Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
MỤC LỤC
PHỤ LỤC HÌNH VẼ 2
CÁC TỪ VIẾT TẮT 3
LỜI NÓI ĐẦU 7
Chương 2
TỔ CHỨC MẠNG NGN 20
Chương 3
CÔNG NGHỆ LÀM NỀN TẢNG TRONG NGN 28
Chương 4
CÔNG NGHỆ MPLS 53
4.3.1.Mặt phẳng điều khiển 70
4.3.2.Mặt phẳng dữ liệu 70
Chương 5
MÔ HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG NGN TẠI VIỆT NAM VÀ TỔ CHỨC
MẠNG NGN CỦA VNPT 88
KẾT LUẬN 105
TÀI LIỆU THAM KHẢO 108
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
PHỤ LỤC HÌNH VẼ
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
CÁC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
AAA
Authentication, Authorization,
Accounting
Nhận thực thuê bao, nhận thực dịch
vụ, tính cước.
ACM Address Complete Message Bản tin hoàn tất địa chỉ
ADSL Asymmetric DSL
Đường dây thuê bao số không đối
ITU
International Telecommunication
Union
Liên hiệp viễn thông quốc tế
ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ
LAN Local Area Network Mạng địa phương
LE Local Exchange Tổng đài nội hạt
MAN Metropolian Area Network Mạng đô thị
MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm
MGCP Media Gateway Control Protocol
Giao thức điều khiển Gateway
truyền thông
MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển thuê bao
MP Multipoint Processor Bộ xử lý đa điểm
MPLS MultiProtocol Lable-Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MPLS TE MPLS Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng MPLS
MPLS Multi Protocol Lambda Switching Chuyển mạch bước sóng đa giao thức
MSAN Multi Service Access Node Thiết bị truy nhập đa dịch vụ
MTU Maximum Transmission Unit Đơn vị truyền dẫn lớn nhất
Net ID Network Identification Chỉ thị mạng
NMS Network Management Station Trạm quản lý mạng
NNI Network-Network Interface Giao diện mạng-mạng
OADM Optical ADM ADM quang
OAN Optical Access Network Mạng truy nhập quang
PBX Private Branch Exchange Tổng đài nhánh dành riêng
PCM Pulse Code Modulaion Điều chế xung mã
PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ
POH Path OverHead Mào đầu đường truyền
POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ thoại truyền thống
PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm nối điểm
UNI User-Network Interface Giao diện mạng-người dùng
VC Virtual Channel Kênh ảo
VCI VC Identification Nhận dạng kênh ảo
VDSL Very high speed DSL Đường dây thuê bao số tốc độ rất
VoIP Voice over IP Thoại trên giao thức IP
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
VP Virtual Path Tuyến ảo
VT Virtual Tributary Luồng ảo
xDSL Digital Subcriber Line Họ công nghệ DSL
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
WP Wavelength Path Tuyến bước sóng
WDMA
Wavelength Division Multiplex
Access
Đa truy nhập theo ghép bước sóng
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội và công nghệ, nhu cầu về thông
tin liên lạc của con người ngày càng tăng, ban đầu chỉ là những dịch vụ thoại với khả
năng đáp ứng hạn chế và giá thành dịch vụ cao, sau đó là sự phát triển của các dịch vụ
truyền số liệu và đặc biệt là sự ra đời của Internet. Ngày nay thế giới đang bước vào
thời đại của thông tin với sự bùng nổ của hàng loạt các phương thức thông tin liên lạc.
Biểu hiện đầu tiên của xa lộ thông tin là Internet, sự phát triển của Internet là khởi đầu
cho cuộc cách mạng tiến tới xã hội thông tin. Nền tảng cho xã hội thông tin chính là sự
phát triển cao của các dịch vụ viễn thông. Chính vì thế mà nhiều loại hình dịch vụ viễn
thông đã ra đời để đáp ứng nhu cầu thông tin ngày càng cao của khách hàng. Xu thế
hội nhập giữa mạng viễn thông và Internet là tất yếu, và công nghệ mạng tích hợp đã
ra đời.
Môi trường kinh doanh ngày càng mang tính cạnh tranh và phức tạp. Chất
lượng dịch vụ ngày càng trở thành chìa khóa để dẫn tới thành công. Song song với xu
Nam” làm đề tài nghiên cứu trong Đồ án tốt nghiệp của mình.
Trong Đồ án này, em nghiên cứu tổng quan về mạng NGN, nghiên cứu các
công nghệ chuyển tải trong mạng NGN và đi sâu vào nghiên cứu công nghệ chuyển
mạch nhãn đa giao thức MPLS.
Đồ án gồm những nội dung sau:
Chương I: Giới thiệu về mạng NGN. Trong chương này nêu khái niệm, một số
đặc điểm cơ bản, cấu trúc của mạng NGN và so sánh giữa mạng NGN với PSTN.
Chương II: Tổ chức mạng NGN. Chương này trình bày các nguyên tắc tổ chức
của mạng và mô hình tổ chức mạng NGN của 3 hãng: Alcatel, Ericsson và Siemens.
Chương III: Công nghệ làm nền tảng trong NGN. Trình bày khái quát các công
nghệ trong NGN như là IP, ATM, IP over ATM, và MPLS.
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
Chương IV: Công nghệ MPLS. Chương này sẽ đi vào cụ thể về mạng chuyển
mạch nhãn đa giao thức MPLS. Nêu ra thành phần cơ bản, cấu trúc, hoạt động và mục
tiêu, ứng dụng của mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.
Chương V: Mô hình triển khai mạng NGN tại Việt Nam và cụ thể là của Tổng
Công ty Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam VNPT.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Phan Hữu Huân đã tận tình
hướng dẫn em hoàn thành đồ án.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo của Khoa Công Nghệ Thông
Tin, trường Đại học Phương Đông đã dạy bảo giúp đỡ và tạo điều kiện cho em trong
suốt thời gian làm đồ án.
Do thời gian có hạn nên Đồ án này còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được
sự đóng góp ý kiến của thầy cô để hoàn thiện và phát triển đề tài này.
Sinh viên thực hiện
Lê Út Hòa
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
Chương 1
GIỚI THIỆU VỀ MẠNG NGN
1.1. Khái niệm về mạng NGN
phương tiện. Trong mạng NGN, tách chức năng xử lý cuộc gọi ra khỏi thiết bị chuyển
mạch vật lý và kết nối chúng thông qua một loạt các giao thức chuẩn. Với chức năng
chuyển mạch vật lý do cơ sở hạ tầng mạng đảm nhiệm. Còn các chức năng điều khiển
kết nối, xử lý cuộc gọi do bộ phận trung tâm đảm nhiệm gọi là Softswitch.
NGN dựa trên mạng xương sống là mạng chuyển mạch gói với nền tảng mạng
IP/ATM hay MPLS, tích hợp trên các công nghệ truy nhập khác nhau như cáp quang,
vô tuyến, cáp đồng trục.
Đặc điểm quan trọng của mạng NGN là cấu trúc phân lớp theo chức năng và
phân tán các tiềm năng trên mạng. Chính điều này đã làm cho mạng trở nên mềm
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
(programmable network) và sử dụng rộng rãi các giao diện mở API để kiến tạo các
dịch vụ mà không phụ thuộc nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng.
1.2. Những đặc điểm cơ bản của NGN
Thuật ngữ NGN nói chung được dùng để đưa ra một tên gọi cho các thay đổi
về hạ tầng cung cấp dịch vụ đã được khởi xướng ở lĩnh vực viễn thông và công nghệ IT.
Mạng thế hệ sau NGN là mạng trên cơ sở mạng gói có khả năng cung cấp dịch
vụ kể cả dịch vụ viễn thông và có thể sử dụng dải băng tần rộng đa kênh, công nghệ
truyền tải cho phép sử dụng QoS và các chức năng liên quan tới dịch vụ độc lập với
các kỹ thuật liên quan tới truyền tải cơ bản. Mạng này tạo cơ hội cho người sử dụng
truy cập không hạn chế tới các nhà cung cấp dịch vụ khác. Mạng hỗ trợ tính linh hoạt
phổ biến cho phép cung cấp chắc chắn và rộng rãi dịch vụ cho người sử dụng.
NGN có những đặc điểm nổi bật như sau:
- Chuyển mạch gói
- Phân tách các chức năng kiểm soát giữa các khả năng người gọi, cuộc gọi/
phiên, và ứng dụng/ dịch vụ
- Tách riêng phần cung cấp dịch vụ từ mạng, và cung cấp các giao diện mở
- Hỗ trợ nhiều loại dịch vụ, ứng dụng và các cơ chế dựa vào các khối dịch vụ
(kể cả thời gian thực/ streaming/ dịch vụ không gian thực và đa truyền
thông).
- Khả năng truyền dẫn dải rộng có QoS trong suốt từ đầu cuối đến đầu cuối
Lớp truy nhập bao gồm các thiết bị truy nhập cung cấp cổng kết nối với các
thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc cáp
vô tuyến. Các thiết bị truy nhập có thể cung cấp các loại cổng truy nhập cho các loại
thuê bao sau: POST, VOIP, IP, FR, X.25, ATM, xDSL, di động…
• Lớp truyền thông
Lớp dịch vụ
Lớp quản lý
Lớp điều khiển
Lớp truyền thông
Lớp truy nhập
SS7
SS7
PSTN
ISDN
PLMN
PSTN
ISDN
PLMN
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
Chức năng cơ bản của lớp truyền thông là xử lý, chuyển vận gói tin. Lớp này
gồm các thiết bị làm nhiệm vụ đóng mở gói, định tuyến, chuyển gói tin dưới sự điều
khiển của lớp Điều khiển và báo hiệu cuộc gọi (Call control and Signalling Plane).
Nó chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (PSTN, Frame Relay, vô
tuyến, LAN,…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược
lại.
Lớp truyền thông được chia làm ba miền con:
- Miền truyền tải thông tin theo giao thức IP. Miền này gồm:
+ Mạng truyền dẫn backbone.
+ Các thiết bị mạng như: Router, Switch.
+ Các thiết bị cung cấp cơ chế QoS.
GW
Miền truy nhập không dựa theo
giao thức IP: truy cập không
dây(AG), truy cập qua điện thoại
(RAN AG), truy cập dải tần rộng
(IADs, MTAs)
IN/AIN
Non-IP
Terminals/ Mobile
Networks
Các mạng
VoIP khác
Mạng PSTN/
SS7/ATM
Chuyển
mạch quốc tế
Giám sát
các dịch vụ
và khách
hàng, quản
lý mạng,
tính cước
IP phones
(H.323,SIP,
MGCP,…), IP
Terminals, IP
PBXs
APIs mở (Parlay, Jain, CAMEL, SIP, AIN/INAP)
Báo hiệu (ISUP, MAP, RANAP, MGCP, MEGACO, SIP)
IP
tập các chức năng như conferencing, IVR, xử lý tone…
• Lớp quản lý
Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên. Các chức năng quản lý được chú
trọng là: Quản lý mạng, Quản lý dịch vụ, Quản lý kinh doanh.
Lớp quản lý có nhiệm vụ cung cấp các chức năng giám sát các dịch vụ và khách
hàng, tính cước và các tác vụ quản lý khác. Nó có thể tương tác với bất kỳ hoặc cả ba
lớp trên thông qua các chuẩn công nghiệp như SNMP hoặc các chuẩn riêng và các API.
1.4. So sánh NGN và PSTN
Mạng điện thoại truyền thống – Mạng điện thoại công cộng (Public Switched
Telephone Network - PSTN) là mạng truyền thông dựa trên nền tảng kỹ thuật chuyển
mạch kênh (Circuit Switching) sử dụng công nghệ ghép kênh theo thời gian, nó đã
phát triển khá toàn diện về dung lượng, chất lượng và quy mô mạng lưới. Nói chung
mạng PSTN đáp ứng rất tốt nhu cầu về sử dụng dịch vụ thoại của khách hàng, nhưng
nó vẫn có nhiều vấn đề chưa giải quyết được tốt như việc cung cấp các dịch vụ mới
khác. Nói chung PSTN có nhiều nhược điểm:
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
-Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập, tương ứng và từng mạng. Hầu hết các
dịch vụ này đều đã tồn tại nhiều năm qua, các dịch vụ hoàn toàn mới là rất ít. Sẽ rất
tốn kém khi phát triển và thử nghiệm các dịch vụ mới. Vì tập các dịch vụ hiện có đã
bao hàm hầu hết các khả năng mà một khách hàng có thể thực hiện trên các nút bấm
điện thoại của mình.
- Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho các nhà khai thác gần như phụ thuộc
hoàn toàn vào các nhà cung cấp tổng đài. Việc phát triển các dịch vụ mới cho nhà khai
thác hoàn toàn phụ thuộc vào hãng cung cấp thiết bị. Quá trình triển khai, cài đặt, thử
nghiệm và đưa vào hoạt động các dịch vụ mới thường tốn nhiều thời gian và chi phí
của cả hai bên….
-Hạn chế trong phát triển mạng: thông thường sơ đồ đấu nối của mạng tổng đài
chuyển mạch kênh là hình cây, thể hiện trên hình 1.4.
Cứ mỗi tổng đài mới được lắp thì nó phải được nối tới các tổng đài cấp cao hơn
với sơ đồ đấu nối phức tạp, mỗi hướng kết nối thì phải tạo riêng các luồng truyền dẫn
switch
Toll/ tandem
switch
Toll/ tandem
switch
Toll/ tandem
switch
Toll/ tandem
switch
Local
switch
Local
switch
Enterprise
PBX
SS7 network
(ISUP/MTP)
SS7 network
(ISUP/MTP)
IMTs
(TDM-G711)
ISDN PRI/CAS
(TDM-G711)
POTS
Phone
POTS
Phone
PBX feature
Phone
POTS
NGN là cần thiết.
1.5. Kết luận
Mạng NGN là mạng có cơ sở hạ tầng duy nhất dựa trên chuyển mạch gói, hội tụ
giữa di động và cố định, giữa thoại và số liệu, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng
và nhanh chóng.
- NGN có cấu trúc phân lớp chức năng, giữa chúng là giao diện mở. Cho
phép NGN tách riêng các dịch vụ và mạng và có thể đưa chúng ra riêng biệt và phát
triển độc lập, mềm dẻo.
- Sử dụng công nghệ truyền dẫn tốc độ cao và có khả năng hỗ trợ QoS.
- Hỗ trợ đa giao thức, đa truy nhập.
- Cung cấp đa dịch vụ.
- Quản lý tập trung và thông minh.
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
Chương 2
TỔ CHỨC MẠNG NGN
2.1. Nguyên tắc tổ chức mạng NGN
Hiện nay mạng thế hệ sau vẫn đang trong quá trình hoàn thiện phát triển và
chuẩn hóa. Mạng thông tin thế hệ sau (NGN) có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên
công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng,
đáp ứng sự hội tụ giữa hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động.
Để tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ công nghệ và phát huy tối đa
hiệu suất sử dụng trong môi trường đa dịch vụ, mạng NGN được tổ chức dựa trên
những nguyên tắc cơ bản sau:
- Mạng có cấu trúc đơn giản
- Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại dịch vụ viễn thông phong phú và đa
dạng
- Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm chi phí khai thác,
bảo dưỡng
- Dễ dàng tăng dung lượng, phát triển dịch vụ mới
- Có độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh
Những năm gần đây, với sự phát triển của công nghệ IP đặc biệt đang tiến đến
công nghệ MPLS, nhận thấy là các mạng viễn thông, mạng máy tính hay truyền hình
cáp trao đổi thông tin rồi sẽ tiến tới tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu
thế tất yếu thường được gọi là "dung hợp ba mạng". Giao thức IP làm cho các dịch vụ
lấy IP làm cơ sở có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau.
Mặc dù trước đây, ATM từng được coi là nền tảng của mạng số đa dịch vụ
băng rộng, hay IP đạt được thành công lớn trên thị trường hiện nay, nhưng đều tồn tại
những nhược điểm khó khắc phục. Sự xuất hiện của công nghệ chuyển mạch nhãn đa
giao thức MPLS là sự lựa chọn cho cấu trúc mạng thông tin trong tương lai. MPLS sẽ
là nền tảng lý tưởng cho mạng đường trục tương lai.
NGN là mạng có dung lượng ngày càng tăng và tính thích ứng cao, có đủ
năng lực để đáp ứng nhu cầu người sử dụng.
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
Với việc sử dụng nền chuyển mạch gói và cấu trúc mở, NGN có khả năng cung
cấp rất nhiều loại hình dịch vụ, đặc biệt là các dịch vụ yêu cầu băng thông cao như
truyền thông đa phương tiện, truyền hình, giáo dục,…. Vì vậy dung lượng mạng phải
ngày càng tăng cao để đáp ứng nhu cầu người sử dụng, đồng thời mạng NGN cũng
phải có khả năng thích ứng với những mạng viễn thông đã tồn tại trước nó nhằm tận
dụng cơ sở hạ tầng mạng, dịch vụ và khách hàng sẵn có.
Các nhu cầu cung cấp các dịch vụ viễn thông hiện nay và các loại dịch vụ viễn
thông thế hệ sau được chia thành các nhóm bao gồm:
Các dịch vụ cơ bản
Các dịch vụ giá trị gia tăng
Các dịch vụ truyền số liệu, Internet và công nghệ thông tin
Đa phương tiện
Trên cơ sở nguyên tắc tổ chức như trên, các phương thức xây dựng, phát triển
mạng thế hệ sau NGN chia thành hai khuynh hướng:
(i). Phát triển các dịch vụ mới trên cơ sở mạng hiện tại tiến tới phát triển mạng NGN
Đây là xu hướng đối với những nới có:
Mạng viễn thông đã và đang phát triển hiện đại hóa
Tiến tới tới phát triển các nhu cầu về dịch vụ mới
Các dịch vụ mới được triển khai trên mạng NGN
Đây là xu hướng phát triển của những nơi mạng viễn thông chưa được hiện đại
hóa, chưa bổ sung thêm nhiều các dịch vụ mới, các dịch vụ chỉ mang tính phổ thông
cơ bản. Chính sách xây dựng phát triển ở đây là xây dựng mới tiến thẳng đến mạng
NGN.
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
Hình 2.2 Xu hướng phát triển mạng và dịch vụ
2.2. Mô hình tổ chức mạng NGN của một số hãng
2.2.1 Mô hình NGN của Alcatel
Hình 2.3 Mô hình NGN của Alcatel
Mô hình NGN của Alcatel gồm 4 lớp :
- Lớp truy nhập và truyền tải
- Lớp trung gian
- Lớp điều khiển
- Lớp dịch vụ mạng
2.2.2 Mô hình NGN của Ericsson
Sự phát triển dich vụ
S ự p h á t tr iể n m ạ ng
Các dịch vụ phát
triển tiếp theo của
mạng thế hệ sau
Các dịch vụ phát
triển tiếp theo của
mạng thế hệ sau
Các dịch vụ hiện nay
của mạng hiện thế hệ
sau
Các dịch vụ hiện nay
của mạng hiện thế hệ
hiệu
Lớp truy nhập và truyền tải
Lớp truy nhập và truyền tải
trung gi
trung gi
Lớp điều khiển
Lớp điều khiển
Lớp dịch vụ
mạng
Lớp dịch vụ
mạng
Lớp trung gian
Công nghệ chuyển mạch trong NGN và ứng dụng tại Việt Nam
Hình 2.4 Cấu trúc NGN của Ericsson
Mạng NGN của Ericsson phân thành 3 lớp:
- 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,
multimedia thời gian thực ….
- Lớp kết nối xử lý các thông tin người dùng, chuyển mạch và định tuyến lưu
lượng hay còn gọi là lớp vận chuyển.
- 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.
M ạ n g đ ư ờ n g t r ục k ế t n ố i
SCP
Q U Ả N L Ý
Com
Server
H.323
Copyright: Tài liệu đại học ©