ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
***
NGUYỄN ANH ĐỨC
GIẢI PHÁP NÂNG CAO
CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ MẠNG NGN

Ngành: Kỹ thuật điện tử - viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và Thông tin liên lạc
Mã số: 2.07.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS - TS. Nguyễn Cảnh Tuấn
Hà nội – 2006

1

MC LC

Mục lục 1
Danh mục các từ viết tắt 5
Danh mục các hình vẽ 9
Ch-ơng I - Tổng quan mạng thế hệ mới (NGN) 12
1.1. Cấu trúc chức năng của mạng NGN 12
1.1.2.1. Lớp truy nhập 14
1.1.2.2. Lớp chuyển tải 15
1.1.2.3. Lớp điều khiển 17
1.1.2.4. Lớp dịch vụ 20
1.1.2.5. Lớp quản lý 21
1.2. cấu trúc vật lý của mạng NGN 22
1.2.1. Cấu trúc vật lý của mạng NGN 23
1.2.2. Các thành phần mạng và chức năng 23
1.2.2.1. Media Gateway (MG) 25
a) Các chức năng của một Media Gateway : 25
b) Đặc tính hệ thống : 26
1.2.2.2. Media Gateway Controller 26
a) Các chức năng của Media Gateway Controller 27
b) Đặc tính hệ thống 28

2.1.3.5. Dịch vụ giải trí giải th-ởng 1900 (Premium Service) 51
2.1.3.6. Dịch vụ truyền hình hội nghị NGN 51
2.2. Chất l-ợng dịch vụ (Qos) trên mạng NGN. 53
2.2.1. Khái niệm về QoS 53
2.2.2. Sự cần thiết triển khai QoS. 53
2.2.3. Các yếu tố ảnh h-ởng đến chất l-ợng dịch vụ. 53
2.2.3.1. Trễ cơ bản (latency/delay) 53
2.2.3.2. Tr-ợt (jitter) 54
2.2.3.3. Mất gói (Packet Loss) 54
2.2.3.4. Băng thông. 55
2.2.4. Các biện pháp thực hiện để nâng cao chất l-ợng dịch vụ 55

3

2.2.4.1. Lớp dịch vụ CoS 55
2.2.4.2. Các dịch vụ phân biệt 55
2.2.4.3. Các dịch vụ internet. 56
2.2.4.4. Kỹ thuật l-u l-ợng MPLS 56
2.3. Đánh giá chung 57
Ch-ơng iii: giảI pháp nâng cao chất l-ợng dịch vụ mạng
ngn 58
3.1. Sự ra đời của công nghệ MPLS 59
3.1.1. Công nghệ IP 59
3.1.2. Công nghệ ATM 60
3.1.3. Công nghệ MPLS 61
3.2. Tổng quan về công nghệ chuyển mạch MPLS 65
3.2.1. Các khái niệm cơ bản MPLS 65

3.4.4. Quản lý l-u l-ợng qua MPLS 108
3.4.4.1. Hoạt động cơ bản của các trung kế l-u l-ợng 108
3.4.4.2. Quản lý các thuộc tính kỹ thuật l-u l-ợng cơ bản trên các trung
kế của mạng MPLS 109
3.5. kinh nghiệm Sử dụng công nghệ MPLS trên mạng NGN
của VNPT. 110
3.5.1. Cấu trúc mạng lõi NGN của VNPT 110
3.5.2. Thiết bị sử dụng trên lớp mạng lõi NGN của VNPT 113
3.5.3 Xác lập cấu hình MPLS trên thiết bị M160 nhằm đảm bảo chất
l-ợng dịch vụ. 114
3.5.3.1 Xác lập MPLS trên thiết bị lớp mạng lõi M160: 114
3.5.3.2 Thiết lập QoS trên thiết bị lớp mạng lõi Router M160 của
VNPT 115
3.5.3.3 Kiểm tra về sự chuyển tiếp nhãn trên mạng lõi NGN của VNPT
117
3.6. Kết luận 120
Phần kết luận 122
Tài liệu tham khảo 124

5

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AS

FR
Frame Relay
Chuyển dịch khung
GMPLS
Generalized Multiprotocol Label
Switcfhing
Chuyển mạch nhãn đa giao
thức tổng quát
IETF
International Engineering Task
Force
Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật
quốc tế cho Internet
IGP
Interior Gateway Protocol
Giao thức định tuyến trong
miền

6

IN
Intelligent Network
Mạng trí tuệ
IP

Label Distribution Protocol
Giao thức phân phối nhãn
LFIB
Label Forwarding Information
Base
Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn
LIB
Label Information Base
Bảng thông tin nhãn trong bộ
định tuyến
LSP
Label Switched Path
Tuyến chuyển mạch nhãn
LSR
Label Switching Router
Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn
MAC
Media Access Controller
Thiết bị điều khiển truy nhập
mức phương tiện truyền thông

7

MG
Media Gateway
Cổng chuyển đổi phương tiện

PSTN
Public switch telephone Network
Mạng chuyển mạch thoại công
cộng
PVC
Permanent Virtual Circuit
Kênh ảo cố định
QOS
Quality Of Service
Chất lượng dịch vụ
RFC
Request for Comment
Các tài liệu về tiêu chuẩn IP do
IETF đưa ra
RIP
Realtime Internet Protocol
Giao thức báo hiệu IP thời gian
thực
RSVP
Resource Reservation Protocol
Giao thức giành trước tài
nguyên (hỗ trợ QoS)

8

SDH
Synchronous Digital Hierrachy

Virtual Circuit Identifier
Trường nhận dạng kênh ảo
trong tế bào
VPI
Virtual Path Identifier
Nhận dạng đường ảo
VPN
Virtual Private Network
Mạng riêng ảo
WAN
Wide Area Network
Mạng diện rộng
WDM
Wave Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo
bước sóng 9 10

Hình 3-12. Nhãn phân phối trong bảng tin RESV 97
Hình 3-13. Mô hình dịch vụ IntServ. 101
Hình 3-14. Mô hình DiffServ tại biên và lõi của mạng 104
Hình 3-15. Sơ đồ kết nối mạng lõi NGN của VNPT 112
Hình 3.16. Cấu trúc hệ thống Router M160 114
MỞ ĐẦU

Môi trường kinh doanh ngày càng mang tính cạnh tranh và phức tạp hơn
bao giờ hết. Sự đa dạng và chất lượng dịch vụ ngày một trở thành chìa khoá để
có thể dẫn tới thành công. Song song với xu thế này, nhu cầu cũng ngày càng
gia tăng đối với các dịch vụ truyền thông mới, đủ khả năng đáp ứng việc cung
cấp dịch vụ hoặc tăng tính cạnh tranh. Vì vậy trọng tâm của Mạng thế hệ mới
(Next Generation Networks - NGN) là sự phát triển các dịch vụ mới trên đó.
Vậy Mạng thế hệ mới là gì?. Mạng thế hệ mới - NGN là bước tiếp theo
trong lĩnh vực truyền thông thế giới. Theo khuyến nghị của ITU-T, mạng NGN
là một mạng hội tụ bao gồm các đặc điểm sau:
- Mạng sử dụng công nghệ chuyển mạch gói có đảm bảo QoS.
- Phân tách chức năng chuyển tải và chức năng dịch vụ.
- Dễ dàng thiết lập dịch vụ mới và khách hàng có quyền lựa chọn dịch
vụ mới.
- Hỗ trợ tính năng giữa cố định và di động.
NGN là mạng truyền thông được hỗ trợ bởi ba mạng: mạng thoại PSTN,
mạng không dây Wireless và mạng số liệu Internet. NGN là sự hội tụ cả ba
mạng trên vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông
minh, hiệu quả cho phép truy nhập mang tính toàn cầu, tích hợp nhiều công
nghệ mới, ứng dụng mới và mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển 12

CHƢƠNG I - TỔNG QUAN MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN)
1.1. CẤU TRÚC CHỨC NĂNG CỦA MẠNG NGN
Cho đến nay, mạng thế hệ mới 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 5 lớp chức năng sau :
- Lớp dịch vụ
- Lớp điều khiển
- Lớp chuyển tải
- Lớp truy nhập
- Lớp quản lý
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.
1.1.1. Mô hình phân lớp chức năng mạng NGN.

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,
Lớp dịch vụ
Lớp truy nhập
Lớp chuyển tải

14

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 nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai trò
phần tử điều khiển trong kiến trúc mạng mới. Các giao diện mở hướng tới các
ứng dụng mạng thông minh (IN- Intelligent Network) và các server ứng dụng
mới tạo điều kiện dễ dàng cho việc nhanh chóng cung cấp dịch vụ và đảm bảo
đưa ra thị trường trong thời gian ngắn.
Tại lớp truyền thông, các cổng được đưa vào sử dụng để làm thích ứng
thoại và các phương tiện khác với mạng chuyển mạch gói. Các media gateway
này được sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng
(RGW- Residental Gateway), với các mạng truy nhập (AGW-Access Gateway)
hoặc với mạng PSTN (TGW- Trunk Access). Các server phương tiện đặc biệt
rất nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn như cung cấp các âm quay số hoặc
thông báo. Ngoài ra, chúng còn có các chức năng tiên tiến hơn như : trả lời
bằng tiếng nói tương tác và biến đổi văn bản sang tiếng nói hoặc tiếng nói sang
văn bản.
Các giao diện mở của kiến trúc mới này cho phép các dịch vụ mới được
giới thiệu nhanh chóng. Đồng thời chúng cũng tạo thuận tiện cho việc giới

- Chức năng :
Như tên gọi, lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối
và mạng đường trục ( thuộc lớp truyền dẫn) qua cổng giao tiếp MGW thích
hợp.
Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối chuẩn và không
chuẩn như các thiết bị truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài
nội bộ PBX, điện thoại POTS, điện thoại số ISDN, di động vô tuyến, di động
vệ tinh, vô tuyến cố định, VoDSL, VoIP,
1.1.2.2. Lớp chuyển tải
a) Phần truyền thông
- Thành phần : Thiết bị ở phần truyền thông là các cổng truyền thông
(MG– Media Gateway) bao gồm :
• 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.

16

• 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 :
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, phần này chịu
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.

truyền dẫn và chức năng chuyển mạch.
Lớp truyền dẫn có khả năng hỗ trợ các mức QoS khác nhau cho cùng
một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Nó có khả năng lưu trữ lại các sự
kiện xảy ra trên mạng (kích thước gói, tốc độ gói, độ trì hoãn, tỷ lệ mất gói và
Jitter cho phép, đối với mạng chuyển mạch gói; băng thông, độ trì hoãn đối
với mạng chuyển mạch kênh TDM). Lớp dịch vụ sẽ đưa ra các yêu cầu về năng
lực chuyển tải và nó sẽ thực hiện các yêu cầu đó.
1.1.2.3. Lớp điều khiển
- Thành phần
Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là
Softswitch còn gọi là Media Gateway Controller hay Call Agent được kết nối
với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP như : SGW (
Signaling Gateway), MS (Media Sever), FS (Feature Server), AS (Application
Server).

18 Hình 1-3. Các thành phần của softswitch
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 dịch vụ : thoại / báo hiệu số 7, ATM / SVC,
IP/MPLS


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 dịch vụ và
truyền dẫn, điều này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và
dễ dàng.
1.1.2.4. Lớp dịch vụ
- Thành phần :
Lớp dịch vụ gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service Execution Node),
thực chất là các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông
qua lớp truyền tải.
- Chức năng :
Lớp dịch vụ cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức
độ. Một số loại dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc thực hiện điều khiển logic
của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp dịch vụ, còn một số dịch vụ khác sẽ
được điều khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống. Lớp dịch vụ
liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ đó mà các nhà
cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên
các dịch vụ mạng. Một số ví dụ về các loại ứng dụng dịch vụ được đưa ra sau
đây:
• Các dịch vụ thoại
• Các dịch vụ thông tin và nội dung
• VPN cho thoại và số liệu
• Video theo yêu cầu
• Nhóm các dịch vụ đa phương tiện
• Thương mại điện tử
• Các trò chơi trên mạng thời gian thực.

21


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 dịch vụ và thi hành một hay nhiều các ứng dụng/dịch vụ.
- MS-F: cung cấp các dịch 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.
- R-F: cung cấp thông tin định tuyến cho MGC-F.
- A-F: cung cấp thông tin dùng cho việc tính cước.
- SG-F: dùng để chuyển các thông tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng
IP.
- MG-F: dùng để chuyển thông tin từ dạng truyền dẫn này sang dạng
truyền dẫn khác.
Trên đây chỉ là những chức năng cơ bản nhất của mạng NGN. Và tùy
thuộc vào nhu cầu thực tế mà mạng có thêm những chức năng khác nữa.
1.2. CẤU TRÚC VẬT LÝ CỦA MẠNG NGN
NGN - Next Gerneration Network – cần được hiểu rõ là mạng thế hệ sau
hay mạng thế hệ kế tiếp mà không phải là mạng hoàn toàn mới, nên khi xây
dựng và phát triển mạng theo xu hướng NGN, người ta chú ý đến vấn đề kết

23