Tiểu luận Mạng Thế Hệ Mới NGN

TIỂU LUẬN: CẤU TRÚC MẠNG NGN

Viện Kỹ Thuật HUTECH, Trường Đại học Cơng nghệ TP. Hồ Chí Minh

TĨM TẮT
Mạng viễn thông truyền thống là sự tập hợp của các mạng riêng lẻ: cố định, di động, internet. Mỗi một
mạng riêng biệt đó chỉ phục vụ cho một loại dịch vụ viễn thông nhất định và không thể sử dụng cho
mục đích khác. Mỗi mạng lại địi hỏi một đội ngũ vận hành, quản lý khác nhau dẫn đến chi phí khai
thác cao. Do đó xu hướng tất yếu là xây dựng mạng thế hệ mới mang lại những thuận lợi về quản lý,
đầu tư, cấu trúc mở cho phép nhiều công ty cung cấp thiết bị viễn thông tham gia xây dựng, các cơng
ty phần mềm nội địa sẽ có cơ hội cung cấp giải pháp đặc thù của từng quốc gia vào hệ thống viễn
thông dựa trên lớp giao diện API (Application Program Interface) để tuỳ biến lập trình. Sự chuyển
biến hướng từ mạng truyền thống dựa trên công nghệ chuyển mạch kênh sang mạng NGN chuyển
mạch gói của viễn thông Việt Nam cũng giống như cách thức phổ biến trên thế giới: thay thế dần.
Nghĩa là sẽ có một cơ sở hạ tầng truyền tải cơ bản là mạng lõi IP, các trung tâm điều khiển chuyển
mạch mềm softswitch của mạng NGN kết nối làm việc với hạ tầng viễn thông cũ qua các cổng giao
tiếp truyền thông Media Gateway. Cách thức tịnh tiến sang NGN vừa đảm bảo khai thác những tiện
ích mới của mạng mới vừa tận dụng được những cơ sở hạ tầng viễn thông đã có. Việc đưa mạng NGN
vào hoạt động sẽ góp phần hồn thiện cơ sở hạ tầng viễn thơng nước ta theo hướng hiện đại đáp ứng
nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội. Mạng NGN ra đời ở Việt Nam chính là giải pháp khắc phục một
trong những hạn chế của ngành viễn thông nước ta từ nhiều năm nay là chưa phát triển được nhiều
dịch vụ hiên đại, tiên tiến như ở các nước trên thế giới. Với NGN, khách hàng sẽ được sử dụng những
dịch vụ tiện ích ngày càng có chất lượng cao.

1


1. Mạng thế hệ trước:
1.1. Đặc điểm của mạng viễn thơng thế hệ trước:
-

Các mạng viễn thơng hiện nay có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại
dịch vụ thơng tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó.

-

Mạng Telex: Dùng để gửi các bức điện dưới dạng kí tự đã được mã hố bằng 5bit. Tốc độ truyền
thấp (75 tới 300 bit/s).

-

Mạng điện thoại cơng cộng (POTS): Thơng tin tiếng nói được mã hố và chuyển mạch ở hệ thống
chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN.

-

Mạng truyền số liệu: gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi dữ liệu dựa trên X25 và hệ thống
truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên X21.

-

Truyền hình: truyền bằng sóng vơ tuyến, CATV, DBS.

-

Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác.
Ví dụ ta khơng thể truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X25 vì trễ quá lớn.

2

1.2. Hạn chế của mạng viễn thông hiện tại:
-

Hệ thống mạng viễn thơng hiện tại có nhiều nhược điểm mà quan trọng là:

-

Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng.

-

Thiếu mềm dẻo.

-

Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài ngun.

-

Tài ngun sẵn có trong một mạng khơng thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng.

1.3. Những yếu tố thúc đẩy mạng thế hệ mới:
-

Sự đa dạng của các thiết bị.

-

Các ứng dụng thương mại điện tử và các ứng dụng phụ thuộc vị trí.

-

Sự mở rộng các thủ tục IP để thực hiện đặc tính di động và phạm vi rộng của QoS.

-

Các giao diện vô tuyến và kết nối mạng động

-

Yếu tố cá nhân và bảo mật.

-

Các cơ chế cải thiện vùng phổ.

-

Việc sử dụng phổ tần động và cải thiện phổ tần.

2. Mạng thế hệ mới (NGN):
2.1. Định nghĩa mạng NGN:
-

Hiện nay chưa có định nghĩa cụ thể và chính xác nào về mạng NGN. NGN có thể xem là:

-

Là mạng hội tụ cả thoại, video và dữ liệu trên một cơ sở hạ tầng dựa trên nền tảng của giao thức
IP, làm việc cả trên hai phương tiện truyền thông vô tuyến và hữu tuyến.

3


-

Là sự kết hợp cấu trúc mạng hiện tại với cấu trúc mạng đa dịch vụ dựa trên cơ sở hạ tầng có sẵn
với sự hợp nhất các hệ thống quản lý và điều khiển.

2.2. Đặc điểm của mạng NGN:
2.2.1.
-

Nền tảng là hệ thống mạng mở:

Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia các phần tử mạng độc lập, các phần tử được
phân theo chức năng tương ứng và phát triển một cách độc lập.

-

Giao diện và giao thức giữa các bộ phận dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng.

2.2.2.
-

Sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm:

SW (Softswitch) thay thế các thiết bị tổng đài phần cứng. Các mạng của từng dịch vụ riêng rẽ
được kết nối với nhau thông qua sự điều khiển của một thiết bị tổng đài duy nhất, thiết bị tổng đài
này dựa trên SW.

2.2.3.
-

Mạng truyền dẫn quang với công nghệ WDH hay DWDH.

2.2.4.
-

Mạng băng thông rộng cung cấp đa dịch vụ:
Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên giao thức thống nhất:

Cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy rõ rằng là mạng viễn thơng,
mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống
nhất, đó là xu hướng lớn mà người ta thường gọi là “dung hợp ba mạng ”.

2.3. Cấu trúc mạng NGN:
-

Cấu trúc mạng NGN bao gồm 5 lớp chức năng:

-

Lớp truy nhập dịch vụ (service access layer).

-

Lớp chuyển tải dịch vụ (service transport/core
layer).

-

Lớp điều khiển (control layer)

4


-

Lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service layer).

-

Lớp quản lý (management layer).

2.4. Cấu trúc lớp mạng NGN:
2.4.1.

Lớp ứng dụng/dịch vụ: Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch
vụ mạng thông minh IN (Intelligent network), trả tiền nước, dịch vụ giá trị gia tăng internet
cho khách hàng thông qua lớp điều khiển… Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng này liên kết
với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ giao diện các ứng dụng và triển khai
nhanh chống các dịch vụ trên mạng. trong môi trường phát triển cạnh tranh sẽ có rất nhiều
tham gia kinh doanh trong lướp này.

2.4.2.

Lớp điều khiển: Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển kết nối cuộc gọi giữa các
thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị chuyển mạch (ATM + IP) của lớp chuyền tải
và các thiết bị truy cập của lớp truy nhập. lớp điều khiển có chức năng kết nối cuộc gọi thuê

bao với lớp ứng dụng/dịch vụ. Các chức năng nhưu quản lý, chăm sóc khách hàng, tính cước
cũng dược tích hợp trong lớp điều khiển.

2.4.3.

Lớp chuyển tải dịch vụ: Bao gồm các nút chuyển mạch (ATP + IP) và các hệ thống truyền
dẫn (SDH, WDM), thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến các cuộc gọi giữa các thuê
bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển. Hiện nay đang còn
nhiều tranh cãi khi sử dụng ATM hay MPLS cho lớp chuyền tải này.

2.4.4.

Lớp truy nhập dịch vụ: Bao gồm các thiết bị truy nhập cung cấp các cổng kết nối với thiết bị
đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, hoặ cáp quang, hoặc thông qua môi
trường vô tuyến (thông tin di động, vệ tinh, truy cập vô tuyến cố định…).

2.4.5.

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.

2.5. Chức năng lớp mạng NGN:
2.5.1.

Lớp truyền tải: Chức năng cơ bản của lớp truyền tải là xử lý, chuyển vận gói tin. Lớp này
bao gồm các thiết bị đảm nhiệm việc mở gói, định tuyến, chuyển gói tin dưới sự điều khiển
của lớp điều khiển và báo hiệu cuộc gọi (Call Control and Signaling Plane). Lớp truyền tải
được phân chia thành 3 miền con, miền truyền tải thông tin theo giao thức IP miền này bao
gồm: Mạng truyền dẫn backbone, các thiết bị mạng như: Router, Switch,...; Các thiết bị cung
cấp cơ chế QOS

5


2.5.1.1. Miền liên kết mạng: Miền liên kết mạng với nhiệm vụ chính nhận các dữ liệu đến, chuyển
đổi khn dạng dữ liệu cho phù hợp để thơng tin có thể truyền thơng một cách trong suốt trên
tồn bộ mạng. Trong miền này là tập hợp các Gateway như Signaling Gateway, Media
Gateway, trong đó Signaling Gateway thực hiện chức năng cầu nối giữa mạng PSTN và mạng
IP và tiến hành phiên dịch thông tin báo hiệu giữa hai mạng này. Media Gateway thực hiện
q trình chuyển đổi khn dạng dữ liệu giữa các môi trường thuyền thông khác nhau.
2.5.1.2. Miền truy nhập không dựa trên giao thức IP: Trong miền này bao gồm các thiết bị truy cập
cung cấp các cổng kết nối cho thiết bị truy cập cúng cấp các cổng kết nối cho thiết bị đầu cuối
thuê bao, cung cấp các dịch vụ như POTS, IP, VOIP, ATM FR, XDSL, X25, IP-VPN.
2.5.2.

Lớp điều khiển và báo hiệu cuộc gọi: Đây là lớp trung tâm của hệ thống thực thi quá trình
điều khiển, giám sát và xử lý cuộc gọi nhằm cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu cuối đến
đầu cuối (end-to-end) với bất cứ loại giao thức và báo hiệu nào. Thực thi quá trình giám sát
các kết nối cuộc gọi giữa các thuê bao về việc thiết lập và hủy bỏ cuộc gọi thông qua các bản
tin báo hiệu. Lớp này cịn có chức năng kết nói cuộc gọi thuê bao với lớp ứng dụng và dịch vụ
- Service and Application Plane. Các chức năng này sẽ được thực thi thông qua các thiết bị
như Media Gateway Controller (hay Call Agent hay Call Controller), các SIP Server hay
Gatekeeper.

2.5.3.

Lớp ứng dụng và dịch vụ: Lớp ứng dụng và dịch vụ là lớp cung cấp các ứng dụng và dịch vụ
mạng thông minh IN– Interlligent Networks, các dịch vụ giá trị gia tăng… Lớp này liên kết
với lớp điều khiển và báo hiệu thông qua các giao diện lập trình mở API – Application
Programing Interface. Cũng chính nhờ đó mà việc cập nhật, tạo mới và triển khai ứng dụng,

dịch vụ mạng trở nên vô cùng nhanh chóng và hiệu quả. Trên lớp này sử dụng các thiết bị như
Application Server, Feature Server. Lớp này cũng có thể thực thi việc điều khiển những thành
phần đặc biệt như Media Server, một thiết bị được biết đến với tập các chức năng như
Conferencing, IVR, xử lý tone...

2.5.4.

Lớp quản lý: Lớp quản lý mạng có nhiệm vụ cung cấp các chức năng như giám sát các dịch
vụ và khách hàng, tính cước vá các tác vụ quản lý mạng khác. Nó có thể tương tác với bất kỳ
hoặc cả ba lớp cịn lại thơng qua các chuẩn cơng nghiệp ví dụ như SNMP hoặc các chuẩn
riêng và các APIs - giao diện lập trình mở.

2.6. Nhiệm vụ của chuyển mạch mềm Softswitch (SW)
-

Trung tâm báo hiệu và điều khiển cuộc gọi trong tồn mạng, quản lí và điều khiển các loại
gateway truy nhập mạng, hoạt động theo tất cả các loại giao thức báo hiệu từ H323, SIP đến
MGCP/MEGACO.

6


-

Giao tiếp với báo hiệu của mạng PSTN (chủ yếu là kết nối với mạng báo hiệu SS7) và liên kết với
hệ thống Softswitch khác.

-

Tạo ra các môi trường lập trình mở để cho ph p các hãng thứ ba dễ dàng tích hợp và phát triển ứng

dụng (trên nền IP) và kết nối với các môi trường cung cấp dịch vụ đã có sẵn (ví dụ IN).

2.7. Các thực thể chức năng trong mạng NGN:

Các thực thể chức năng trong NGN

Nhiệm vụ của từng thực thể:
-

AS-F: 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 xử lý cuộc gọi. Nó hoạt động như 1 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 MG.

-

CA-F: là 1 phần chức năng của MGC-F, nó được kích hoạt khi MGC-F thực hiện việc điều khiển
cuộc gọi.

-

IW-F: là 1 phần chức năng của MGC-F, được kích hoạt khi MGC-F thực hiện báo hiệu giữa các
mạng báo hiệu khác nhau.

-

R-F: cung cấp thông tin định tuyến cho MGC-F.

-

A-F: cung cấp thơng tin dùng cho việc tính cước.

-

SG-F: chuyển thơng tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP.

-

MG-F: chuyển thông tin từ dạng truyền dẫn này sang dạng truyền dẫn khác.

7