Tài liệu Chương 2: Cấu trúc mạng NGN docx

BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 20 - CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC MẠNG NGN ----WX---- I. SỰ TIẾN HÓA TỪ MẠNG HIỆN CÓ LÊN NGN 1. Chiến lược tiến hóa Trong nhiều năm gần đây, nền công nghiệp Viễn thông vẫn đang trăn trở về vấn đề phát triển công nghệ căn bản nào và dùng mạng gì để hỗ trợ các nhà khai thác trong bối cảnh luật viễn thông đang thay đổi nhanh chóng, cạnh tranh ngày càng gia tăng mạnh mẽ. Khái niệm mạng thế hệ mới (hay còn gọi là mạng thế hệ tiếp theo - NGN) ra đời cùng với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm đưa ra nhiều dòch vụ mới, mang lại nguồn thu mới, góp phần giảm chi phí khai thác và đầu tư ban đầu cho các nhà kinh doanh. Một chiến lược để phát triển nhòp nhàng từ mạng hiện tại sang kiến trúc mạng mới là rất quan trọng nhằm giảm thiểu yêu cầu đầu tư trong giai đoạn chuyển tiếp, trong khi sớm tận dụng được những phẩm chất của mạng NGN. Tuy nhiên bất kỳ bước đi nào trong tiến trình chuyển tiếp này cũng cần tạo điều kiện dễ dàng hơn cho mạng để rốt cuộc vẫn phát triển sang kiến trúc NGN dựa trên chuyển mạch gói. Bất cứ giải pháp nào được chọn lựa thì các hệ thống chuyển mạch truyền thống cũng sẽ phải tồn tại bên cạnh các phần tử mạng công nghệ mới trong nhiều năm tới. Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau : - Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dòch vụ viễn thông phong phú, đa dạng, đa dòch vụ, đa phương tiện. - Mạng có cấu trúc đơn giản. - Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí khai thác và bảo dưỡng. - Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dòch vụ mới. - Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh. BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 21 - Việc tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng đòa lý và nhu cầu phát triển dòch vụ, không tổ chức theo đòa bàn hành chính mà tổ chức theo vùng mạng hay vùng lưu lượng. Ở đây, chủ yếu chúng ta xem xét quá trình tiến hóa về cấu trúc từ mạng hiện có lên cấu trúc mạng NGN. SONET Transport TDM Access Circuit Switching SONET Transport Frame/ Cell Access ATM Switching SONET Transport IP Access IP Routing/Sw. Internet ATM, FR PSTN Transport SONET Optical Access IP ATM FR TDM Switching ATM SVCs IP MPLS SS7 Mạng hiện tại Mạng thế hệ sau (NGN) … Hình 2-1 Nhu cầu tiến hóa mạng Như hình vẽ, chúng ta nhận thấy mạng viễn thông hiện tại gồm nhiều mạng riêng lẻ kết hợp lại với nhau thành một mạng “hỗn tạp”, chỉ được xây dựng ở cấp quốc gia, nhằm đáp ứng được nhiều loại dòch vụ khác nhau. Xét đến mạng Internet, đó là một mạng đơn lớn, có tính chất toàn cầu, thường được đề cập theo một loạt các giao thức truyền dẫn hơn là theo một kiến trúc đặc trưng. Internet hiện tại không hỗ trợ QoS cũng như các dòch vụ có tính thời gian thực ( như thoại truyền thống). Do đó, việc xây dựng mạng thế hệ mới NGN cần tuân theo các chỉ tiêu : 1. NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dòch vụ của mạng Internet và của mạng hiện hành. 2. Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dòch vụ qua nhiều nhà cung cấp khác nhau. Mỗi nhà cung cấp mạng hay dòch vụ là một thực thể riêng lẻ BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 22 - với mục tiêu kinh doanh và cung cấp dòch vụ khác nhau, và có thể sử dụng những kỹ thuật và giao thức khác nhau. Một vài dòch vụ có thể chỉ do một nhà cung cấp dòch vụ đưa ra, nhưng tất cả các dòch vụ đều phải được truyền qua mạng một cách thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối. 3. Mạng tương lai phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối (hay còn gọi là cuộc gọi), thiết lập đường truyền trong suốt thời gian chuyển giao, cả cho hữu tuyến cũng như vô tuyến. Vì vậy, mạng NGN sẽ tiến hóa lên từ mạng truyền dẫn hiện tại (phát triển thêm chuyển mạch gói) và từ mạng Internet công cộng ( hỗ trợ thêm chất lượng dòch vụ QoS). Tính thông minh tập trung Tính thông minh phân tán đến các CPE Thế giới InternetThế giới điện thoại Mạng dòch vụ mới với kiến trúc thông minh phân tán Chiến lược phát triển mới Hình 2-2 Chiến lược phát triển Để thực hiện việc chuyển dòch một cách thuận lợi từ mạng viễn thông hiện có sang mạng thế hệ mới, việc chuyển dòch phải phân ra làm ba mức (ở hai lớp : kết nối và chuyển mạch) Trước hết là chuyển dòch ở lớp truy nhập và truyền dẫn. Hai lớp này bao gồm lớp vật lý, lớp 2 và lớp 3 nếu chọn công nghệ IP làm nền cho mạng thế hệ mới. Trong đó : 3 Công nghệ ghép kênh bước sóng quang DWDM sẽ chiếm lónh ở lớp vật lý 3 IP/MPLS làm nền cho lớp 3 3 Công nghệ ở lớp 2 phải thỏa mãn: • Càng đơn giản càng tốt • Tối ưu trong truyền tải gói dữ liệu BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 23 - • Khả năng giám sát chất lượng, giám sát lỗi và bảo vệ, khôi phục mạng khi có sự cố phải tiêu chuẩn hơn của công nghệ SDH/SONET 3 Hiện tại công nghệ RPT (Resilient Packet Transport) đang phát triển nhằm đáp ứng các chỉ tiêu này. Xây dựng mạng truy nhập băng rộng (như ADSL, LAN, modem cáp,…) để có thể cung cấp phương thức truy nhập băng rộng hướng đến phân nhóm cho thuê bao, cho phép truy nhập với tốc độ cao hơn. Hiện nay, việc xây dựng mạng con thông minh đang được triển khai một cách toàn diện, điều đó cũng có nghóa là việc chuyển dòch sang mạng NGN đã bắt đầu. Thứ hai là chuyển dòch mạng đường dài (mạng truyền dẫn). Sử dụng cổng mạng trung kế tích hợp hoặc độc lập, chuyển đến mạng IP hoặc ATM, rồi sử dụng chuyển mạch mềm để điều khiển luồng và cung cấp dòch vụ. Sử dụng phương thức này có thể giải quyết vấn đề tắt nghẽn trong chuyển mạch kênh. Mạng lõi IP Hiện tại Các mạng dòch vụ riêng lẻ Tương lai Mạng đa dòch vụ Dòch vụ PSTN/ISDN Cellular PLMN CATV Liên mạng trên cơ sở IP Điều khiển và quản lý các dòch vụ truy nhập Content Các mạng truy nhập, truyền dẫn, chuyển mạch riêng lẻ Media Gateway Wireline Access Wireless Access Cable Access Data/IP Network Hình 2-3 Sự hội tụ giữa các mạng BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 24 - ]  So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai : Thành phần mạng Công nghệ hiện tại Công nghệ tương lai Mạng truy nhập - Cáp xoắn băng hẹp - Truyền hình cáp số và tương tự chuyên dụng - GSM không dây - Cáp quang - Cáp xoắn băng hẹp - GSM không dây - Truyền hình cáp số và tương tự chuyên dụng - Cáp quang - Cáp xoắn băng rộng - Modem cáp - IP qua vệ tinh - Ethernet Chuyển mạch và đònh tuyến - Tổng đài PSTN - Chuyển mạch ATM - Chuyển mạch Frame Relay - Đònh tuyến IP - Đònh tuyến IP - Chuyển mạch quang Mạng truyền dẫn đường trục - PDH - SDH - DWDM Cùng với sự tiến hóa ở lớp truy nhập và truyền dẫn, chức năng chuyển mạch của tổng đài ở lớp điều khiển được thay thế bằng một phần mềm chuyển mạch thông minh gọi là Softswitch (hay Call Agent) : BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 25 - Khối chuyển mạch Dòch vụ, ứng dụng và các đặc tính (Trung tâm quản lý, cung cấp, dự phòng) Chuyển mạch mềm (Trung tâm điều khiển cuộc gọi) Phần cứng truyền dẫn Chuyển mạch mềmChuyển mạch kênh Ứng dụng và dòch vụ Điều khiển cuộc gọi và chuyển mạch Phần cứng truyền dẫn _ Nhà cung cấp đưa ra tất cả các giải pháp trong một khối chuyển mạch duy nhất : Phần cứng, phần mền mà các trình ứng dụng _ Khách hàng phụ thuộc nhà cung cấp : không có đổi mới, chi phí vận hành và bảo dưỡng cao _ Các giải pháp đưa ra từ nhiều nhà cung cấp, ở nhiều mức độ khác nhau với nhiều sản phẩm nguồn mở theo chuẩn . _ Khách hàng tự do chọn lựa những sản phẩm tốt nhất để xây dựng từng lớp mạng trong hệ thống. Các chuẩn mở cho phép mở rộng và giảm chi phí. APIsOpen Protocols APIsOpen Protocols MGCP ISUP/ SCTP RTP RTP SIP MGCP MGCP Internet Hình 2- 4 Hoạt động của chuyển mạch mềm trong NGN Thứ ba là mạng chuyển dòch mạng nội hạt. Tổng đài điện thoại có rất nhiều giá máy và nhiều dữ liệu dòch vụ thoại nội hạt, không chỉ đầu tư lớn mà việc cải tạo cũng sẽ rất khó khăn. Có thể dùng thiết bò tổng hợp truy nhập băng rộng, có dung lượng lớn, thay thế giá máy thuê bao hiện có, dùng cổng mạng truy nhập tốc độ cao đến mạng IP, nhằm nâng cấp chuyển BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 26 - mạch mềm và bộ phục vụ ứng dụng, bảo đảm cho dòch vụ thoại nội hạt và dòch vụ IP. 2. Sự tiến hóa từ các mạng hiện có lên NGN  Sự phát triển từ PSTN lên NGN Thoại luôn là dòch vụ được xét đến hàng đầu trong quá trình xây dựng mạng. Do đó, ở đây ta xem xét một minh họa về sự chuyển dòch thoại từ PSTN sang NGN . Mạng PSTN hiện tại : PSTN PBX SS7 POTS POTS RDT PRI/E1 / T1 GR. 303 IMT A- link Class 4/5 Switch Phát triển lên NGN : PSTN PBX SS7 POTS RDT PRI/E1 / T1 GR. 303 IMT Media Server Sinaling gateway Trunk gateway Access gateway Residental gateway MGC A-link VoPacket BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 27 -  Đối với các mạng dòch vụ khác : IP Network Wireless Network SS7 Các Server dòch vụ và quản lý Softswitch xDSL, modem cáp, Ethernet Internet SGW MG MG GE, MAN MG Từ những phân tích trên, chúng ta xây dựng sự tiến hóa bằng sơ đồ lớp chức năng của các mạng : • Mạng hiện tại : IP/ MPLS TDM WDM/ DWDM/ Sợi quang SDH/ SONET GE Thoại Các ứng dụng Internet Thoại Dữ liệu Dữ liệu ATM/FR IP Thoại Các ứng dụng Internet Video Các ứng dụng Internet IP GE : Gigabit Ethenet BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 28 - • Mạng trong tương lai gần: IP/ MPLS TDM DWDM PDH,SDH/ SONET GE Thoại Các ứng dụng Internet Thoại Dữ liệu Dữ liệu ATM/FR IP Thoại Các ứng dụng Internet Video Các ứng dụng Internet IP SDH/ SONET, GE IP/MPLS RPT Thoại Các ứng dụng Internet Video Các ứng dụng mới Dữ liệu Giải trí • Mạng tương lai: IP/ MPLS, kết nối dựa trên nền IP (IP Internetworking) DWDM RPT Thoại Các ứng dụng Internet Giải trí Dữ liệu Các ứng dụng mới Video Lớp điều khiển Lớp media BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 29 -  Sự phát triển của mạng hữu tuyến dựa trên công nghệ IP : PBX SS7 PBX CO CO Truyền thống Sofswitch SS7 Softswitch VoPacket CO CO PBX PBX Gateway switch Gateway switch Con đường phát triển của các mạng hiện tại là tạo ra một mạng chuyển mạch gói bên cạnh mạng PSTN để hỗ trợ thoại cũng như số liệu, và cấu hình để vận hành như một chuyển mạch quá giang khác. Để làm được việc này, điều cần thiết đối với mạng chuyển mạch gói là phải truyền thông được với PSTN nhờ sử dụng báo hiệu SS7. Truy cập tốc độ cao sẽ qua các công nghệ DSL (Digital Subcriber Line), các modem cáp, các đầu cuối di động và vô tuyến băng rộng. Tuy nhiên truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ là xu thế phát triển của tương lai. Thoại là yếu tố quyết đònh trong sự phát triển sang các mạng đa dòch vụ. Một số lượng lớn các thiết bò đang xuất hiện trên thò trường để hộ trợ điện thoại trên các mạng IP. Các thiết bò này vừa phục vụ cho tư gia khách hàng vừa cho các mạng hữu tuyến. Có một sức nặng đằng sau ý kiến cho là IP là chọn lựa tất yếu cho tương lai. Các cổng VoIP quy mô doanh nghiệp vừa mới được đưa vào hoạt động và các nhà khai thác đã có các mạng IP toàn cầu, trong đó có cả nhà khai thác của Châu Á. [...]... GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN III CẤU TRÚC VẬT LÝ NGN - Next Gerneration Network – cần được hiểu rõ là mạng thế hệ sau hay mạng thế hệ kế tiếp mà không phải là mạng hoàn toàn mới, nên khi xây dựng và phát triển mạng theo xu hướng NGN, người ta chú ý đến vấn đề kết nối mạng thế hệ sau với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bò viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa 1 Cấu. .. cao II CẤU TRÚC LUẬN LÝ (CẤU TRÚC CHỨC NĂNG) CỦA MẠNG NGN Cho đến nay, mạng thế hệ sau vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa có một khuyến nghò chính thức nào của Liên minh Viễn thông thế giới ITU về cấu trúc của nó Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra mô hình cấu trúc mạng thế hệ mới như Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC,… Bên cạnh việc đưa ra nhiều mô hình cấu trúc mạng NGN khác nhau... 5 Application Server (Feature Server) - 43 - BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 2.1 Media Gateway (MG) Hình 2-13 Cấu trúc của Media Gateway Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DS0 Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói Đặc biệt ở... kèm theo là các giải pháp mạng cũng như những sản phẩm thiết bò mới khác nhau Các hãng đưa ra các mô hình cấu trúc tương đối rõ ràng và các giải pháp mạng khá cụ thể là Alcatel, Siemens, Ericsions Nhìn chung từ các mô hình này, cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng sau : - Lớp nết nối (Access + Transport/ Core) - 31 - BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - Lớp trung gian hay... BÀI GIẢNG NGN - Chương 2: Cấu trúc NGN Chức năng : Lớp truyền tải trong cấu trúc mạng NGN bao gồm cả chức năng truyền dẫn và chức năng chuyển mạch Lớp truyền dẫn có khả năng hỗ trợ các mức QoS khác nhau cho cùng một dòch vụ và cho các dòch vụ khác nhau Nó có khả năng lưu trữ lại các sự kiện xảy ra trên mạng (kích thước gói, tốc độ gói, độ trì hoãn, tỷ lệ mất gói và Jitter cho phép,… đối với mạng chuyển... và BSS MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, như PSTN, SS7, mạng IP Nó chòu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau Nó còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho Softswitch - 45 - BÀI GIẢNG NGN SCP STP Chương 2: Cấu trúc NGN STP Signaling Layer SS7 TCAP SCP ISUP/... các công nghệ mới tác động trực tiếp đến sự phát triển cấu trúc mạng - 51 - BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN Hình 2-16 Các xu hướng phát triển trong công nghệ mạng 1 IP Sự phát triển đột biến của IP, sự tăng trưởng theo cấp số nhân của thuê bao Internet đã là một thực tế không còn ai có thể phủ nhận Hiện nay lượng dòch vụ lớn nhất trên các mạng đường trục trên thực tế đều là từ IP Trong công tác... Điều khiển quản lý băng thông - Đối với Media Gateway : Xác đònh và cấu hình thời gian thực cho các DSP Phân bổ kênh DS0 Truyền dẫn thoại ( mã hóa, nén, đóng gói) - 46 - BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - Đối với Signaling Gateway, MGC cung cấp : Các loại SS7 Các bộ xử lý thời gian Cấu hình kết nối Mã của nút mạng hay thông tin cấu hình - Đăng ký Gatekeeper Đặc tính hệ thống - Là một CPU đặc hiệu,... dụng Giao diện mở API Giao diện mở API Lớp truyền thông Lớp quản lý Lớp điều khiển Giao diện mở API Lớp truy nhập và truyền dẫn Hình 2- 6 Cấu trúc mạng và dòch vụ NGN (góc độ dòch vụ) Với API : Application Program Interface - 32 - BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 2 Phân tích Các server ứng dụng Lớp ứng dụng Lớp điều khiển Lớp truyền thông Softswitch hay Media Gateway Controller Media Gateway Lớp... / SVC, IP/MPLS, … - 37 - BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN Các server đặc tính, Server ứng dụng, Các giao thức, giao diện mở, API báo hiệu/ IN tiêu chuẩn Lớp ứng dụng Bộ điều khiển IP/ MPLS Bộ điều khiển Voice/SS7 Bộ điều khiển ATM/ SVC Softswitch Lớp điều khiển TCP/IP Video Voice TDM FR ATM Lớp media Các giao diện logic và vật lý tiêu chuẩn Hình 2-9 Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dòch vụ - Chức . BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 20 - CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC MẠNG NGN ----WX---- I. SỰ TIẾN HÓA TỪ MẠNG HIỆN CÓ LÊN NGN 1. Chiến lược tiến. mở API Hình 2- 6 Cấu trúc mạng và dòch vụ NGN (góc độ dòch vụ) Với API : Application Program Interface. BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN - 33 - 2. Phân