2.1.1 Khái niệm về mạng viễn thông.
Mạng viễn thông là phương tiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu. Mạng có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng.
Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: Thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối.
Hình 2.1: Các thành phần chính của mạng viễn thông
- Thiết bị chuyển mạch gồm có tổng đài nội hạt và tổng đài quá giang. Các thuê bao được nối vào các tổng đài nội hạt và tổng đài nội hạt được nối vào tổng đài quá giang. Nhờ các thiết bị chuyển mạch mà đường truyền dẫn được dùng chung và mạng có thể sử dụng kinh tế.
- Thiết bị truyền dẫn dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài, hay giữa các tổng đài để thực hiện việc truyền các tín hiệu. Thiết bị truyền dẫn chia làm hai loại: thiết bị truyền dẫn phía thuê bao và thiét bị truyền dẫn cáp quang. Thiết bị truyền dẫn phía thuê bao dùng môi trường thường là cáp kim loại, tuy nhiên có một số trường hợp môi trường truyền là cáp quang hoặc vô tuyến.
- Môi trường truyền dẫn bao gồm truyền hữu tuyến và vô tuyến. Truyền hữu tuyến bao gồm cáp kim loại, cáp quang. Truyền vô tuyến bao gồm vi ba ,vệ tinh.
Mạng viễn thông cũng có thể được định nghĩa như sau: Mạng viễn thông là một hệ thống gồm các nút chuyển mạch được nối với nhau bằng các đường truyền dẫn tạo thành các cấp mạng khác nhau.
Mạng viễn thông hiện nay được chia thành nhiều loại. Đó là mạng mắc lưới, mạng sao, mạng tổng hợp, mạng vòng kín. Các loại mạng này có ưu điểm và nhược điểm khác nhau để phù hợp với các vùng địa lý khác nhau.
Mạng viễn thông PSTN hiện nay được phân cấp như sau
Hinh 2.2: Cấu trúc mạng PSTN phân cấp
Trong mạng hiện nay gồm 3 nút:
- Nút cấp 1: Trung tâm chuyển mạch quốc tế - Nút cấp 2: Trung tâm chuyển mạch đường dài. - Nút cấp 3: Trung tâm chuyển mạch nội hạt.
2.1.2. Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay.
Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó.
- Mạng Telex: Dùng để gửi các bức điện dạng ký tự được mã hoá có tốc độ truyền rất thấp.
- Mạng điện thoại công cộng ( POTS: Plain Old Telephone Service ): Ở đây thông tin tiếng nói được số hoá và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN.
- Mạng truyền số liệu: Bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi dữ liệu giữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25.
- Các tín hiệu truyền hình bằng sóng vô tuyến, cáp…
- Trong phạm vi cư quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông qua mạng cục bộ LAN ( Local Area Network ) đó là các mạng Ethernet, Token Bus ,Token Ring
Quá khứ là bàn đạp cho tương lai. Do vậy trước khi tìm hiểu công nghệ viễn thông mới ta cần rút kinh nghiệm từ lịch sử phát triển của mạng:
- Xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau : Mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di động và mạng truyền số liệu.
- Xét về góc độ kỹ thuật bao gồm các mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng truy nhập, mạng báo hiệu và mạng đồng bộ.
2.1.3 Mạng viễn thông công cộng (PSTN)
Xét về mặt chức năng cung cấp dịch vụ, cấu trúc mạng viễn thông VNPT được phân thành hai lớp: chuyển tải dịch vụ và truy nhập dịch vụ.
- Lớp chuyển tải dịch vụ sẽ bao gồm các tổng đài quốc tế, tổng đài chuyển tiếp, tổng đài nội hạt.
- Lớp truy nhập dịch vụ gồm phần thuê bao của Host, các vệ tinh, thiết bị truy nhập thuê bao quang, cáp đồng, vô tuyến.
2.1.3.1 Hệ thống chuyển mạch
Với cấu trúc mạng hiện nay thì mạng chuyển mạch của VNPT chia làm 3 cấp dựa trên các tổng đài chuyển tiếp quốc tế, chuyển tiếp quốc gia, nội tỉnh và nội hạt. Các tổng đài chuyển tiếp quốc tế được đặt tại ba trung tâm là Hà Nội, Tp HCM và Đà Nẵng, các tỉnh thành khác nhau có các cấu trúc mạng khác nhau với nhiều tổng đài Host. Các tổng đài hiện có phổ biến trên mạng viễn thông Việt Nam là: các tổng đài VKX liên doanh giữa Việt Nam và Hàn Quốc, A1000E10 của Alcatel, NEAX61∑ của NEC, AXE10 của Ericsson, EWSD của Siemens. Các công nghệ chuyển mạch đang sử dụng là chuyển mạch kênh cho mạng PSTN, X.25 cho mạng Frame relay và ATM cho truyền số liệu.
Về mặt cấu trúc mạng, mạng viễn thông Việt Nam hiện tại có thể chia thành 3 cấp
Hình 2.3: Cấu trúc mạng Viễn thông PSTN Việt Nam hiện tại
- Cấp quốc tế: bao gồm các tổng đài Gateway, các đường truyền dẫn quốc tế như: các trạm vệ tinh mặt đất, các hệ thống cáp quang biển TVH, SE-ME-WE3, tuyến áp quang CSC.
- Cấp quốc gia: bao gồm các tổng đài chuyển tiếp Transit quốc gia, các tuyến truyền dẫn đường trục.
- Cấp nội tỉnh: Gồm các tổng đài Host, các vệ tinh, truy nhập, tổng đài độc lập, thiết bị truy nhập thuê bao, các tuyến truyền dẫn nội tỉnh. Sơ đồ sau là sơ đồ kết nối mạng chuyển mạch.
Dựa theo số liệu thuê bao theo vùng địa lý, mạng VNPT được tổ chức thành 5 vùng lưu lượng phân định như sau:
- Vùng 1: Khu vực miền Bắc kết nối các tổng đài thuộc 27 tỉnh thuộc khu vực tỉnh miền Bắc (từ Hà Giang đến Hà Tĩnh, trừ Hà Nội).
- Vùng 2: Thuộc khu vực Hà Nội.
- Vùng 3: Khu vực miền Trung, các tỉnh từ Quảng Bình trở vào đến Khánh Hoà, ĐakLak.
- Vùng 4: Khu vực T.P Hồ Chí Minh.
- Vùng 5: 18 Tỉnh đồng bằng Nam bộ và đồng bằng Sông Cửu Long ( các tỉnh còn lại).
Mỗi vùng lưu lượng được chia thành các khu vực chuyển tiếp (Transit Area), việc chuyển tiếp lưu lượng vào, ra và trong các khu vực do các nút chuyển mạch quốc gia (National Transit Switch) đảm trách. Số lượng cụ thể các nút chuyển mạch quốc gia trong một vùng lưu lượng tuỳ thuộc vào số lượng thuê bao của từng vùng lưu lượng.
Lưu lượng đi về của các vùng nào được định tuyến qua các tổng đài Transit quốc gia của vùng đó qua cổng Gateway để đi quốc tế. Sử dụng phương thức định tuyến
Nhìn chung mạng chuyển mạch hiện nay còn nhiều cấp và việc điều khiển bị phân tán trong mạng (điều khiển nằm tại các tổng đài).
Mạng chuyển mạch quốc gia
Mạng chuyển mạch quốc gia bao gồm 09 tổng đài Transit quốc gia TOLL/VTN như sau:
- Tổng đài AXE 10 local 6 ( BYB 202): 03 hệ thống với năng lực xử lý tối đa là 600.000 BHCA và dung lượng tối đa 24.000 trung kế được lắp đặt tại Hà Nội, T.P Hồ Chí Minh, Đà Nẵng.
- Tổng đài AXE 10 local 7.2 ( BYB 501): 04 hệ thống với năng lực xử lý tối đa là 1.500.000 BHCA và dung lượng tối đa 60.000 trung kế được lắp đặt tại Hà Nội, Đà Nẵng, Tp Hồ Chí Minh và Cần Thơ.
- Tổng đài loại TDX 10 lắp đặt tại Hà Nội (160 E1) và Tp Hồ Chí Minh (272 E1). Tuy nhiên hiện nay do chất lượng dịch vụ không tốt, không đảm bảo được yêu cầu của khách hàng nên đang trong kế hoạch sẽ chuyển sang chế độ dự phòng cho mạng chuyển mạch liên tỉnh.
- 07 tổng đài AXE đều có tính năng STP làm điểm chuyển tiếp báo hiệu cho hệ thống báo hiệu C7 của toàn mạng và tính năng SCCP phục vụ cho dịch vụ Roaming cho mạng di động. Mỗi vùng được trang bị ít nhất 2 tổng đài Transit, các tổng đài Transit trong vùng được đấu chéo để khắc phục sự mất cân bằng lưu lượng. Lưu lượng qua tuyến trực tiếp này chỉ chiếm 5% tổng lưu lượng Transit của tổng đài.
2.1.3.2 Hệ thống truyền dẫn
Mạng truyền dẫn của Việt Nam hiện nay sử dụng cả vô tuyến và hữu tuyến. Về vô tuyến có các hệ thống viba sử dụng công nghệ PDH bên cạnh đó còn có các đường truyền qua vệ tinh đi quốc tế. Trong truyền dẫn hữu tuyến thì phổ biến là cáp quang tuy vậy vẫn có những đoạn dùng các loại cáp khác. Về truyền dẫn quang thì Việt Nam đang khai thác các thiết bị của nhiều hãng khác nhau cho từng hệ thống. Các hệ thống truyền dẫn quang chủ yếu sử dụng công nghệ SDH với các cấp độ ghép
khác nhau như STM-4, STM-16 hay STM-64 cho các tuyến liên tỉnh còn trong tỉnh có thể là STM-1 hay STM-4 tùy vào nhu cầu dung lượng thực tế và tương lai.
Tuyến trục Bắc-Nam sử dụng mạng Ring cáp quang 2,5 Gbit/s (trên cáp quang quốc lộ 1A và cáp quang 500 KV) và tuyến viba PDH 140 Mbit/s
Mạng truyền dẫn cáp quang liên tỉnh đã phát triển được tới hầu hết các trung tâm tỉnh, với:
- Tổng chiều dài tuyến cáp quang quốc lộ 1A là 1.935 km.
- Tổng chiều dài các tuyến cáp quang liên tỉnh là 5.090 Km. Nâng dung lượng mạch trục Backbone lên 20 Gbit/s sử dụng công nghệ DWDM đã đưa vào sử dụng vào tháng 10/2003.
Hoàn chỉnh 13 mạng Ring liên tỉnh theo cấu trúc đã được duyệt, nâng cấp các mạng Ring lên có dung lượng đủ đáp ứng nhu cầu xã hội ( 2.5 Gbit/s- 5 Gbit/s).
Nâng cấp Ring trung kế liên đài tại Hà Nội, T.P Hồ Chí Minh và Đà Nẵng lên 5- 10 Gbit/s.
Vừa qua VNPT đã đưa vào khai thác hệ thống truyền dẫn Backbone Bắc – Nam 20Gbit/s dựa trên công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng DWDM sử dụng thiết bị của Nortel
2.1.3.3 Hệ thống truy nhập
Hiện tại trên mạng có nhiều loại truy nhập khác nhau tuỳ thuộc vào từng loại mạng với từng loại dịch vụ. Trong di động, truyền hình ta có truy nhập vô tuyến với nhiều công nghệ khác nhau như MMDS, LMDS, GPRS, CDMA, FDAM…Gần đây còn có thêm truy nhập WLAN cũng được triển khai tại một số địa điểm. Về truy nhập hữu tuyến ta có truy nhập bằng thoại truyền thống, ADSL, truy nhập qua đường cáp truyền hình, qua đường điện lực và công nghệ mong đợi sẽ là truy nhập quang tới từng hộ gia đình…
2.1.3.4 Hệ thống báo hiệu
Hiện tại mạng viễn thông Việt Nam sử dụng cả hai loại báo hiệu là R2 và SS7. Mạng báo hiệu SS7 đã và đang thay thế dần báo hiệu R2 trong từng công đoạn báo hiệu, tuy vậy với mạng thoại thì báo hiệu R2MFC vẫn được sử dụng phổ biến. Hệ thống SS7 đã được triển khai với một cấp STP (điểm chuyển giao báo hiệu) tại ba trung tâm Hà Nội,Tp HCM và Đà Nẵng.
Hình 2.4: Hệ thống báo hiệu Việt nam 2.1.3.5 Hệ thống quản lý
Việc khai thác và bảo dưỡng mạng viễn thông tập chung ( TMN) có nhiều ưu điểm cho các nhà khai thác mạng. Bởi nhiều chức năng có thể được quản lý một cách hiệu quả từ một hoặc vài điểm trên mạng điều này có nghĩa là chỉ cần ít nhân viên cho điều hành mạng lưới . Xu hướng tới đây sẽ là tự động hoá cho các chức năng quản lý mạng.
Việt Nam đang trong quá trình xây dựng mạng quản lý viễn thông tập trung TMN. Còn hiện tại thì mỗi hệ thống mạng riêng được quản lý bởi các phương thức quản lý khác nhau.
2.1.3.6 Hệ thống đồng bộ
Mạng đồng bộ Việt Nam hoạt động theo nguyên tắc chủ tớ có dự phòng, bao gồm 4 cấp và hai loại giao diện chuyển giao tín hiệu đồng bộ chủ yếu là 2MHz và 2Mb/s. Mạng được phân chia làm 3 vùng độc lập, mỗi vùng có hai đồng hồ mẫu, một đồng hồ chính (Cesium) và một đồng hồ dự phòng (GSP). Các đồng hồ được đặt tại trung tâm của 3 vùng và được điều khiển theo nguyên tắc chủ tớ. Các tổng đài quốc tế và tổng đài Toll trong mỗi vùng được điều khiển bởi đồng hồ chủ theo phương thức chủ tớ. Các tổng đài Tandem và Host tại các tỉnh hoạt động bám theo các tổng đài Toll và các tổng đài vệ tinh đồng bộ theo tổng đài Host mà nó đấu tới, tất cả đều theo phương thức chủ tớ.
2.2 Cấu trúc mạng viễn thông NGN2.2.1. Định nghĩa mạng NGN 2.2.1. Định nghĩa mạng NGN
Cho tới nay các tổ chức và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới rất quan tâm đến NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa rõ ràng. Do vậy ta chỉ có thể tạm định nghĩa NGN như sau:
“ NGN là mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu, giữa cố định và di động.”
2.2.2. Các yếu tố thúc đẩy tiến tới NGN 2.2.2.1. Cải thiện chi phí đầu tư
Công nghệ chuyển mạch kênh truyền thống chậm thay đổi so với sự thay đổi nhanh chóng của công nghệ máy tính. Các chuyển mạch kênh chiếm phần lớn trên mạng PSTN nhưng không thực sự tối ưu cho truyền số liệu. Trong khi đó nhu cầu trao đổi thông tin giữa mạng PSTN và mạng Internet ngày càng tăng, do đó xuất hiện nhu cầu xây dựng hệ thống chuyển mạch tương lai dựa trên công nghệ hoàn toàn gói cho cả thoại và dữ liệu.
Các giao diện mở tại mỗi lớp cho phép lựa chọn linh hoạt nhà cung cấp thiết bị. Truyền tải dựa trên gói cho phép phân bổ băng tần hiệu quả và linh hoạt. Nhờ đó giúp nhà khai thác quản lý dễ dàng, nâng cấp một cách hiệu quả phần mềm tại các nút điều khiển, dễ dàng triển khai dịch vụ mới mà không cần thay đổi mạng qua đó giúp giảm chi phí vận hành khai thác mạng.
2.2.2.2. Xu thế đổi mới viễn thông
Trong vòng hội nhập kinh tế thế giới xu thế hội nhập cũng diễn ra mạnh mẽ trong viễn thông. Cạnh tranh ngày càng khốc liệt khi thế giới buộc các chính phủ phải mở của thị trường viễn thông. Để thích ứng với xu thế đó, đáp ứng được khả năng cung cấp loại hình dịch vụ cho nhiều dạng khách hàng thì yêu cầu hệ thống mạng phải có độ mở cao để có thể kết nối nhiều nhà cung cấp dịch vụ với nhau. Với yêu cầu này các mạng cũ không thể thực hiện được trong khi đó NGN thích ứng rất tốt với đòi hỏi này nhờ một cấu trúc mở hợp lý.
2.2.2.3. Các doanh thu mới
Dự báo hiện nay cho thấy doanh thu từ thoại gần như đạt mức bão hoà và không thể tăng thêm được nữa. Trong khi đó doanh thu từ các dịch vụ giá trị gia tăng ngày càng tăng, xu hướng sẽ vượt doanh thu từ thoại trong tương lai gần. Trước viễn cảnh đó nhiều nhà cung cấp, khai thác viễn thông không thể bỏ qua cơ hội tăng doanh thu này. Do vậy việc phát triển một mạng mới để đáp ứng tất cả các dịch vụ gia tăng hiện có cũng như những nhu cầu dịch vụ mới trong tương lai là không thể không làm. Tất cả các điều trên cho thấy sự phát triển mạng viễn thông lên NGN là một điều thiết yếu và cần thiết cho cuộc sống cũng như sự tồn tại của các nhà khai thác cung cấp dịch vụ viễn thông.
2.2.3. Yêu cầu để phát triển NGN
Trước hết các nhà khai thác dịch vụ viễn thông phải xem xét mạng TDM mà họ đã tốn rất nhiều chi phí đầu tư để quyết định xây dựng một NGN xếp chồng hay thậm chí thay thế các tổng đài truyền thống bằng những chuyển mạch công nghệ mới sau này. Các nhà khai thác cần tìm ra phương pháp cung cấp các dịch vụ mới cho khách hàng của họ trong thời kỳ quá độ trước khi các mạng của họ chuyển sang NGN một cách đầy đủ.
Vấn đề lớn nhất cần nhắc tới là phải hỗ trợ dịch vụ thoại qua IP và hàng loạt các dịch vụ giá trị gia tăng khác trong khi cơ chế “best effort” phân phối các gói tin không còn đủ đáp ứng nữa. Một thách thức căn bản nữa là mở rộng mạng IP theo nhiều hướng, nhiều khả năng cung cấp dịch vụ trong khi vẫn giữ được ưu thế của