Bài giảng

Mạng NGN
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN

- 20 -
CHƯƠNG 2:
CẤU TRÚC MẠNG NGN
WX

I. SỰ TIẾN HÓA TỪ MẠNG HIỆN CÓ LÊN NGN
1. Chiến lược tiến hóa
Trong nhiều năm gần đây, nền công nghiệp Viễn thông vẫn đang trăn
trở về vấn đề phát triển công nghệ căn bản nào và dùng mạng gì để hỗ trợ
các nhà khai thác trong bối cảnh luật viễn thông đang thay đổi nhanh
chóng, cạnh tranh ngày càng gia tăng mạnh mẽ. Khái niệm mạng thế hệ
mới (hay còn gọi là mạng thế hệ tiếp theo - NGN) ra đời cùng với việc tái
kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm

Circuit Switching
SONET
Transport
Frame/ Cell Access
ATM Switching
SONET
Transport
IP Access
IP Routing/Sw.
Internet
ATM, FR
PSTN
Transport
SONET
Optical
Access
IP ATM
FR TDM
Switching
ATM SVCs IP MPLS
SS7
Mạng hiện tại
Mạng thế hệ sau
(NGN)
…
Hình 2-1 Nhu cầu tiến hóa mạng
Như hình vẽ, chúng ta nhận thấy mạng viễn thông hiện tại gồm nhiều
mạng riêng lẻ kết hợp lại với nhau thành một mạng “hỗn tạp”, chỉ được
xây dựng ở cấp quốc gia, nhằm đáp ứng được nhiều loại dòch vụ khác
nhau. Xét đến mạng Internet, đó là một mạng đơn lớn, có tính chất toàn

Chiến lược phát triển
mới

Hình 2-2
Chiến lược phát triển
Để thực hiện việc chuyển dòch một cách thuận lợi từ mạng viễn thông
hiện có sang mạng thế hệ mới, việc chuyển dòch phải phân ra làm ba mức
(ở hai lớp : kết nối và chuyển mạch)
Trước hết là chuyển dòch ở lớp truy nhập và truyền dẫn. Hai lớp này
bao gồm lớp vật lý, lớp 2 và lớp 3 nếu chọn công nghệ IP làm nền cho
mạng thế hệ mới. Trong đó :
3 Công nghệ ghép kênh bước sóng quang DWDM sẽ chiếm lónh ở lớp vật
lý
3 IP/MPLS làm nền cho lớp 3
3 Công nghệ ở lớp 2 phải thỏa mãn:
• Càng đơn giản càng tốt
• Tối ưu trong truyền tải gói dữ liệu
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN

- 23 -
• Khả năng giám sát chất lượng, giám sát lỗi và bảo vệ, khôi phục
mạng khi có sự cố phải tiêu chuẩn hơn của công nghệ SDH/SONET
3 Hiện tại công nghệ RPT (Resilient Packet Transport) đang phát triển
nhằm đáp ứng các chỉ tiêu này.

Xây dựng mạng truy nhập băng rộng (như ADSL, LAN, modem
cáp,…) để có thể cung cấp phương thức truy nhập băng rộng hướng đến
phân nhóm cho thuê bao, cho phép truy nhập với tốc độ cao hơn. Hiện nay,
việc xây dựng mạng con thông minh đang được triển khai một cách toàn

Cable
Access
Data/IP
Network

Hình 2-3
Sự hội tụ giữa các mạng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN

- 24 -
]
 So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai :

Thành phần mạng Công nghệ hiện tại Công nghệ tương lai
Mạng truy nhập - Cáp xoắn băng hẹp
- Truyền hình cáp số và
tương tự chuyên dụng
- GSM không dây
- Cáp quang
- Cáp xoắn băng hẹp
- GSM không dây
- Truyền hình cáp số và
tương tự chuyên dụng
- Cáp quang
- Cáp xoắn băng rộng
- Modem cáp

Chuyển mạch mềmChuyển mạch kênh
Ứng dụng và
dòch vụ
Điều khiển cuộc
gọi và chuyển
mạch
Phần cứng
truyền dẫn
_ Nhà cung cấp đưa ra tất cả các
giải pháp trong một khối chuyển
mạch duy nhất : Phần cứng,
phần mền mà các trình ứng
dụng
_ Khách hàng phụ thuộc nhà
cung cấp : không có đổi mới, chi
phí vận hành và bảo dưỡng cao
_ Các giải pháp đưa ra từ nhiều nhà
cung cấp, ở nhiều mức độ khác
nhau với nhiều sản phẩm nguồn mở
theo chuẩn .
_ Khách hàng tự do chọn lựa những
sản phẩm tốt nhất để xây dựng từng
lớp mạng trong hệ thống. Các
chuẩn mở cho phép mở rộng và
giảm chi phí.
APIsOpen Protocols
APIsOpen Protocols

MGCP
ISUP/

SS7
POTS
POTS
RDT
PRI/E1 /
T1
GR. 303
IMT
A- link
Class 4/5
SwitchPhát triển lên NGN :

PSTN
PBX
SS7
POTS
RDT
PRI/E1 /
T1
GR. 303
IMT
Media
Server
Sinaling
gateway
Trunk
gateway


Từ những phân tích trên, chúng ta xây dựng sự tiến hóa bằng sơ đồ
lớp chức năng của các mạng :
• Mạng hiện tại :
IP/ MPLS
TDM
WDM/ DWDM/ Sợi quang
SDH/ SONET
GE
Thoại
Các ứng dụng Internet
Thoại
Dữ liệu
Dữ liệu
ATM/FR IP
Thoại
Các ứng dụng Internet
Video
Các ứng dụng Internet
IP

GE : Gigabit Ethenet

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN

- 28 -
• Mạng trong tương lai gần:

IP/ MPLS

DWDM
RPT
Thoại
Các ứng dụng Internet
Giải trí
Dữ liệu
Các ứng dụng mới
Video
Lớp điều khiển
Lớp media

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN

- 29 -
 Sự phát triển của mạng hữu tuyến dựa trên công nghệ IP :

PBX
SS7
PBX
CO CO
Truyền thống
Sofswitch
SS7

- 30 -
Tập đoàn ITXC ( Internet Telephony Exchange Carrier) đã có một
thỏa thuận với Viễn Thông Nhật Bản ( Telecom Japan) để kết cuối lưu
lượng và các nút quốc tế của họ tại nhiều nước Châu Á. Công ty VIP
Calling có nhiều nút tại Châu Á, kể cả một nút vừa được thông báo ở Đài
Loan. Công ty Singtel đang cung cấp một tuyến kết nối từ Singapore tới
Trung Quốc và Trung Quốc đã tiến hành thử nghiệm với điện thoại
Internet, qua đó thấy rằng nó được sử dụng cho các cuộc gọi nội đòa nhiều
hơn quốc tế. VSNL ở Ấn Độ cũng đang tiến hành thử nghiệm với điện
thoại Internet nhưng thu được chất lượng thoại kém vì thiếu dung lượng
đường trục quốc tế. Các dòch vụ VoIP sẽ bắt đầu được sử dụng rộng rãi ở
Hồng Kông từ 1/1/2000 khi chấm dứt sự độc quyền của HongKong
Telecom. Nhiều nhà khai thác điện thoại Internet khác đang chuẩn bò dòch
vụ ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Hồng Kông và Thái Lan.
Để cung cấp truy nhập tốc độ cao, các modem cáp hiện nay được triển
khai rộng rãi tại Mỹ, và ADSL đang được triển khai tại nhiều thành phố
của Mỹ. Những công nghệ này cũng bắt đầu phát triển ở Châu Âu, Châu
Á, đặc biệt là Trung Quốc, nơi mạng truyền hình cáp đã tới nhiều gia đình
hơn cả PSTN. Trung Quốc đã thông báo chuyển sang điện thoại IP, coi đó
là cơ sở mạng tương lai của họ. Các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng
cũng đang được hoạch đònh để cài đặt qua các hệ thống “cáp vô tuyến” ở
nhiều vùng Châu Á và hãng Sony đã công bố kế hoạch triển khai một
mạng vô tuyến băng rộng ở Nhật Bản trong vòng ba năm tới đây.
Việt Nam đã có kế hoạch xây dựng mạng thế hệ mới. Theo cấu hình
và tổ chức khai thác mạng dựa trên đòa bàn hành chính hiện nay của mạng
Viễn thông Việt Nam, chất lượng dòch vụ viễn thông được cung cấp sẽ bò
ảnh hưởng. Vì vậy, việc cung cấp các dòch vụ Viễn thông và tổ chức khai
mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng đòa lý, nhu cầu phát triển dòch
vụ và tổ chức theo cùng lưu lượng đã được đề xuất . Tuy nhiên, lộ trình vẫn
chưa thể công bố.

mạch với các thiết bò công nghệ mới, hiện đại trên toàn quốc, cùng với
mạng thuê bao rộng lớn và nhiều điểm cung cấp dòch vụ, là một thuận lợi
lớn trong quá trình phát triển tiến tới cấu trúc mạng thế hệ mới cung cấp đa
dòch vụ, đa phương tiện, chất lượng cao.
II. CẤU TRÚC LUẬN LÝ (CẤU TRÚC CHỨC NĂNG) CỦA MẠNG
NGN
Cho đến nay, mạng thế hệ sau vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa
có một khuyến nghò 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 bò 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)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN

- 32 -
- 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 bò của hãng là vấn đề
đang được các nhà khai thác quan tâm.

1. Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN



Lớp truy nhập và truyền dẫn
Lớp truyền thông
Lớp điều khiển
Lớp ứng dụng
Router
Switch - Router
Media
Gateway
Softswitch hay
Media Gateway
Controller
Các server
ứng dụng
Các doanh
nghiệp lớn
Các công ty nhỏ/
văn phòng tại
gia,
Khách hàng tại
nhà/ Vùng dân cư
Thuê bao di động

Hình 2-7
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

tải. Các giao diện mở có sự tách biệt giữa dòch vụ và truyền dẫn cho phép
các dòch vụ mới được đưa vào nhanh chóng, dễ dàng; những nhà khai thác
có thể chọn lựa các nhà cung cấp thiết bò tốt nhất cho từng lớp trong mô
hình mạng NGN.
2.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập
 Phần truyền dẫn

- Lớp vật lý : Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh bước sóng
quang DWDM sẽ được sử dụng.
- Lớp 2 và lớp 3 :
Ơ Truyền dẫn trên mạng lõi (core network) dựa vào kỹ thuật gói cho
tất cả các dòch vụ với chất lượng dòch vụ QoS tùy yêu cầu cho từng
loại dòch vụ.
Ơ ATM hay IP/MPLS có thể được sử dụng làm nền cho truyền dẫn
trên mạng lõi để đảm bảo QoS.
Ơ Mạng lõi có thể thuộc mạng MAN hay mạng đường trục
Ơ Các router sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn, ngược lại,
khi lưu lượng thấp, switch – router có thể đảm nhận luôn chức năng
của những router này.
- Thành phần :
Ơ Các nút chuyển mạch/ Router (IP/ATM hay IP/MPLS), các chuyển
mạch kênh của mạng PSTN, các khối chuyển mạch PLM nhưng ở
mạng đường trục, kỹ thuật truyền tải chính là IP hay IP/ATM.
Ơ Có các hệ thống chuyển mạch, hệ thống đònh tuyến cuộc gọi.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN

- 35 -
- Chức năng :
Lớp truyền tải trong cấu trúc mạng NGN bao gồm cả chức năng

không chuẩn như các thiết bò truy xuất đa dòch vụ, điện thoại IP,
máy tính PC, tổng đài nội bộ PBX, điện thoại POTS, điện thoại số
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN

- 36 -
ISDN, di động vô tuyến, di động vệ tinh, vô tuyến cố đònh, VoDSL,
VoIP, …
2.2 Lớp truyền thông
- Thành phần : Thiết bò ở lớp truyền thông là các cổng truyền thông
(MG– Media Gateway) bao gồm :
Ơ Các cổng truy nhập : AG (Access Gateway) kết nối giữa mạng lõi
với mạng truy nhập, RG (Residental gateway) kết nối mạng lõi với
mạng thuê bao tại nhà.
Ơ Các cổng giao tiếp : TG (Trunking Gateway) kết nối giựa mạng lõi
với mạng PSTN/ISDN, WG (Wireless Gateway) kết nối mạng lõi với
mạng di động,
- Chức năng :
Lớp truyền thông có khả năng tương thích các kỹ thuật truy nhập
khác với kỹ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đường trục.
Hay nói cách khác, lớp này chòu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi
trường ( chẳng hạn như PSTN, FramRelay, LAN, vô tuyến,…) sang
môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại.
Nhờ đó, các nút chuyển mạch (ATM + IP) và các hệ thống truyền
dẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, đònh tuyến cuộc gọi giữa
các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của các thiết bò
thuộc lớp điều khiển.
2.3 Lớp điều khiển
- Thành phần
Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần

Theo MSF (MutiService Switching Forum), lớp điều khiển cần
được tổ chức theo kiểu module và có thể bao gồm một số bộ điều
khiển độc lập. Ví dụ có các bộ điều khiển riêng cho các dòch vụ :
thoại / báo hiệu số 7, ATM / SVC, IP/MPLS, …
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN

- 38 -
Bộ điều khiển
IP/ MPLS
Bộ điều khiển
ATM/ SVC
Bộ điều khiển
Voice/SS7

TCP/IP Voice
Video
TDM FR ATM

Lớp media
Softswitch
Lớp ứng dụng
Các server đặc tính, Server ứng dụng,
Các giao thức, giao diện mở, API báo hiệu/ IN tiêu chuẩn

Các chức năng quản lý, chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp
trong lớp điều khiển. Nhờ các giao diện mở nên có sự tách biệt giữa
dòch vụ và truyền dẫn, điều này cho phép các dòch vụ mới được đưa
vào nhanh chóng và dễ dàng.
2.4 Lớp ứng dụng
- Thành phần :
Lớp ứng dụng gồm các nút thực thi dòch vụ SEN (Service Excution
Node), thực chất là các server dòch vụ cung cấp các ứng dụng cho
khách hàng thông qua lớp truyền tải.
- Chức năng :
Lớp ứng dụng cung cấp các dòch vụ có băng thông khác nhau và ở
nhiều mức độ. Một số loại dòch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc thực hiện
điều khiển logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn
một số dòch vụ khác sẽ được điều khiển từ lớp điều khiển như dòch vụ
thoại truyền thống. Lớp ứng dụng liên kết với lớp điều khiển thông qua
các giao diện mở API. Nhờ đó mà các nhà cung cấp dòch vụ có thể phát
triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các dòch vụ mạng.
Một số ví dụ về các loại ứng dụng dòch vụ được đưa ra sau đây:
 Các dòch vụ thoại
 Các dòch vụ thông tin và nội dung
 VPN cho thoại và số liệu
 Video theo yêu cầu
 Nhóm các dòch vụ đa phương tiện
 Thương mại điện tử
 Các trò chơi trên mạng thời gian thực.
 …… Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN

Hình 2-10
: Các thực thể chức năng trong NGN

AS-F: Application Server Function
MS-F: Media Server Function
MGC-F: Media Gateway Control Function
CA-F: Call Agent Function
IW-F: Interworking Function
R-F: Routing Function
A-F: Accounting Function
SG-F: Signaling Gateway Function
MG-F: Media Gateway Function Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN

- 41 -
Nhiệm vụ của từng thực thể như sau:
- AS-F: đây là thực thể thi hành các ứng dụng nên nhiệm vụ chính là
cung cấp các logic dòch vụ và thi hành một hay nhiều các ứng dụng/dòch
vụ.
- MS-F: cung cấp các dòch vụ tăng cường cho xử lý cuộc gọi. Nó hoạt
động như một server để xử lý các yêu cầu từ AS-F hoặc MGC-F.
- MGC-F: cung cấp logic cuộc gọi và tín hiệu báo hiệu xử lý cuộc gọi
cho một hay nhiều Media Gateway.
- CA-F: là một phần chức năng của MGS-F. Thực thể này được kích hoạt
khi MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi.
- IW-F: cũng là một phần chức năng của MGC-F. Nó được kích hoạt khi
MGC-F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau.

1. Cấu trúc vật lý của mạng NGN
IP Network
(WDM/SDH/ATM)
MPLS, Mutticast
Resident
gateway
GPRS
UMTS
Wireless
Access
gateway
Wireless
gateway
DNS
Network
Management
AAA
Charging
Telephone
Users
Directory
Server
Wireless
RSVP, Mobile
IP, IP Sec
LAN
GE, MAN
PSTN
Wireless
Digi. TV

AXE
DX
EWSD

SG
DSLAM
AGW
TGW
DSL
PBX
GSM
PBX
MGC
MGC
SG
SIP
Server
SIP
H323
3G
UMTS
SSG
MS
RGW
PSTN
Web
Directory
Server
AAAIVR
Charging

RTP
I
S
U
P
IP/ATM
SIP
Terminals
IP Core (MPLS)
MGCP/
H248

Hình 2-12 Các thành phần chính của mạng NGN
Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần quan
tâm, nhưng ở đây ta chỉ nghiên cứu những thành phần chính thể hiện rõ nét sự
tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống. Cụ thể là :
1. Media Gateway (MG)
2. Media Gateway Controller (MGC - Call Agent - Softswitch)
3. Signaling Gateway (SG)
4. Media Server (MS)
5. Application Server (Feature Server)

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -