSP (Label Switch Path) Cơ chế chuyển gói theo LSP cho thấy tính định hướng kết nối MPLS Hình 7.13 Nguyên tắc hoạt động MPLS Cơ chế phân phối nhãn nhằm mục đích trao đổi thơng tin liên kết nhãn mạng MPLS đảm bảo cho định tuyến liền kề cập nhật, trì thống với giá trị nhãn cho FEC (biểu thị trường Destination) sở liệu nhãn Cơ chế dựa giao thức định tuyến BGP, OSPF, RSVP-TUNNELS giao thức phân phối nhãn chuyên dụng LDP (Label Distribution Protocol) Việc trao đổi thông tin nhãn MPLS theo nguyên tắc ngang hàng Có loại tin LDP: Discovery, Session, Advertisement Notification Cơ chế xử lý nhãn chuyển gói tin: Khi gói tin gán nhãn MPLS chuyển đến LSR, phần nhãn phân tích Tùy theo nội dung nhãn, ba thao tác sau thực lên chồng nhãn: tráo đổi hay thay nhãn (Swap), lấy nhãn (Pop), thêm nhãn vào (Push) Thao tác Push cộng thêm nhãn vào phía trước phần nhãn có, nghĩa đóng gói tin (Encapsulating) vào phân lớp khác MPLS Q trình cho phép gói tin MPLS định tuyến theo chế phân cấp (Hierarchical Routing), đặc biệt sử dụng cho dịch vụ VPN Cơ chế điều khiển lưu lượng chất lượng dịch vụ MPLS: MPLS hỗ trợ chức điều khiển lưu lượng nhờ quản trị mạng tạo LSP theo phương pháp định tuyến cưỡng để đảm bảo chất lượng dịch vụ giảm lưu lượng tải qua nút chuyển tiếp tránh tắc nghẽn tình đặc biệt Với chế định tuyến ràng buộc, người quản lý mạng lập trình điều kiện ràng buộc mạng MPLS tự động thực việc định tuyến thỏa mãn điều kiện Cơ chế hỗ trợ báo hiệu LDP để tạo CR-LSP (Compulsory Routing LSP) MPLS hỗ trợ chất lượng dịch vụ sở phân loại luồng lưu lượng theo độ trễ, băng #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 102 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn tần Tại biên mạng, luồng lưu lượng nhận dạng thơng qua việc phân tích số trường Header gói tin để phân loại chúng vào FEC để chuyển LSP có thuộc tính CoS hay QoS Thơng tin CoS truyền nhãn gói gán ngầm định cho LSP Thông tin QoS hỗ trợ trường hợp mạng MPLS chạy ATM Vấn đề đặt MPLS tiêu chí để phân loại gói tin thành FEC Điều phụ thuộc nhiều vào cơng nghệ xử lý gói tải tin Đánh giá công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS: a Ưu điểm: Cơng nghệ MPLS đơn giản, giải vấn đề độ phức tạp khả mở rộng mạng Có thể thay cơng nghệ đời trước Frame Relay, ATM Có thể nói MPLS hội tụ ưu điểm chế định tuyến gói IP chế hốn đổi nhãn TM, cho phép giảm thiểu thời gian xử lý gói tin mà khơng cần thay đổi giao thức định tuyến IP Nhãn MPLS đơn giản, kích thước nhỏ linh hoạt Có thể xếp nối tiếp nhãn để tạo thành chồng nhãn có độ phức tạp cao, tiện lợi cho việc đánh địa truy tìm Nếu so sánh với ATM MPLS có ưu điểm không cần đến giao thức điều khiển báo hiệu hay chuyển mạch tế bào phức tạp ATM Kích thước gói MPLS lớn nhiều so với tế bào ATM nên giảm đáng kể thông tin tiêu đề đóng gói tải tin Mạng truyền thơng đại , công nghệ mạng quang với tốc độ cực lớn (10Gbit/s) khơng chuyển tải gói tin có độ dài 1518 byte (kích thước cực đại gói Ethernet) mà cịn chuyển tải gói tin MPLS có kích thước tải tin Tóm lại, MPLS cho phép nâng cao độ thông (thông lượng) mạng Mặc khác, MPLS trì chức kiểm sốt lưu lượng điều khiển băng FR hay ATM MPLS tận dụng sở hạ tầng mạng ATM gói tin MPLS chuyển vào kênh ảo ATM ngược lại So với giải pháp IP/ATM, IP/MPLS có topo (cấu trúc lên kết) cấu hình mạng đơn giản Ưu điểm MPLS so với IP khả điều khiển lưu lượng hỗ trợ kiểm soát chất lượng dịch vụ (cao DiffServ, thấp ATM) MPLS tách bạch rõ ràng chức định tuyến với chức chuyển tiếp gói (Routing- Forwarding) sử dụng lại kiểu định tuyến IP cần Nhìn chung, MPLS cơng nghệ phù hợp bắt kịp với xu nhu cầu công nghệ truyền thông tương lai MPLS ứng dụng mạng lõi NGN, kỹ thuật lưu lượng tảng cho dịch vụ VPN b Hạn chế MPLS: MPLS không cung cấp dịch vụ đầu cuối (End-Point) để sử dụng trực tiếp Ethernet Về phương diện này, MPLS tương tự giao thức PPP MPLS có khả bị ảnh hưởng lỗi đường truyền cao công nghệ khác nên phần làm giảm độ tin cậy Đối thủ MPLS giao thức L2TPv3 lĩnh vực VPN đặc biệt mạng có lớp lõi túy IP Xu hướng phát triển: Hướng phát triển MPLS GMPLS, cung cấp mảng điều khiển chung dựa sở IP cho tất lớp GMPLS sử dụng kết hợp thiết bị chuyển mạch gói (bộ định tuyến ) thiết bị chuyển mạch kênh (SDH ) 7.4 Công nghệ chuyển mạch mềm (Softswitch) 7.4.1 Mở đầu #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 103 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Hệ thống chuyển mạch mềm thực chức xử lý gọi mạng NGN định tuyến, báo hiệu, cung cấp dịch vụ gọi Chuyển mạch mềm dựa ý tưởng tách riêng chức điều khiển gọi (phần mềm) khỏi chức chuyển mạch vật lý (phần cứng) đặt tảng sở chuyển mạch gói Chuyển mạch mềm thực thi module phần mềm giao diện chương trình ứng dụng API (Application Program Interface) chạy phần cứng hệ thống Server dung lượng lớn Vị trí chuyển mạch mềm thuộc lớp điều khiển mơ hình phân lớp chức NGN Hình 7.14 Vị trí chuyển mạch mềm mơ hình phân lớp NGN Các đặc trưng công nghệ chuyển mạch mềm sau: - Dựa công nghệ chuyển mạch gói - Thiết kế theo mơ hình xử lý phân tán - Giao diện mở API - Phần mềm điều khiển chuyển mạch không phụ thuộc vào phần cứng chuyển mạch thiết bị chuyển mạch truyền thống Có khả lập trình độc lập - Tích hợp liên kết giao thức khác mạng NGN NGN với mạng truyền thống (PSTN, ATM&IP…) 7.4.2 Cấu trúc nguyên tắc chuyển mạch mềm Chuyển mạch mềm hoạt động liên quan đến nhiều giao thức ứng dụng khác Việc liên kết giao thức thực nhờ việc liên kết khối chức chuyển mạch mềm với hỗ trợ đặc biệt khối liên kết mạng IW-F Mơ hình giao thức sử dụng giải pháp chuyển mạch mềm tổng quát sau: #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 104 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn BICC (Bearer Independent Call Control): Là giao thức điều khiển gọi độc lập với kênh truyền tải Báo hiệu dựa ISUP theo chuẩn ITU-T BICC hỗ trợ dịch vụ ISDN băng hẹp BICC thường dùng cho báo hiệu chuyển mạch mềm MEGACO/H.248/MGCP: Đây giao thức điều khiển điều khiển Softswitch (MGC) thiết bị cổng MG theo chế Master/Slave MGC định q trình liên lạc với MG, MG thực thể thụ động thực lệnh MGC yêu cầu Các tương tác (transaction) MGCP gồm có lệnh đáp ứng RTP/RTCP/RTSP: Real Time Protocol/ Real Time Control Protocol-Real Time Streaming Protocol: giao thức hoạt động lớp UDP dùng để truyền thông tin yêu cầu thời gian thực qua mạng gói RTP xem giao thức lớp truyền tải Bản thân RTP không đảm bảo chất lượng thơng tin cần truyền tải thời gian thực Nó đơn giản cung cấp đầy đủ thông tin lên lớp ứng dụng để xác định độ trễ gói định cách thức xử lý gói tin hiệu chỉnh độ di pha Các dịch vụ mà RTP cung cấp loại thơng tin chuyển tải gói, số thứ tự gói truyền (sequence number), mốc thời gian thời gian truyền tối đa gói (Timestamp) Các tin RTCP dùng để trao đổi thông tin phản hồi chất lượng phiên RTP tất thành viên tham gia phiên truyền tin SCTP (Stream Control Transport Protocol) hay SIGTRAN (Signalling Transport): giao thức hướng liên kết truyền tải (Transport Protocol) xây dựng để thay TCP (Transmission Control Protocol) việc chuyển tải thông tin báo hiệu SS7 mạng chuyển mạch lý TCP giao thức đảm bảo truyền liệu tin cậy thông qua chế xác nhận ACK chế gây trễ gói tin Các chế có giao thức SS7, SS7 yêu cầu thời gian thực nên việc dùng TCP cho SS7 không hiệu SCTP chuyển tải theo định hướng ghi thay định hướng byte TCP, đồng thời cho phép nhiều luồng liệu logic ghép kênh để truyền qua kết nối SCTP đảm bảo truyền tin cậy theo chế khác với TCP cách thiết lập nhiều kết nối SIP (Session Initiation Protocol)/H.323: Các giao thức điều khiển gọi đa phương tiện (lớp ứng dụng), dùng để thiết lập, điều chỉnh kết thúc phiên làm việc thuê bao 7.4.3 Giao diện ứng dụng API chuyển mạch mềm Chuyển mạch mềm ứng dụng công ng hệ phần mềm lập trình theo hướng đối tượng, cơng nghệ Agent xử lý phân tán API tập hợp thủ tục, giao thức công cụ phần mềm chuẩn hóa nhằm cho phép liên kết ứng dụng với Bằng cách xây dựng khối chức theo API, dễ dàng phát triển ứng dụng phần mềm API cho phép chia sẻ liệu ứng dụng tảng a Các phương thức chia sẻ liệu qua API: ¾ Gọi thủ tục từ xa RPC (Remote Procedure Calls): Dùng cho ứng dụng trao đổi thông tin với thủ tục (Procedure/Task) đệm liệu ¾ Ngơn ngữ truy vấn chuẩn SQL (Standard Query Language) ngôn ngữ dùng truy xuất liệu không cần thủ tục, cho phép chia sẻ liệu ứng dụng cách truy nhập vào sở liệu chung ¾ Chuyển file (File Transfer): Phương thức cho phép chia sẻ số liệu cách trao đổi file định dạng ứng dụng ¾ Phân phát tin (Message Delivery): Cho phép chia sẻ liệu cách trao đổi thông tin #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 105 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn trực tiếp thơng qua tin định dạng có kích thước nhỏ ứng dụng có liên kết với b Có thể phân lớp API Softswitch thành nhóm chính: ¾ API liên kết nguồn tài nguyên mạng (Resources API) ¾ API liên kết module có lực xử lý mạng (Network Capability API) ¾ API liên kết NGN với mơi trường ngồi nhà cung cấp dịch vụ thứ hay khách hàng có nhu cầu phát triển ứng dụng Hình 7.15 Mơ hình API chuyển mạch mềm giải pháp SIEMENS Hiện nay, API liên kết nguồn tài nguyên mạng API liên kết module có lực xử lý mạng phát triển nhiều sở JAIN (Java API Intergrated Network) Nhóm thứ ba phát triển theo nhiều hướng JAIN, 3GPP (3th Generation Ship Project, PARLAY GROUP) Các chuẩn API phát triển chuẩn dùng phổ biến SQL API ANSI 7.4.4 Kế hoạch đánh số chuyển mạch mềm Việc đánh địa số thuê bao dịch vụ NGN hoàn toàn linh hoạt cách khai báo liệu kho số vào sở liệu động máy chủ quản lý địa Cơ sở liệu cập nhật, bổ sung thay đổi nhà quản trị mạng, nhiên phải dựa tiêu chí sau: - Quy luật đánh địa tuân theo khuyến nghị ITU-T (E164-E169) - Quy hoạch địa cần kế thừa giữ thói quen quay số người dùng #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 106 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn - Quy hoạch địa tận dụng số mã đặc biệt dành riêng để phát triển sau với nhiều mục đích khác - Việc quy hoạch địa NGN phải đảm bảo không trùng lặp với dải địa sử dụng mạng truyền thống kết nối đến mạng NGN 7.4.5 Đánh giá công nghệ chuyển mạch mềm Bảng so sánh công nghệ Softwwitch chuyển mạch kênh #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 107 - Giáo trình Mạng Máy Tính Phương pháp chuyển mạch Kiến trúc Khả tích hợp với ứng dụng nhà cung cấp khác Khả thay đổi mềm dẻo Giá thành http://www.ebook.edu.vn Softswitch Phần mềm Tổng đài PSTN Điện tử Phân tán, theo chuẩn mở Dễ dàng Riêng biệt nhà sản xuất Khó khăn có Khó khăn Rẻ, khoảng nửa tổng đài điện tử Rất cao Đắt Khả Rất tốt, có hạn chế nâng cấp Giá thành Thấp, giá thành thay đổi gần tuyến Rất cao, tổng đài cấu tính theo số PSTN khơng thích hợp hình lượng thu sử dụng cho nghiệp mạng d Truyền Có Rất hạn chế thơng đa phương tiện Hội nghị Tốt Có truyền hình Lưu lượng Thoại, fax, liệu, video Chủ yếu thoại fax Thiết kế Khụng hạn chế Ngắn (chỉ vài phút) cho độ dài gọi cho m Công nghệ chuyển mạch mềm có ưu điểm bật so với công nghệ truyền thông sau: - Cho phép đưa giải pháp phần mềm chung việc xử lý gọi, áp dụng nhiều loại mạng khác - Đơn giản cấu trúc hệ thống linh hoạt việc thay đổi tính năng, cấu hình, mở rộng phát triển liên kết hãng nhà cung cấp dịch vụ #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 108 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn - Cho phép tích hợp phát triển phần mềm thơng minh nhà cung cấp dịch vụ, khai thác tiềm mạng tương lai - Dễ dàng tích hợp dịch vụ từ nhà cung cấp thứ ba đồng thời cho phép người sử dụng tự phát triển ứng dụng dịch vụ #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 109 - ... mạng truyền thống kết nối đến mạng NGN 7. 4.5 Đánh giá công nghệ chuyển mạch mềm Bảng so sánh công nghệ Softwwitch chuyển mạch kênh #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 1 07 - Giáo trình Mạng Máy Tính. .. hợp để truyển qua mạng, việc chuyển đổi thực thơng qua mã hóa-giải mã CODEC (Coder-Decoder) Bộ xử lý tín hiệu số DSP #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 94 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn... điểm-điểm hội nghị đa điểm với nhiều thành phần audio, video, data phối hợp tham gia Các #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 97 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Gateway liên kết mạng