Hình 2.8: Tổng đài Tandem được thay thế bằng Voice Trunking
Một trong những mục tiêu cơ bản của NGN là chuyển đổi sang một mạng gói duy nhất, mạng truyền tải sẽ chuyển dần sang công nghệ IP. Bƣớc đầu tiên tiến tới Voice Over Packet (VoP) sẽ là mở rộng các tổng đài nội hạt bằng cổng Gateway nhằm chuyển thoại TDM sang gói. Cách tiếp cận này đảm bảo đầu tƣ cho TDM, trong khi cho phép nhà khai thác cung cấp dịch vụ gói mà vẫn tiếp tục đƣợc các dịch vụ chuyển mạch kênh truyền thống và dịch vụ mạng thông minh. Nếu nhƣ không tích hợp thêm Gateway vào tổng đài thì có thể sử dụng các Gateway bên ngoài đƣợc điều khiển bởi chuyển mạch mềm Softswitch/ MGC.
Thực chất trong mạng cũ trung kế TDM từ tổng đài nội hạt đƣợc kết nối trực tiếp đến tổng đài Tandem hoặc Transit. Vì thế trong bƣớc di trú đầu tiên này hệ thống tổng đài Tandem sẽ đƣợc thay thế bằng Softswitch/ MGC, các trung kế TDM sẽ trở thành hệ thống truyền dẫn gói. Khi đó một số thành phần trong hệ thống mới sẽ thực hiện các chức năng nhƣ sau:
- Media Gateway sẽ đƣợc sử dụng để chuyển đổi từ hệ thống TDM sang hệ thống định dạng gói và ngƣợc lại. MG đƣợc đặt ở phần truy nhập vào mạng gói, và MG sẽ đảm nhiệm nhƣ một cổng truyền thông đa năng.
- Signaling Gateway làm nhiệm vụ chuyển đổi báo hiệu SS7 của TDM sang mạng báo hiệu chuyển mạch gói. SG sẽ gửi thông tin của SS7 đến Softswitch/ MGC để xử lý.
- Softswitch/ Media Gateway Controller sẽ làm nhiệm vụ điều khiển cuộc gọi, quản lý trung kế, dịch số, đảm bảo tính tin cậy trong quá trình định tuyến cần thiết đến đích và điều khiển các MG [11].
b. Giảm tải cho tổng đài nội hạt
Khi số lƣợng lớn các thuê bao, đặc biệt là sự tăng rất nhanh của các thuê bao xDSL. Sự phát triển của các thuê bao xDSL này sẽ là gánh nặng rất lớn đối với tổng đài nội hạt. Để giảm tải cho tổng đài nội hạt chúng ta có thể thực hiện các giải pháp sau:
- Có thể triển khai công nghệ Voice over Packet (VoP) nhằm giảm tải cho tổng đài nội hạt từ DSL. Các thuê bao ADSL có thể lắp đặt Gateway cá nhân RGW (Residential Gateway) hoặc thiết bị truy cập tích hợp IAD (Itergrated Access Device) với khả năng hỗ trợ VoP. Ngƣợc lại ADSL chia tách thoại với số liệu, RGW hỗ trợ VoP đầu cuối trực tiếp. Phƣơng án khác là mở rộng DSLAM với tính năng VoP thay vì các thuê bao phải nâng cấp thiết bị của mình.
- Kết nối các thuê bao trực tiếp vào mạng số liệu là đƣa vào các các AGW (Access Gateway) mới, hoặc nâng cấp các điểm truy cập cũ với tính năng của AGW [10].
c. Mạng NGN hoàn chỉnh
Bƣớc chuyển đổi cuối cùng đến mạng hoàn toàn NGN là việc thay thế toàn bộ các thiết bị PSTN bằng các thành phần NGN tƣơng ứng [11].
2.2 Giải pháp di trú từ mạng IP truyền thống sang NGN
Khác với mạng PSTN, mạng IP vốn là một mạng chuyển mạch gói. Vì vậy, việc di trú lên NGN có phần đơn giản hơn. Điểm bắt đầu để di trú mạng IP hiện tại sang mạng NGN là phải hỗ trợ lƣu lƣợng thoại, tiếp theo là các dịch vụ mạng thông minh, cung cấp các gateway kết nối sang các mạng chƣa có điều kiện di trú sang NGN.
Hiện nay, lƣu lƣợng thoại đã khá phát triển trên mạng IP nhờ dịch vụ Voice over IP và một số thoại Internet thông thƣờng. Tuy nhiên, chất lƣợng dịch vụ thoại còn thấp. Để tăng cƣờng chất lƣợng dịch vụ thoại nói riêng và dịch vụ yêu cầu thời gian thực nói chung, ngoài việc tăng thêm băng thông kênh truyền để tránh tắc nghẽn còn cần phải thay đổi phƣơng thức chuyển mạch trên mạng lõi, sử dụng các giao thức hỗ trợ QoS.
Từ những cơ sở phân tích trên, các hãng Cisco, Junifer đã đƣa ra lộ trình di trú từ các mạng IP truyền thống sang mạng NGN qua các bƣớc sau:
- Bƣớc 1: Chuyển đổi công nghệ chuyển mạch lớp lõi để giảm thời gian trễ và cho phép quản lý chất lƣợng dịch vụ. Trên cơ sở đó tăng cƣờng dịch vụ thoại qua IP. Sử dụng các Media Gateway để kết nối thoại với các hệ thống TDM của các mạng bên ngoài chƣa di trú sang NGN đƣợc. MG đƣợc đặt ở phần truy nhập vào mạng gói, và MG sẽ đảm nhiệm nhƣ một cổng truyền thông đa năng.
- Bƣớc 2: Cung cấp các server ứng dụng để cung cấp các dịch vụ multimedia và dịch vụ của mạng thông minh, quản lý tài nguyên mạng. Sử dụng softswitch để thực hiện quản lý cuộc gọi và thực hiện chuyển mạch cho các cuộc gọi.
Hiện nay các giải pháp NGN của Cisco và Juniper chủ yếu tập trung QoS cho mạng lõi dựa trên công nghệ chuyển mạch MPLS. Trong đó Juniper sử dụng dịch vụ MPLS DiffServ và quan tâm đến việc điều khiển lƣu lƣợng để thực hiện QoS cho mạng lõi. Để đảm bảo QoS Juniper và Cisco đã kết hợp dịch vụ DiffServ và điều khiển lƣu lƣợng, kỹ thuật này đƣợc gọi là DiffServ and TE. Với kỹ thuật MPLS DiffServ-TE cho phép mạng cung cấp các dịch vụ đảm bảo QoS và hoàn toàn có thể kết hợp với mạng IP hay ATM để đảm bảo QoS dựa trên kỹ thuật MPLS qua ATM.
2.2.1 Giải pháp NGN của Juniper
Hãng Juniper đƣợc tách ra từ Cisco, nhƣng Juniper khác với Cisco là Juniper rất quan tâm đến những sản phẩm dành cho Service Provider, còn Cisco trƣớc đây chủ yếu tâm trung vào các sản phẩm cho mảng Enterprise. Và hiện nay Cisco đang thâm nhập vào thị trƣờng Service Provider. Chính vì vậy mà Juniper đƣợc đánh giá rất cao, đặc biệt với các dòng sản phẩm dùng trong mạng lõi. Juniper rất mạnh về lĩnh vực chuyển mạch và định tuyến cũng nhƣ Firewall (thiết bị chuyển mạch đa dịch vụ đảm bảo QoS) [9].
Giải pháp mà Juniper đƣa ra là giải pháp di trú của mạng lõi và mạng biên sang NGN với các hệ thống chuyển mạch đa dịch vụ tốc độ cao, dung lƣợng lớn và đƣợc tích hợp các cơ chế hỗ trợ QoS trên nền MPLS nhƣ RSVP – TE, DiffServ trên nền MPLS. Đặc biệt có sự kết hợp DiffServ – TE để đảm bảo cho các dịch vụ yêu cầu thời gian thực trên cơ sở công nghệ truyền dẫn quang [10].
Hình 2.10: Giải pháp NGN cho lớp lõi và lớp biên của Juniper
Hãng Juniper chỉ tập trung vào giải pháp truyền dẫn cho mạng lõi và vùng biên để thay thế công nghệ gói truyền thống thiếu sự đảm bảo QoS cho các dịch vụ nhƣ VoIP, Video hội nghị hay Audio, TVoIP chất lƣợng cao. Nhƣ vậy hãng
SONET MPLS
Juniper sẽ thiếu đi phần điều khiển báo hiệu, dịch vụ và quản lý. Để hoàn thiện đƣợc một giải pháp NGN tổng thể, hoàn chỉnh Juniper và Semien đã xây dựng một đề án (năm 2002) để phối hợp giữa hai hãng và từ đó đƣa ra một giải pháp đƣợc gọi là SURPASS (Siemens - Juniper Networks Cooperation). Từ đây chúng ta thấy rằng với NGN đã thực sự có sự tách biệt giữa lớp điều khiển và lớp truyền tải cũng nhƣ lớp ứng dụng. Với sự kết hợp này Juniper và Siemen đã đƣa ra một giải pháp NGN hoàn chỉnh. Đây là giải pháp nâng cao hiệu quả trong việc truyền dẫn thoại, dữ liệu và lƣu lƣợng dịch vụ thời gian thực băng rộng. Giải pháp này hoàn toàn đảm bảo về QoS, độ tin cậy cao, hoạt động mềm dẻo và bảo đảm an ninh an toàn dữ liệu. Mục tiêu chính của giải pháp kết hợp này là:
- Thiết lập mối quan hệ phối hợp hoạt động trong mạng NGN.
- Phát triển những tiện ích và thế mạnh qua lại của hai hãng, xây dựng giao diện chuẩn cho phép hoạt động giữa các nhà cung cấp sản phẩm khác nhau.
- Cùng thực hiện một giải pháp NGN với QoS, độ tin cậy, an ninh an toàn, hiệu quả hơn trong việc truyền dẫn thoại, video và dữ liệu qua kiến trúc mạng gói.
Giải pháp mà có sự kết hợp đầu tiên là VoIP Trunking, đƣợc mô tả hình 2.10.
Hình 2.10 Giải pháp NGN kết hợp giữa Juiper và Siemen IP / MPLS IP / MPLS core Aggregation Edge Access TDM network TDM network Video Server SURPASS hiE SURPASS hiQ
SURPASS hiG SURPASS HiD
hiD SURPASS hiX SURPASS hiT Native Ethernet Switch Juniper M-/T-Series Router Juniper E-Series Router
Giải pháp này đã đạt đƣợc những mục tiêu đề ra:
- Có thể thiết lập mạng lớn từ 100.000 đến 8 triệu trung kế.
- Chia sẻ nguồn tài nguyên giữa lƣu lƣợng thoại (QoS) và lƣu lƣợng dữ liệu Best – effort.
- Dịch vụ thoại yêu cầu chất lƣợng tốt có thể tƣơng ứng với TDM.
- Thời gian đáp ứng đối với xử lý lỗi không vƣợt quá 2 giây cho tất cả mạng Failure, chẳng hạn nhƣ đƣờng liên kết hoặc Router bị Failure. - Không mất gói hoặc giảm dung lƣợng sau khi đƣờng liên kết hoặc Node
bị Failure đối với các lƣu lƣợng thoại.
Giải pháp này đƣợc thực hiện dựa trên các sản phẩm của Juniper và Siemen nhƣ:
• Siemens SURPASS hiQ8000 and SURPASS hiE9200 softswitches
• Siemens SURPASS hiG1200 trunk gateway kết nối với mạng TDM với mạng IP.
• Juniper M- and T-series routers dùng trong mạng lõi và mạng biên. Trong đó T-series routers thƣờng đƣợc dùng cho mạng doanh nghiệp, mạng dùng riêng [10].
2.2.2 Giải pháp NGN của Cisco
Cisco khi đƣa ra giải pháp NGN chủ yếu xuất phát từ mạng gói truyền thống, trên cơ sở đó Cisco đƣa ra các giải pháp nhằm đảm bảo QoS cho các dịch vụ thời gian thực và các giải pháp truyền dẫn tốc độ cao [3].
Giải pháp NGN của Cisco là giải pháp mạng chuyển mạch gói IP với công nghệ truyền dẫn quang và chia làm 3 vùng, gồm: mạng lõi (Core network), trung tâm dịch vụ (Services PoP) và mạng thành thị (Metro network).
- Mạng chuyển mạch lõi làm nhiệm vụ trao đổi toàn bộ các thông tin từ các lớp phía ngoài đƣa vào. Các hệ thống truyền dẫn tốc độ cao kết nối tới các Service PoP và có cấu trúc truyền thống là sử dụng vòng ring SONET hoặc dạng mạng lƣới để thỏa mãn nhu cầu băng thông ngày càng tăng.
- Điểm truy cập dịch vụ đƣợc kết nối mạng thành thị với mạng chuyển mạch lõi là Hub của các dịch vụ mức cao. Các dịch vụ này bao gồm servers DNS, kết nối vào mạng ISP, dịch vụ VPN, và các ứng dụng. Tại điểm kết nối giữa mạng thành thị và mạng chuyển mạch lõi sử dụng công nghệ quang, PoP điều khiển các lƣu lƣợng gói một cách thông minh. Khi lƣu lƣợng đi ra từ PoP, mạng chuyển mạch lõi xử lý gói một cách hiệu quả nhất. Mức ƣu tiên và chất lƣợng dịch vụ đƣợc đảm bảo bởi các dịch vụ đảm bảo QoS dựa trên công nghệ chuyển mạch nền tảng MPLS. Đặc biệt Cisco đã kết hợp DiffServ trên nền MPLS và kỹ thuật điều khiển lƣu lƣợng TE để đảm bảo QoS.
- Mạng thành thị kết nối các đối tƣợng sử dụng đến các điểm truy cập dịch vụ PoP nội hạt là nơi phân phối các dịch vụ. Mạng thành thị quản lý các chức năng truy nhập, tập trung và chuyển tải. Các đối tƣợng sử dụng đƣợc kết nối tới mạng thành thị qua POST, kênh thuê bao số DSL, mạng quang đồng bộ SONET hoặc Ethernet. Các công nghệ chuyển tải và tập trung mạng thành thị bao gồm SONET, ATM, hoặc IP. Các giao diện này kết thúc tại PoP dịch vụ, tại đó các nhà cung cấp dịch vụ có thể đƣa thêm dịch vụ dựa trên nền IP trƣớc khi kết nối tới mạng quang [3][4].
Hình 2.12 Giải pháp NGN tổng thể của Cisco
- Giải pháp của Cisco đƣa ra với dòng sản phẩm dùng cho lớp lõi là sản phẩm chuyển mạch lõi quang nhƣ Cisco 7600 w/Integrated 10Gbit, Cisco ONS 15800 DWDM Optics. Hệ thống ghép kênh phân chia bƣớc sóng (DWDM) đã đƣợc thử nghiệm, cho phép các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng tối đa các sợi quang qua mạng và thỏa mãn nhu cầu lƣu lƣợng Internet [3][4].
- Các sản phẩm đảm nhiệm chức năng ở điểm truy nhập dịch vụ Service PoP bao gồm:
+ Dòng sản phẩm Cisco BTS 10200 đảm nhận chức năng Softswitch.
+ Cisco Router 12000 Series Internet đảm nhận việc kết nối từ mạng thành thị vào mạng lõi quang. Nó cung cấp công cụ cần thiết để xây dựng cơ sở hạ tầng mạng IP 10Gigabit với các tính năng nhƣ hoạt động với tốc độ cao, dung lƣợng lớn, giảm giá thành, thúc đẩy sự phát triển của Internet.
+ Dòng sản phẩm Cisco MGX 8850 hoặc 8880 IP/ATM Multiservice Switch đảm nhận chức năng Media Gateway và hỗ trợ các chức năng nhƣ Frame relay, ATM, Voice over ATM, Voice over IP, IP, bộ tập trung Wireless, bộ tập trung xDSL, ATM service backbones và mạng riêng ảo (VPN's).
2.3 Kinh nghiệm di trú lên NGN của VNPT
VNPT đang từng bƣớc di trú sang NGN, trong quá trình di trú sang NGN VNPT đã đƣa ra các nguyên tắc và lộ trình di trú qua từng giai đoạn cụ thể.
2.3.1 Yêu cầu trong quá trình di trú
Phƣơng án di trú mạng hiện tại sang mạng NGN cần phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:
- Không ảnh hƣởng đến việc cung cấp dịch vụ viễn thông trên mạng.
- Việc chuyển đổi phải thực hiện theo nhu cầu của thị trƣờng, phải dự báo đƣợc nhu cầu của thị trƣờng và có lộ trình cụ thể.
- Thực hiện đƣợc phân tải lƣu lƣợng Internet ra khỏi các tổng đài Host khi có số lƣợng thuê bao truy nhập Internet tăng nhanh.
- Bảm bảo cung cấp dịch vụ truy nhập băn.g rộng tại các thành phố lớn, nơi có nhu cầu về dịch vụ băng rộng gia tăng.
- Đảm bảo việc bảo toàn vốn đã đầu tƣ của VNPT. Cần sử dụng một cách tối ƣu thiết bị đang tồn tại trong quá trình di trú sang NGN.
2.3.2 Nguyên tắc thực hiện
Thực hiện chuyển đổi từng bƣớc, ƣu tiên thực hiện trên mạng liên tỉnh trƣớc nhằm đáp ứng nhu cầu về thoại và truyền số liệu liên tỉnh và tăng hiệu quả sử dụng các tuyến truyền dẫn đƣờng trục.
Mạng nội tỉnh hiện có một số trọng điểm tại các tỉnh thành phố có nhu cầu về truyền số liệu, truy nhập Internet băng rộng sẽ đƣợc ƣu tiên giải quyết phân tải lƣu lƣợng Internet cho mạng chuyển mạch nội hạt và đáp ứng nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao trƣớc nhằm tạo cơ sở hạ tầng thông tin băng rộng để phát triển các dịch vụ đa phƣơng tiện.
Không nâng cấp các tổng đài hiện có lên NGS (Next Generation Switch) do có sự khác biệt khá lớn giữa công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Tổ chức xây dựng hệ thống chuyển mạch NGN mới, riêng biệt và thực hiện kết nối với các mạng hiện tại theo các nguyên tắc gói hóa.
Ngừng việc trang bị mới các tổng đài Host công nghệ cũ. Chỉ mở rộng các tổng đài Host đang hoạt động trên mạng để đáp ứng nhu cầu thoại và truyền số liệu băng hẹp và chỉ nâng cấp với mục đích phân tải Internet và cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao dùng công nghệ xDSL trong khi mạng NGN
chƣa bao phủ hết vùng phục vụ. Phát triển nút truy nhập mới của NGN để đáp ứng các nhu cầu cần Host mới.
2.3.3 Lộ trình di trú sang NGN
a. Giai đoạn 1:
- Trang bị 2 node điều khiển và 2 node dịch vụ tại miền Bắc (đặt tại Hà Nội) và Miền Nam (đặt tại TP.HCM). Năng lực xử lý cuộc gọi của một node trên 240.000 kênh trung kế tƣơng ứng với khoảng trên 400.000 thuê bao.
- Trang bị 3 node ATM+IP đƣờng trục tại Miền Bắc (đặt tại Hà Nội), miền Nam (đặt tại TP.HCM) và miền Trung (đặt tại Đà Nẵng).
- Trang bị các node ghép luồng trung kế TGW và mạng ATM+IP nội vùng cho 11 tỉnh và thành phố lớn gồm Hà nội, TP.HCM, Hải Phòng, Quảng Ninh, Huế, Đà nẵng, Khánh Hoà, Bà Rịa Vũng Tàu, Đồng Nai, Cần Thơ và Bình Dƣơng. Lắp đặt các node truy nhập NGN nhằm cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao (xDSL) tại các tổng đài Host