3.4.1 Các mô hình BcN
Mô hình kiến trúc mạng và phần tử mạng, BcN cũng tƣơng tự nhƣ NGN, gồm 4 lớp chính: lớp dịch vụ, lớp điều khiển, lớp truyền tải và lớp truy nhập. Mạng đƣờng trục (backbone) sử dụng công nghệ IP-MPLS-DWDM, chuyển tải đa dịch vụ trên
Hợp nhất Thoại + Hình ảnh + Dữ liệu
Môi trường thông tin khắp nơi định hướng nhân bản
Chính phủ Thƣơng mại điện tử Cá nhân
· e-Government · e-Voting · Home Civil Affairs · Cyber
Legislation
· e-Commerce · Internet Banking
· ERP / CRM / SCM · e-Health · e-Learning · Home Network · VOD, P2P ·
Các dịch vụ băng rộng trong tương lai
Đ
Đaaddịịcchhvvụụ
Video Phone (MMoIP), One Phone T-Gov, T-Commerce
Q
QooSS,,bbảảoommậậtt chất lƣợng đảm bảo, Home Banking
mật cao, e-Commerce
M
Mạạnnggttrroonnggnnhhàà Home Multimedia, Home Automation
Intelligent Service Robot
D
Dịịcchhvvụụkkhhắắppnnơơii Telematics Sensor-based u-Commerce
nền tảng IP; mạng truy nhập băng rộng đa dịch vụ sử dụng công nghệ xDSL và PON. Triển khai và quản lý biên mạng. Phát triển QoS sử dụng kết hợp công nghệ DiffServ và MPLS TE; mặt bằng điều khiển để tăng cƣờng khả năng điều khiển mạng và mạng thông minh; cung cấp cho ngƣời sử dụng các dịch vụ mới nhƣ IPTV và home network. Kiến trúc chức năng của các lớp mạng BcN, bao gồm các công nghệ băng rộng có tính hội tụ, các chức năng tại các lớp mạng và các dịch vụ băng rộng đƣợc cung cấp bảo đảm QoS tại lớp dịch vụ của BCN.
Trong mô hình mạng BcN có 3 mặt bằng chính là mặt bằng dữ liệu, mặt bằng điều khiển và mặt bằng quản lý (hình 3.5). Trong đó mặt bằng dữ liệu có dữ liệu khách hàng, kỹ thuật xử lý lƣu lƣợng để bảo đảm QoS; mặt bằng điều khiển có chức năng thiết lập kết nối dựa trên báo hiệu MPLS/GMPLS; mặt bằng quản lý có chức năng quản lý dịch vụ, quản lý và vận hành mạng.
.
Hình 3.5 Mô hình BcN của Viettel
Mô hình giao thức: Mạng truy nhập khách hàng (CPN) đến mạng của nhà cung cấp (ISP) đƣợc mở rộng thành mạng truy nhập băng với các hệ thống chuyển mạch Gigabit Ẹthenet (GE) đƣợc kết nối với NG-SDH/WDM tạo nên mạng Metro- Ethernet. Đối với các hệ thống siêu máy tính kết nối với các kênh truyền dẫn số tốc độ cao sẽ đƣợc kết nối vào NG-SDH/WDM với độ rộng băng tần theo yêu cầu. Đối với mạng của nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP): sử dụng router ngoại biên (PE) có chức năng xử lý gói DiffServ và chức năng mạng MPLS, kỹ thuật lƣu lƣợng dựa theo cơ chế DiffServ thông qua PLS trong mạng chuyển tải của ISP.
Mô hình dịch vụ trong BcN:Các dịch vụ trong BcN cần có những ƣu điểm vƣợt trội so với các dịch vụ hiện tại. Đặc tính dịch vụ quan trọng nhất trong các dịch vụ BcN chính là đảm bảo QoS. Các dịch vụ liên quan đến bảo đảm QoS Dịch vụ VT với băng thông cần phải đƣợc đảm bảo, dịch vụ VoIP, điện thoại đa phƣơng tiện thời gian thực, hệ thống hội nghị từ xa
Mặt phẳng dữ liệu Mặt phẳng điều khiển
Mạng viễn thông M¹ng d÷ liÖu
Mạng quảng bá
Lớp
quản
3.4.2 Kiến trúc mạng BcN
Mạng truyền tải đƣợc IP hóa, công nghệ truyền tải sử dụng là IP/GMPLS/DWDM.
Các mạng riêng lẽ đƣợc kết hợp thành một mạng chung duy nhất, cung cấp dịch vụ đa phƣơng tiện kết hợp tất cả các loại hình truyền thông thời gian thực nhƣ thoại, video, ảnh động… với loại hình truyền thông dữ liệu.
Hình 3.6 BcN của Viettel
3.4.3 Mô hình kết nối mạng trục BcN của Viettel.
Mô hình kết nối mạng trục BcN của Việt Nam gồm 5 nút mạng Hà nội, Đà nẵng, TP.Hồ Chí Minh, Hải phòng và Cần Thơ. Mạng trục nên tổ chức thành 2 mặt phẳng để thực hiện bảo vệ thiết bị và cân bằng tải và cấu hình mạng lõi nên tổ chức theo cấu trúc Mesh để tăng tính an toàn của mạng trục (có thể thực hiện kết nối vật lý kết hợp với kết nối logic). Mô hình kết nối mạng trục BcN của Việt Nam đƣợc mô tả ở hình 3.6.
Giải pháp công nghệ mạng trục BcN của Việt Nam sử dụng kiến trúc IP/DWDM theo mô hình mạng ngang hàng với giải pháp điều khiển GMPLS.
Mạng biên: Các điểm trục đƣợc tổ chức thành nút đa dịch vụ ở tất cả các tỉnh. Về mặt số liệu: vẫn sử dụng phƣơng thức kết nối POS (SDH và NG-SDH) giữa các bộ định tuyến IP-MPLS trong mạng quang. Đồng thời, kết hợp sử dụng các bộ định tuyến qua mạng truyền tải quang
Về mặt quản lý và điều khiển: tập trung giải quyết vấn đề điều khiển cho mặt truyền tải quang DWDM trở thành mạng định tuyến bƣớc sóng động dựa trên công nghệ GMPLS. Bởi vì, GMPLS sẽ là một bộ phận không thể thiếu khi triển khai
Mạng đường trục BcN ( IP / GMPLS / DWDM) Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Mạng H.323 quốc tế Gateway Các vùng khác
của Việt Nam Các nhà cung cấp nội mạng khác PSTN Chuyển mạch lớp 5 Cổng trung kế Cổng báo hiệu SCP INAP SIP Server ứng dụng PSTN Cổng trung kế Cổng báo hiệu PSTN Chuyển mạch lớp 5 Cổng báo hiệu SS7 SCP IMS/ Chuyển mạch mềm IMS/ Chuyển mạch mềm IN A P IPS SS7 Mạng NGN quốc tế Mạng PSTN quốc tế Chuyển mạch lớp 5 Server ứng dụng Cổng trung kế IMS/ Chuyển mạch mềm
mạng thế hệ sau. Nó tạo thành cầu nối giữa lớp IP và quang. Với vai trò làm cầu nối động giữa mạng truyền tải truyền thống và các lớp IP, GMPLS sẽ mở ra triển vọng mới cho phép triển khai dịch vụ nhanh chóng, hoạt động hiệu quả cũng nhƣ cơ hội để tăng doanh thu.
Sử dụng GMPLS, các nhà cung cấp dịch vụ không nhất thiết loại bỏ tất cả các thiết bị mạng hiện có và mua thiết bị mới từ cùng một nhà cung cấp vì cơ sở mạng đã triển khai hiện tại vẫn đủ khả năng để mở rộng lên G-MPLS. Hơn nữa, họ cũng không phải đợi đến khi hoàn thành tiêu chuẩn G-MPLS cuối cùng mới thu đƣợc lợi nhuận. GMPLS hiện đang đƣợc phát triển nhƣ một chuẩn mở cho phép nhà cung cấp dịch vụ phát triển và triển khai dịch vụ mới một cách nhanh chóng, nhờ đó tránh đƣợc vấn đề không tƣơng hợp thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau trên cùng một phân đoạn mạng.
3.5 PHƢƠNG ÁN HỘI TỤ MẠNG 3.5.1 Các phƣơng án hợp nhất mạng 3.5.1 Các phƣơng án hợp nhất mạng
a. Hội tụ cố định và di động là sự hợp nhất các công nghệ hữu tuyến, vô
tuyến và di động trong đó dịch vụ đƣợc tạo ra trên một cơ sở mạng viễn thông duy nhất đƣợc coi là biện pháp xoá bỏ hoàn toàn các rào cản vật lý hiện tại đang ngăn cản các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông với mọi loại hình dịch vụ. Xu hƣớng này thúc đẩy sự phát triển các công nghệ mạng vô tuyến mới. Ngoài ra, các nhà đầu tƣ cũng tiếp tục phát triển các công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng trong một phạm vi địa lý nhất định. WiMAX đƣợc tạo ra để cung cấp khả năng tƣơng tự cho phạm vi lớn hơn nhiều, cho phép ngƣời sử dụng tính di động cao hơn so với Wi-Fi.
Hình 3.7. Mô hình kết nối mạng trục BcN của Việt Nam
POP trục HNI POP trục HCM
POP trục CTƠ POP trục HPG
POP trục ĐNG
Mạng lõi BcN IP/GMPLS/DWDM
Truy nhập vô tuyến Truy nhập vô tuyến Truy nhập tế bào Mạng lõi chuyển mạch kênh (GSM) Mạng lõi chuyển mạch
kênh (POTS, ISDN)
Sự lệch pha Các nhà khai thác cố định Các nhà khai thác di động T íc h h ợ p 2 m ạ n g lõ i P S t h à n h m ộ t m ạ n g lõ i P S tr o n g b ư ớ c h ộ i t ụ th ứ n h ấ t xDSL POTS, IS DN Wi-Fi, WiMAX GSM, GPRS, UMTS Mạng lõi chuyển mạch gói (IP) Mạng lõi chuyển mạch gói (IP)
Hình 3.8 Cấu trúc mạng lõi và truy nhập điển hình
Khi một thiết bị đầu cuối kết nối qua mạng truy nhập vô tuyến hoặc hữu tuyến, lƣu lƣợng đƣợc định tuyến tới mạng lõi. Tuy nhiên, đối với thiết bị đầu cuối sử dụng mạng truy nhập di động GSM, GPRS hoặc 3G, lƣu lƣợng thoại đƣợc định tuyến tới mạng lõi chuyển mạch kênh (CS: Channel Switching) dựa trên GSM, còn lƣu lƣợng dữ liệu sẽ đƣợc định tuyến tới mạng lõi chuyển mạch gói IP.
b. Hợp nhất mạng viễn thông và mạng dữ liệu: chọn giao thức IP làm giao thức thống nhất cho mạng truyền tải viễn thông. Đồng thời, từng bƣớc chuyển các giao thức của viễn thông sang giao thác IP. Trong đó, IP phiên bản 6 là chủ đạo, bởi vì IPv6 đƣợc thiết kế bao gồm những chức năng và định dạng mở rộng hơn IP phiên bản 4 với số lƣợng địa chỉ cực lớn (IP phiên bản 6 sử dụng tới 128 bit, do đó đựa số địa chỉ Internet có thể đƣợc sử dụng lên tới 3.4*1038
địa chỉ), giải pháp chọn đƣờng đã đƣợc tối ƣu; khả năng hỗ trợ di động, tăng cƣờng bảo mật và toàn vẹn dữ liệu, tích hợp các tiêu chuẩn chất lƣợng dịch vụ, có khả năng tự động cấu hình mạng, tích hợp với công nghệ di động, truyền thông dữ liệu...
c. Hợp nhất mạng viễn thông và mạng quảng bá: chọn giao thức IP làm
giao thức thống nhất cho mạng truyền tải viễn thông và cả mạng truyền tải tín hiệu truyền hình (IPTV) và từng bƣớc chuyển các giao thức của cả viễn thông và cả truyền hình truyền thống giao thức IP, trong đó, IP phiên bản 6 là chủ đạo.
Vấn đề hợp nhất các mạng viễn thông, dữ liệu và quảng bá là một vấn đề rất lớn. Tuy nhiên, việc hợp nhất mạng dữ liệu và quảng bá với viễn thông điều quan trọng và cốt lõi nhất là chọn giao thức truyền tải IP (IPv6) cho mạng truyền tải của cả 3 mạng. Một vấn đề phức tạp nhất trong mạng hội tụ BcN là hợp nhất mạng cố định và di động.
Mô hình tổng quát của hệ thống đƣợc chỉ ra ở hình sau:
Hình 3.9. Mô hình tổng quát của hệ thống hợp nhất
3.5.2 Các bƣớc hợp nhất
Việc hợp nhất các công nghệ truy nhập hiện tại và tƣơng lai, qua đó làm tăng tính đa dạng của các kiểu truy nhập cũng nhƣ làm cho việc cung cấp các dịch vụ thoại và dữ liệu không bị gián đoạn trong quá trình dịch chuyển sang mạng hội tụ là một thách thức và vẫn còn nhiều vấn đề phải tiếp tục nghiên cứu.
Bước hội tụ thứ nhất: Bƣớc đầu tiên của hội tụ là việc hợp nhất cả mạng lõi PS của mạng cố định cũng nhƣ di động. Việc hội tụ nhƣ vậy là hoàn toàn trong suốt đối với khách hàng đầu cuối và cho phép tối ƣu hoá CAPEX cũng nhƣ OPEX trong chi phí về cơ sở hạ tầng mạng của các nhà khai thác.
Hub Head-end Hub khu vực Hub quang Cáp quang Cáp đồng Node quang
Bước hội tụ thứ hai: Bƣớc thứ hai bao gồm việc chuẩn bị cho các mạng truy nhập và mạng lõi thực thi các dịch vụ đa phƣơng tiện dựa trên IP trong khi vẫn đảm bảo đƣợc sự phát triển liên tục. Thách thức lớn nhất là việc xử lý các dịch vụ thời gian thực, đặc biệt là thoại, cho phép chuyển vùng giữa các mạng truy nhập khác nhau khi khách hàng di chuyển từ mạng truy nhập này sang mạng truy nhập khác.
Ở phía mạng cố định, lƣu lƣợng thoại sẽ đƣợc dịch chuyển trong những năm kế tiếp từ mạng lõi chuyển mạch kênh CS (PSTN và ISDN) sang mạng lõi chuyển mạch gói PS dựa trên VoIP, do vậy từng bƣớc loại bỏ dần mạng lõi CS. Xu hƣớng này cũng đƣợc hỗ trợ mạnh mẽ trong môi trƣờng cạnh tranh thúc đẩy các nhà khai thác truyền thống triển khai rộng rãi các dịch vụ dựa trên SIP ngang hàng. Tuy nhiên, ở phía mạng di động, phần lƣu lƣợng thoại có thể đƣợc chuyển sang VoIP chỉ thực hiện đối với các thiết bị đầu cuối sử dụng các mạng truy nhập vô tuyến (Wi-Fi và WiMAX). Ở mạng truy nhập di động “tế bào”, thoại sẽ vẫn dựa trên CS (GSM) trong một thời gian dài, vì sự kết hợp của truy nhập di động với lõi PS đã đƣợc thiết kế chỉ dành cho các dịch vụ dữ liệu (các dịch vụ phi thời gian thực). Về cơ bản, việc thực thi VoIP qua GPRS hay UMTS với công nghệ hiện nay còn chƣa đạt tới giải pháp tối ƣu về mặt hiệu quả thông lƣợng cũng nhƣ về các tham số QoS.
3.5.3 Các phƣơng án triển khai
Handover được khởi tạo
Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller)
Trung tâm chuyển mạch di động MSC (Mobile Switching Centre) xDSL
Wi-Fi, WiMAX
Thoại qua IP (SIP Server) Mạng lõi chuyển mạch gói (IP) Truy nhập vô tuyến Truy nhập vô tuyến Mạng lõi chuyển mạch kênh (GSM)
Handover được quản lý bởi BSC gần nhất
Hộp mô phỏng BSC 2
1
BSC MSC
GSM Điện thoại GSM/Wi-Fi
Hình 3.10. Chuyển vùng không bị gián đoạn nhờ mô phỏng BSC Có 2 phƣơng án chủ yếu:
Phƣơng án 1- Hợp nhất ở mức truy nhập: Các cơ chế quản lý tính di động của mạng di động đƣợc phỏng tạo bởi các phần tử mạng mới dùng cho cả mạng truy nhập hữu tuyến và vô tuyến. Thiết bị này tạo giả hành vi của BSC di động. Trong
cách thực thi này, khách hàng đầu cuối khởi tạo trên máy điện thoại 2 ngăn Wi- Fi/GSM một cuộc gọi VoIP tại nhà riêng sử dụng kiểu SIP-over-WLAN. Lƣu lƣợng sẽ đƣợc gửi đi trên mạng truy nhập DSL tới mạng lõi PS để tới đƣợc SIP server. SIP server này cũng đƣợc kết nối tới hộp mô phỏng BSC để đảm bảo việc quản lý tính di động. Khi khách hàng rời khỏi nhà riêng, tín hiệu WLAN sẽ đƣợc phát hiện thấy ở mức thấp do vậy yêu cầu chuyển vùng sẽ đƣợc thiết bị đầu cuối gửi tới hộp mô phỏng BSC. Phần tử này sẽ chịu trách nhiệm liên lạc với BSC gần nhất để chuyển tiếp cuộc gọi tới mạng GSM. Lúc này máy điện thoại của khách hàng cũng sẽ tự chuyển sang chế độ GSM
Ƣu điểm là việc chuyển vùng không bị gián đoạn nhờ có mô phỏng truy nhập di động trên các mạng truy nhập hữu tuyến và vô tuyến (mô tả ở hình 3.9). Nhƣợc điểm của nó là giá thành cao vì cần số lƣợng lớn thiết bị đặt gần phía khách hàng. Các hãng tham gia lĩnh vực này là các thành viên của tổ hợp Truy nhập di động không đƣợc cấp phép (UMA) nhƣ Kineto và Motorola. (Với UMA, ngƣời sử dụng chỉ cần 1 thiết bị điện thoại, khi ở nhà thì thiết bị này kết nối vào mạng truy nhập xDSL bằng các công nghệ vô tuyến 802.11 hoặc Bluetooth, khi ra khỏi nhà thì thiết bị sẽ chuyển sang chế độ giống nhƣ máy điện thoại di động để truy nhập vào mạng di động). Ericsson, Motorola và British Telecoms đã cùng phối hợp cho giải pháp tiền- IMS có tên gọi là “Blue Phone” chỉ sử dụng một hoặc một số điện thoại, một hoá đơn tính cƣớc và một nhà cung cấp.
Chuyển mạch gói PSTN/PLMN PSTN/PLMN MSC MG HLR AM R/E VRC o ver BSC MM SS7 SIP ANSI-41/ GSM MAP A I/F Mạch TDM Điểm truy nhập không dây WLAN SIP CDMA/GSM Air I/F
Dual Mode Handset CDMA/GSM/WLAN
H.248 WiFi/SIP
Client
Hình 3.11 Giải pháp tiền-IMS: Hợp nhất di động/WLAN
b) Phương án 2- Hợp nhất ở mức đường trục: Phƣơng án này hoàn toàn giống với phƣơng án trên ngoại trừ việc hộp mô phỏng đƣợc đặt ở mức MSC. Vì một MSC phục vụ cho nhiều BSC nên rõ ràng ƣu điểm của kịch bản này là việc giảm chi phí đầu tƣ so với kịch bản thứ nhất. Tuy nhiên, trễ chuyển vùng rõ ràng là cao hơn so
với kịch bản thứ nhất có thể làm ảnh hƣởng đến khả năng chuyển vùng không bị gián đoạn. Giải pháp này vẫn chƣa đƣợc kiểm chứng ở trong phòng thử nghiệm nhƣng nó có thể là một sự thoả hiệp giữa chi phí đầu tƣ và mức độ không gián đoạn