ENGINE tạo ra một mạng lõi cung cấp nhiều dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất. Nó bao gồm tồn bộ các sản phẩm mạng đa dịch vụ của Erisson và đây là một tập hợp các giải pháp và sản phẩm.
Cấu trúc ENGINE hướng tới các ứng dụng, cấu trúc này sựa trên các liên hệ Client/Server và Gateway/Server. Các ứng dụng gồm các phần client trên máy đầu cuối và các server trong mạng giao tiếp với nhau qua các giao diện mở và hướng tới mạng độc lập với dịch vụ.
Cũng như các hãng khác mạng ENGINE được phân thành 3 lớp, sử dụng cơng nghệ chuyển mạch gói đó là:
- Lớp dịch vụ/điều khiển
- Lớp kết nối xử lí thơng tin người sử dụng, chuyển mạch và định tuyến lưu lượng hay lớp vận chuyển
- Lớp truy nhập
Lớp dịch vụ/điều khiển bao gồm các server có chức năng điều khiển các cuộc gọi PSTN/ISDN và số liệu, cung cấp các dịch vụ mạng thông minh IN, Mutimedia thời gian thực trên cơ sở xử lí AXE của Ericsson.
Lớp kết nối xử lí các thơng tin người sử dụng, chuyển mạch và định tuyến lưu lượng hay còn gọi là lớp vận chuyển với phần lõi chuyển mạch chính là ATM AXD 301 có dung lượng từ 10 đến 160 Gb/s và khả năng mở rộng trong tương lai lên đến 2500Gb/s. Đồng thời hệ thống chuyển mạch ATM AXD 301 có thể sử dụng như một giao diện giữa mạng lõi và các mạng truy nhập khác: mạng cố định, vô tuyến cố định và mạng di động.
Lớp truy nhập đảm bảo khả năng truy nhập của thuê bao từ các mạng cố định, vô tuyến cố định, di động và các mạng truy nhập khác. Ericsson giới thiệu sản phẩm ENGINE Access Ramp gồm các dòng sản phẩm đáp ứng yêu cầu của giải pháp mạng cần triển khai (truy nhập băng hẹp, đa truy nhập, truy nhập ADSL, phân tách DSSL, chuyển mạch ghép, chuyển mạch đơn, tích hợp ATM…). Đối với cấu hình truy nhập băng hẹp việc chuyển mạch sẽ do chuyển mạch nội hạt (local) thực hiện. Để cung cấp các dịch vụ ATM ENGINE Access Ramp sẽ phối hợp với mạng ATM công cộng.
Giải pháp mạng mới ENGINE của Ericsson có 3 giải pháp ứng dụng: mạng trung kế, mạng chuyển mạch, mạng tích hợp.
- Mạng trung kế: đây là bước đầu tiên để tiến tới mạng đa dịch vụ, chuyển mạch ATM lắp ghép tại tổng đài Toll của mạng PSTN sẽ cho phép lưu lượng thoại được vận chuyển như lưu lượng đặt trên mạng đường trục. Lưu ý lưu lượng thoại vẫn được điều khiển chuyển mạch trước khi đưa tới chuyển mạch ATM.
- Mạng chuyển mạch: sử dụng thay thế mạng đường trục hồn tồn bằng chuyển mạch gói cho các ứng dụng IP và ATM. Thực hiện điều khiển cuộc gọi lưu lượng thoại sẽ do server lớp điều khiển thực hiện và quá trình chuyển mạch sẽ do chuyển mạch ATM (MG thực hiện - lớp kết nối xử lí)
- Mạng tích hợp: là giải pháp cung cấp đầy đủ các tính năng của mạng thế hệ sau. Việc điều khiển cuộc gọi sẽ được tập chung bởi một Teleephony server lớp điều khiển thực hiện, các hệ thống chuyển mạch ATM sẽ thay thế các chuyển mạch nội hạt và nút truy nhập để cung cấp các dịch vụ băng rộng cho thuê bao. Đây là cấu trúc còn đang được gọi là đa dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối (end – to – end multi – service network).
4.3.3. Mơ hình NGN của Siemens
Giải pháp NGN của Siemens dựa trên cấu trúc phân tán, xoá đi khoảng cách giữa mạng PSTN và mạng số liệu. Các hệ thống đưa ra vẫn dựa trên cấu trúc phát triển của hệ thống chuyển mạch mở nổi tiếng của Siemens là EWSD. Siemens giới thiệu giải pháp có tên là SURPASS.
Hinh 4.5: Mơ hình của Siements
Phần chính của SURPASS là hệ thống hiQ, đây có thể coi là hệ thống chủ tập chung cho lớp điều khiển của mạng với chức năng như một hệ thống cửa ngõ mạnh để điều khiển các tính năng thoại, kết hợp khả năng báo hiệu mạnh để kết nối với nhiều mạng khác nhau. Trên hệ thống này có khối chuyển dổi báo hiệu báo hiệu số 7 của mạng PSTN/ISDN sang giao thức điều khiển cửa ngõ trung gian MGCP. Tuỳ theo chức năng và dung lượng SURPASS hiQ được chia thành các loại SURPASS hiQ 10, 20, 9100, 9200, 9400.
SURPASS hiG là họ các hệ thống cửa ngõ trung gian (MG) từ mạng dịch vụ cấp dưới lên SURPASS hiQ, hệ thống nằm ở biên mạng đường trục, chịu sự quản lý của SURPASS hiQ. Họ này có chức năng:
- Cửa ngõ quản lý truy nhập từ xa (RAS): chuyển đổi số liệu từ modem hay ISDN thành số liệu IP và ngược lại.
- Cửa ngõ cho VoIP: nhận lưu lượng thoại PSTN, nén, tạo gói, chuyển lên mạng IP và ngược lại
- Cửa ngõ cho VoATM: nhận lưu lượng thoại PSTN, nén, tạo gói, chuyển thành các tế bào ATM, chuyển lên mạng ATM và ngược lại.
SURPASS hiA là hệ thống truy nhập đa dịch vụ nằm ở lớp truy nhập của NGN, phục vụ cho truy nhập thoại, xDSL và các dịch vụ số liệu trên một nền duy nhất. Để cung cấp các giải pháp truy nhập SURPASS hiA có thể kết hợp với tổng đài EWSD hiện có qua giao diện V5.2 cũng như cùng với SURPASS hiQ tạo nên mạng thế hệ mới. SURPASS hiA chia thành nhiều loại tuỳ theo các giao diện hỗ trợ (hỗ trợ xDSL, truy nhập băng rộng, lease line kết nối Internet trực tiếp. Kết hợp chức năng cửa ngõ trung gian tích hợp, gồm cả VoIP, VoATM) thành các loại SURPASS hiA 7100, 7300, 7500.
Để quản lý tất cả hệ thống của SURPASS, Siemens đưa ra NetManager. Hệ thống quản lý này sử dụng giao thức SNMP và chạy trên nền JAVA/CORBA, có giao diện HTTP để có thể quản ly qua trang web.
4.3.4. Xu hướng phát triển NGN của Lucent
Lucent đặc biệt nhấn mạng cấu trúc NGN với hai lớp:
- Lớp lõi ATM/IP và truyền dẫn quang (áp dụng công nghệ quang tiên tiến như WDM, DWDM…)
- Lớp phân phối dịch vụ. Họ đưa ra một số thiết bị:
- MSC 25000 Multiservice Packet Core Switch: khả năng xử lí 750 triệu gói tin, băng thông giao diện quang 155Mb/s đến 10Gb/s. Thiết bị này cung cấp dự phòng 320 Gb/s, lưu lượng 2 chiều – tương đương với 15 triệu kênh kết nối ảo trên hệ thống và 50 nghàn cuộc gọi có thể thiết lập trong một giây.
- Metro MSX (Metro Multiservice Transmission) với dòng sản phẩm MetroMSX4500, MetroMSX2500, MetroMSX2000. MetroMSX là sản phẩm hợp nhất các lớp thiết bị với giải pháp tối ưu tích hợp.
- Ngồi ra cịn có các sản phẩm B-STDX 8000/9000 và CBX 500 hỗ trợ các dịch vụ của cả FR và ATM.
4.3.5. Xu hướng phát triển NGN của NEC
Hình 4.6: Mơ hình của NEC
NEC đưa ra mơ hình mạng tương lai và sản phẩm mới thuộc họ tổng đài NEAX - 61∑. Đây là hệ thống chuyển mạch hỗn hợp STM/ATM/IP, là kết quả của chương trình có tên “Progessiveunity” với mục đích tiến đến NGN. Hệ thống mới này nhấn mạnh đến khả năng phát triển hài hoà giữa mạng khách hàng hiện tại và cung cấp dịch vụ IP đảm bảo QoS một cách kinh tế.
Họ sản phẩm được đưa ra giới thiệu gồm 3 loại hệ thống:
- IP Gateway (PSTN/IP) cung cấp các giao diện PSTN/IP và quay trọn số truy nhập Internet. Loại này được sử dụng trong trường hợp có hai mạng đường trục riêng cho PSTN và Internet.
- Media gateway ngoài khả năng cung cấp các giao diện PSTN/Ip và quay số trọn gói truy nhập internet cịn có các giao diện truy nhập số liệu tốc độ cao XDSL. Loại này sử dụng để kết nối với mạng truyền dẫn SDH tách biệt với mạng IP và mạng đường trục ATM
- Access gateway đa năng hơn hai loại trên, ngoài các giao diện cho thuê bao như Media gateway cịn có các giao diện WLL, IP/ATM cho PBX. Loại này được sử dụng trong trường hợp mạng đường trục đã được gói hố trên cơ sở IP/ATM
4.4. Kiến trúc IMS và Softswitching
Mạng viễn thông thế hệ mới NGN đã trở thành xu hướng của nhiều nước trên thế giới do những lợi ích của nó cả về kinh tế và kỹ thuật trong việc cung cấp dịch đa phương tiện. NGN bắt đầu được xây dựng với mơ hình chuyển mạch mềm ( Softswitching) vã đã thu được một số thành công nhất định .Nhưng tử khi 3GPP giới thiệu IMS( Phân hệ đa phương tiện IP – IP Multimedia Subsystem) thì IMS đã chứng tỏ được khả năng vượt trội hơn so với mơ hình sử dụng Softswitching về nhiều mặt, và IMS dần trở thành tiêu chuẩn chung để xây dự ng mạng NGN ngày nay. Cùng trên xu hướng phát triển đó các mạng viễn thơng tại Việt Nam đang từng bước được xây dựng theo định hướng tiến tới mạng NGN.
4.4.1. IP Multimeida Subsystem (IMS)
Tiêu chuẩn IMS định nghĩa một kiến trúc chung để cung cấp thoại qua giao thức Internet (VoIP) và các dịch vụ đa phương tiện. Nó là một tiêu chuẩn quốc tế, lần đầu tiên xác định bởi 3GPP/3GPP2 và hiện nay đang được chấp nhận bởi các tổ chức tiêu chuẩn khác bao gồm cả ESTI và TISPAN. Tiêu chuẩn này hỗ trợ nhiều loại truy cập bao gồm GSM, WCDMA, CDMA2000 truy cập hữu tuyến băng thông rộng và WLAN. Đối với người dùng, dịch vụ dựa trên IMS cho phép liên lạc với người và người với nội dung thông tin theo một loạt các phương thức- bao gồm cả giọng nói, văn bản, hình ảnh và video, hoặc sự kết hợp của các phương thức trên một cách cá nhân hóa cao và kiểm sốt tốt.
Đối với các nhà khai thác, IMS tiến thêm một bước nữa về khái niệm kiến trúc nhiều lớp bằng cách định nghĩa một kiến trúc nằm ngang, nơi mà dịch vụ được triển khai và các chức năng phổ biến có thể được tái sử dụng cho nhiều ứng dụng. Kiến trúc nằm ngang trong IMS còn xác định khả năng tương tác và chuyển vùng, và cung cấp điều khiển truyền tải, thu cước và bảo mật. Hơn thế nữa, nó cũng được tích hợp với các mạng
thoại và dữ liệu hiện tại, trong khi áp dụng nhiều thành tựu quan trọng của ngành công nghệ thông tin, điều này làm cho IMS trở thành một khả năng then chốt cho sự hội tụ di động cố định.
4.4.2 Softswitching
Chuyển mạch mềm giúp các mạng truyền thống có thể cung cấp các dịch vụ dựa trên nền mạng IP. Cấu trúc này tách riêng điều khiển dịch vụ và truy cập dịch vụ bằng cách sử dụng một lớp lõi dựa trên IP trong mạng chuyển mạch. Nó thực hiện điều khiển các cổng trung kế mở rộng, cổng truy nhập và các server truy nhập từ xa. Chuyển mạch mềm chạy trên hệ điều hành và các máy tính, nó cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng mở.
Trong giai đoạn đầu triển khai công nghệ NGN, softswitch được chọn làm thành phần điều khiển chính. Từ khi IMS được chuẩn hóa, IMS thể hiện những đặc tính vượt bậc. Do đó, IMS được chọn thay thế softswitch trong NGN.
4.4.3 So sánh IMS và Softswtching
Những ưu điểm của IMS so với softswitch được thể hiện trong bảng sau:
Tiểu chuẩn so sánh Softswitch IMS
Tính chuẩn hóa Khơng có tổ chức nào đưa ra tiêu chuẩn cụ thể, phụ thuộc vào giải pháp của các hãng thiết bị.
3GPP chuẩn hóa (Release 5, Release 6, Release 7, Release 8)
Kiến trúc mạng - Kiến trúc mạng dựa trên sự phân tán chức năng điều khiển và chức năng chuyển mạch, mọi hoạt động điều khiển tập trung ở MGC. - Gồm có năm lớp: lớp quản lý, lớp dịch vụ, lớp điều khiển, lớp truyền tải và
- Kiến trúc phân tán theo mơ hình server, chức năng điều khiển không tập trung tại một server mà phân tán thành các khối P-CSCF, I- CSCF, S-CSCF.
- Được chia thành bốn lớp: lớp dịch vụ, lớp điều khiển, lớp truyền tải và lớp truy
lớp truy nhập.
- Sử dụng các giao diện lập trình mở API
nhập.
- Sử dụng các giao diện đã được chuẩn hóa.
Giao thức điều khiển và báo hiệu SIP, H.323, MGCP, MEGACO/H.248,… Chủ yếu sử dụng SIP, DIAMETER Khả năng cung cấp dịch vụ Khả năng cung cấp dịch vụ còn nhiều khuyết điểm
Khả năng cung cấp đa dịch vụ với chất lượng cao, triển khai dịch vụ nhanh chóng và hệ thống tính cước thơng minh.
Khả năng tích hợp với thiết bị của nhà cung cấp khác
Có khả năng tương thích, tuy hơi khó khăn.
Khá dễ dàng vì các thiết bị đều phải tuân theo chuẩn.
Bảo mật Có khả năng bảo mật tốt
đối với các dịch vụ VoIP.
Có nhiều cơ chế bảo mật khác nhau, đảm bảo an tồn thơng tin cá nhân của người dùng, độ an toàn cao.
Lưu lượng Vẫn cịn hạn chế Băng thơng rộng, đáp ứng
nhu cầu người dùng tốt hơn
Chi phí Tiết kiệm Có thể q trình nâng cấp
lên hơi tốn kém, nhưng sau đó sẽ khơng tốn nhiều chi phí cho việc quản lý, nâng cấp, bảo dưỡng thiết bị. Bảng 1: So sánh IMS và Softswitching
4.5. Triển khai mơ hình mạng NGN ứng dụng giải pháp IMS
Xu hướng phát triển mạng thế hệ sau NGN hiện nay là chuyển từ Softswitch sang IMS do IMS đem lại khả năng cung ứng dịch vụ đa phương tiện cho người sử dụng đầu cuối mà khơng bị phụ thuộc vào vị trí, cơng nghệ truy nhập mạng và vào thiết bị đầu cuối của người sử dụng. IMS hỗ trợ các loại hình dịch vụ khác nhau (thoại, dữ liệu, hình ảnh và khả năng tích hợp của cả ba loại hình dịch vụ nói trên - Tripple Play mà điển hình là
dịch vụ IPTV), các công nghệ mạng và các thiết bị đầu cuối. Đặc biệt, trên nền tảng IMS, yếu tố di động và truy nhập không dây trở nên khả thi, càng tạo điều kiện cho IPTV phát triển thành một trong những dạng dịch vụ Quad-Play.
4.5.1. Mơ hình
Yêu cầu đề ra:
- Triển khai được mạng NGN tương đối gần như thực tế
- Triển khai được công nghệ IP/MPLS áp dụng cho mạng đường trục hiện tại theo mơ hình Mesh để an tồn cho mạng
- Triển khai giải pháp IMS thay thế Softswitch trong mạng NGN - Demo ứng dụng Audio Call
- Demo ứng dụng Instant Message
- Demo ứng dụng IPTV(truyền hình Internet)
Hình 4.7: Mơ hình NGN ứng dụng giải pháp IMS
Với mơ hình này đã mơ phỏng được mạng NGN tương đối hoàn chỉnh từ lớp truy cập tới lớp ứng dụng.
- Lớp truyền tải: ở đây mô phỏng mạng đường trục gồm 5 core gồm Hà Nội,Hải Phòng,Đà Nẵng, TPHCM và Cần Thơ. Mạng đường trục được thiết kế theo mơ hình Mesh để tăng tính an tồn cho mạng và được triển khai theo công nghệ MPLS. Các điểm trục được nối với các nút kết nối với khách hàng. Tất cả được mô phỏng trên phần mềm GNS3.
- Lớp điều khiển:được mô phỏng trên máy tính sử dụng hệ điều hành Ubuntu 10.04,được cài ứng dụng OpenIMScore (Một dự án mã nguồn mở của viện FOKUS Đức).
- Lớp ứng dụng: hai máy tính sử dụng hệ điều hành Ubuntu 10.04 đóng vai trị IPTV Server và Media Server
- Lớp truy cập: hai máy client sẽ sử dụng phần mềm softphone hỗ trợ IMS để mô phỏng kết nối.Ở đây, sử dụng UTC IMS Client kết nối với IMS Core
4.5.2. Lớp ứng dụng: mô phỏng IPTV
Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã bắt đầu triển khai các dịch vụ triple play trên DSL, trong đó IPTV là một thành phần dịch vụ quan trọng. Tuy nhiên mỗi dịch vụ trong nhóm dịch vụ triple play này (như IPTV, VoIP) lại có cơ cấu điều khiển dịch vụ, các hệ thống hỗ trợ tính cước và điều hành riêng của nó, điều này làm tăng sự phức tạp của tồn thể kiến trúc dịch vụ triple play. Hơn nữa, các nhà cung cấp dịch vụ cần phải phân biệt dịch vụ của mình với các nhà cung cấp dịch vụ khác có cùng nhóm dịch vụ. Vì thế việc nghiên cứu về các nền tảng tương tác dịch vụ IPTV và IMS đã ra đời nhằm làm giảm độ phức