d) Dịch vụ truyền thông đa phương tiện
6.2.2. Mục đích của ISDN
Theo quan điểm sử dụng line (đường), các mạng riêng biệt đã xây dựng được để phục vụ các dịch vụ riêng biệt có hiệu quả nhất. Tiền bị lãng phí cho người sử dụng cáp thuê bao chiếm phần lớn hơn của chi phí mạng đối với cách dịch vụ riêng biệt. Ngày nay, việc xây dựng mạng số tiết kiệm hơn việc xây dựng mạng analog do sự phát triển nhanh của công nghệ LSI và công nghệ truyền dẫn sợi quang học. Điều này góp phần to lớn để thực hiện ISDN.
72
Điện thoại Điện thoại
fax fax
Đầu cuối video Đầu cuối video
Đầu cuối dữ liệu Máy tính
Đầu cuối dữ liệu Máy tính
Điện thoại Điện thoại
Fax Fax
Đấu cuối video Đầu cuối video
Đầu cuối dữ liệu Đầu cuối dữ liệu
Hình 6.1 Sơ đồ viễn thông ISDN
Mạng điện thoại hiện có được hình thành trên công nghệ analog phù hợp nhất với truyền dẫn thoại. Tuy nhiên, khi xem xét, nhu cầu đối với các dịch vụ truyền dẫn phi thoại như thông tin số liệu và thông tin fax được tăng hơn đối với dịch vụ thoại, người ta mong rằng các loại dịch vụ này có thể đưa ra được một hình thức thống nhất về những cái chung mạng của người sử dụng cho phép sử dụng đồng thời nhiều thiết bị đầu cuối. Như ở hình 6.1, ISDN nhằm đưa ra nhiều dạng dịch vụ viễn thông, gồm có các dịch vụ thông tin số liệu và điện thoại bằng mạng số. Mục đích của nó là nâng cao hiệu quả mạng, và để giảm bớt các việc cho thuê bao đối với hợp đồng riêng biệt cho mỗi dịch vụ, phí riêng biệt, các số riêng, và cáp thuê bao riêng biệt.
6.2.3. Đặc điểm của ISDN (1) Sự liên kết dịch vụ
Trong mạng ISDN, có thể đưa ra các dịch vụ thông tin phức tạp (điện thoại, thông tin số liệu, fax) và các phương thức thông tin phức tạp (chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói) bằng một mạng.
(2)Tiêu chuẩn hóa
Trong mạng ISDN, việc tiêu chuẩn hóa quốc tế đòi hỏi đến mức các dịch vụ viễn thông đa dạng có thể được chấp nhận bởi bất kỳ người sử dụng đầu cuối nào trên toàn thế giới. Việc liên kết các tiêu chuẩn kỹ thuật của ISDN cho phép tự do hóa quốc tế về
Mạng Fax Mạng videotex Mạng điện thoại Mạng số (packet) Mạng số (circuit exchange) ISDN
73
viễn thông, đẩy mạnh quốc tế hóa, và mở rộng sử dụng thiết bị đầu cuối. Các tiêu chuẩn kỹ thuật của ISDN được khuyến nghị bởi ITU-T.
*Tiêu chuẩn hóa giao diện mạng người sử dụng
Để kết nối giữa các thiết bị đầu cuối vào mạng, điều kiện kết nối phải rõ ràng vì các dịch vụ như dịch vụ điện thoại được thực hiện bằng các thiết bị đầu cuối khác nhau. Giao diện mạng người sử dụng định rõ các điều kiện kết nối này. Giao diện mạng người sử dụng định rõ việc kết nối các điểm kết nối này. Giao diện mạng người sử dụng cũng được gọi là những điểm chung seri-I vì nó được định rõ ở khuyến nghị seri-I của ITU-T.
Giao diện mạng người sử dụng
Hình 6.2. Khái niệm giao diện về mạng người sử dụng
(3)Sử dụng đồng thời các kênh phức tạp
Trong mạng ISDN, với hợp đồng đối với một thuê bao, thông tin có thể được chuyển tới các điểm khác nhau bằng việc sử dụng nhiều kênh. Ví dụ, trong khi đoạn fax đang được truyền từ Tokyo tới Osaka, một cuộc đàm luận có thể được thực hiện với Hiroshima.
Osaka Tokyo Tel. Fax. D.T
Hiroshima
Tel. Fax. D.I Tel. Fax. D.T
Nagasaki Tel. Fax. D.T
Hình 6.3. Ví dụ viễn thông đồng thời
(4)Phân tách các thông tin và các kênh báo hiệu
Bằng việc phân tách các kênh báo hiệu, tín hiệu có thể được trao đổi trong suốt quá trình truyền tin, do đó cho phép cung cấp các dịch vụ đa dạng.
(a) Các dịch vụ có thể được đưa ra bằng các tín hiệu truyền dẫn trong quá trình truyền tin.
- Xác định đường kết nối
- Các thiết bị dịch chuyển trong suốt quá trình truyền tin
(b)Các dịch vụ có thể đưa ra bằng việc truyền / nhận một lượng lớn tín hiệu.
- Xác định đường liên lạc
Thiết bị đầu cuối ISDN Thiết bị đầu cuối
74 - Tính cước
- Báo hiệu giữa những người sử dụng với nhau - Xác định đường kết nối
6.3. Các đặc điểm kỹ thuật của ISDN
Cấu trúc giao di ện I
Kênh: Là đơn vị được sử dụng để mang thông tin riêng qua giao diện. Kênh được phân ra: Kênh truyền thông tin người sử dụng (Kênh B, H)
Kênh báo hiệu (Kênh D)
Kênh B: Sử dụng truyền thông tin người sử dụng giữa các đầu cuối. Nó có thể được sử dụng cho cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Trong thông tin chuyển mạch kênh, tốc độ là 64 kbps (trong suốt đối với cuộc gọi). Còn nếu kênh B sử dụng chuyển mạch gói thì tuân theo chuẩn X.25.
Kênh H : Kênh H là kênh truyền thông tin người sử dụng tốc độ cao như truyền hình hội nghị, truyền dữ liệu tốc độ cao. Kênh H0 có tốc độ 384 kbps, kênh H11 có tốc độ 1,536 Mbps, kênh H12 có tốc độ 1,920 Mbps.
KênhD: Kênh D mang thông tin báo hiệu cho điều khiển cuộc gọi của kênh B và kênh H. Kênh D cũng có thể được sử dụng để chuyển mạch gói với tốc độ 16 kbps đối với giao diện cơ sở và 64kbps đối với giao diện sơ cấp.
75
CHƢƠNG 7, MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN 7.1. Sự ra đời của NGN
Hạn chế của Mạng Viễn Thông hiện tại
Hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song song tồn tại. Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Như vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng nhất là:
Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng.
Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy mạng hiện tại sẽ rất khó thích nghi với những đòi hỏi này.
Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài nguyên. Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng.
Mặt khác, mạng viễn thông hiện nay được thiết kế nhằm mục đích khai thác dịch vụ thoại là chủ yếu. Do đó, đứng ở góc độ này, mạng đã phát triển tới một mức gần như giới hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết điểm cần khắc phục.
Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho các nhà khai thác gần như phụ thuộc hoàn toàn vào các nhà cung cấp tổng đài. Điều này không những làm giảm sức cạnh tranh cho các nhà khai thác, đặc biệt là những nhà khai thác nhỏ, mà còn tốn nhiều thời gian và tiền bạc khi muốn nâng cấp và ứng dụng các phần mềm mới.
Các tổng đài chuyển mạch kênh đã khai thác hết năng lực và trở nên lạc hậu đối với nhu cầu của khách hàng. Các chuyển mạch Class5 đang tồn tại làm hạn chế khả năng sáng tạo và triển khai các dịch vụ mới, từ đó dẫn đến việc làm giảm lợi nhuận của các nhà khai thác.
Sự bùng nổ lưu lượng thông tin đã khám phá sự kém hiệu quả của chuyển mạch kênh TDM. Chuyển mạch kênh truyền thống chỉ dùng để truyền các lưu lượng thoại có thể dự đoán trước, và nó không hỗ trợ lưu lượng dữ liệu tăng đột biến một cách hiệu quả. Khi lượng dữ liệu tăng vượt lưu lượng thoại, đặc biệt đối với dịch vụ truy cập Internet quay số trực tiếp, thường xảy ra nghẽn mạch do nguồn tài nguyên hạn hẹp. Trong khi đó, chuyển mạch kênh làm lãng phí băng thông khi các mạch đều rỗi trong một khoảng thời gian mà không có tín hiệu nào được truyền đi.
Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai thác nhận thấy rằng “sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN” là chắc chắn xảy ra. Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự - số, băng hẹp -
76
băng rộng, cơ bản - đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện nay.
Định nghĩa
Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như: Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau)
Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ) Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng) Mạng nhiều lớp (mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM).
Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và cung các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN.
Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin thế hệ mới (NGN) ra đời là mạng có cơ sở 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, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động.
Như vậy, có thể xem mạng thông tin thế hệ mới là sự tích hợp mạng thoại PSTN, chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói, dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ gánh nặng của PSTN.
Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. Vấn đề chủ đạo ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này. Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện, phần lớn trong đó là không được trù liệu khi xây dựng các hệ thống mạng hiện nay.
Đặc điểm của NGN
Mạng NGN có bốn đặc điểm chính: 1. Nền tảng là hệ thống mạng mở.
2. Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng lưới.
77
3. Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.
4. Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.
Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà :
- Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng, và phát triển một cách độc lập.
- Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng.
Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hướng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ chức mạng lưới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện nối thông giữa các mạng có cấu hình khác nhau.
Tiếp đến, mạng NGN là mạng dịch vụ thúc đẩy, với đặc điểm của: Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi
Chia tách cuộc gọi với truyền tải
Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng, thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối. Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính linh hoạt cao.
Thứ ba, NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất. Mang thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp, đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta thường gọi là “dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau; con người lần đầu tiên có được giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được; đặt cơ sở vững chắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia (NII).
Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn ở thế bất lợi so với các chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nó được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này.
78
Hình 7.1. Topo mạng thế hệ sau
7.2. Cấu trúc mạng
Cho đến nay, mạng thế hệ sau vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa có một khuyến nghị 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 và kèm theo là các giải pháp mạng cũng như những sản phẩm thiết bị 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) - Lớp trung gian hay lớp truyền thông (Media) - Lớp điều khiển (Control)
- Lớp quản lý (Management)
Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay đang rất phức tạp với nhiều loại giao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của hãng là vấn đề đang được các nhà khai thác quan tâm.
79
7.2.1. Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN
Hình 7.2. Cấu trúc mạng thế hệ sau (góc độ mạng)
Xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc mạng thế hệ sau còn có thêm lớp ứng dụng dịch vụ.
Trong môi trường phát triển cạnh tranh thì sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng dịch vụ.
80
7.2.2. Phân tích
Hình 7.4. Cấu trúc luận lý của mạng NGN
Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu. Nó phân chia các khối vững chắc của tổng đài hiện nay thành các lớp mạng riêng lẽ, các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn.
Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch của PSTN thực chất là đã được tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch. Bây giờ, sự thông minh ấy nằm trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (softswitch) cũng được gọi là một bộ điều khiển cổng truyền thông (Media Gateway Controller) hoặc là một tác