Đồ án tổng quan mạng NGN và ứng dụng

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG I
o0o
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
o0o
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên : Bùi Quốc Nam
Lớp : D2002VT
Khóa : 2002 – 2006
Ngành : Điện tử - Viễn thông
Tên đồ án: NGN VÀ ỨNG DỤNG
Nội dung đồ án:
 Chương I : Tổng quan về mạng NGN
 Chương II : Mạng truyền tải NGN
 Chương III : Giao thức định tuyến OSPF
 Chương IV : Triển khai ứng dụng mạng NGN của VNPT
Ngày giao đồ án : 23/05/2006
Ngày nộp đồ án : 23/10/2006
Ngày 23 tháng 10 năm 2006
Giáo viên hướng dẫn


ThS. Dương Văn Thành

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN
Điểm : (Bằng chữ : )
Ngày tháng năm 2006
Giáo viên hướng dẫn
ThS. Dương Văn Thành

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN
Điểm : (Bằng chữ : )
Ngày tháng năm 2006
Giáo viên phản biện

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ i
DANH MỤC BẢNG BIỂU iii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iv
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I 2
TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN 2
1.1 Sự ra đời của mạng NGN 2
1.2 Khái niệm và đặc điểm của NGN 3
1.2.1 Khái niệm 3
1.2.2 Các đặc điểm của NGN 3
1.3 Kiến trúc NGN 4
1.3.1 Kiến trúc chức năng của NGN 4
1.3.2 Cấu trúc vật lý 5
1.4 Các phần tử trong mạng NGN 6
1.4.1 Cổng phương tiện (MG – Media Gateway) 7
1.4.2 Bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC) 8
1.4.3 Cổng báo hiệu (SG – Signaling Gateway) 9
1.4.4 Server phương tiện (MS – Media Server) 9
1.4.5 Server ứng dụng/server đặc tính (AS/FS) 9
1.5 Các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN 10
1.6 Một số giải pháp NGN 12
1.6.1 Giải pháp mạng của Siemens 12
1.6.2 Giải pháp NGN của Alcatel 14

1.6.3 Mô hình và giải pháp mạng của Nortel 15
1.6.4 Mô hình và giải pháp mạng của Ericsion 16
CHƯƠNG II 18
MẠNG TRUYỂN TẢI NGN 18
2.1 Bộ giao thức TCP/IP và IPv6 18
2.1.1 Lớp ứng dụng 19
2.1.2. Lớp giao vận 19
2.1.3 Lớp liên mạng 21
2.1.4 Lớp truy cập mạng 22
2.1.5IPv6 22
2.2 Các giao thức về định tuyến và thiết bị kết nối mạng 26
2.2.1 Cơ bản về định tuyến 26
Bùi Quốc Nam, D2002VT
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
2.2.2 Các giao thức định tuyến cơ bản 28
2.2.3 Router - Thiết bị đấu nối mạng 33
2.3 Các công nghệ lớp 2 và giao thức MPLS 35
2.3.1 Các công nghệ lớp 2 35
2.3.2 Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 39
CHƯƠNG III 45
GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF 45
3.1 Giới thiệu chung 45
3.2 Một số khái niệm sử dụng trong OSPF 46
3.2.1 Gói Hello 46
3.2.3 Phân loại mạng 47
3.2.4 DR và BDR 47
3.3 Khuôn dạng gói tin OSPF 49
3.4 Hàng xóm OSPF 50
3.4.1 Cấu trúc dữ liệu hàng xóm 50
3.4.2 Các trạng thái hàng xóm 51

3.5 Thiết lập kết nối lân cận 54
3.6 Tràn lụt 57
3.6.1 Xác nhận tuyệt đối và xác nhận rõ ràng 59
3.6.2 Số trình tự, tổng kiểm tra, và tuổi 59
3.7 Phân loại Router OSPF 60
3.8 Phân loại LSA 61
3.9 Vùng 65
3.9.1 Vùng có thể phân chia 66
3.9.2 Vùng cụt (Stub Area) 67
3.9.3 Vùng cụt hoàn toàn (Totally Stubby Area) 68
3.10 Phân loại đường 68
3.11 Bảng định tuyến 69
3.12 Khả năng ứng dụng của OSPF trong mạng NGN của VNPT 70
CHƯƠNG IV 71
TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG MẠNG NGN CỦA VNPT 71
4.1 Giải pháp SURPASS của SIEMENS 71
4.1.1 Chuyển mạch thế hệ sau 72
4.1.2 Truy nhập thế hệ sau 73
4.1.3 Truyền tải thế hệ sau 73
4.1.4 Mạng quản lý thế hệ sau 73
Bùi Quốc Nam, D2002VT
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
4.2 Cấu trúc các thiết bị của Surpass 74
4.2.1 MGC hiQ9200 74
4.2.2 MG-hiG1000 77
4.3 Thiết bị ERX1400 của Juniper 80
4.4 Tình hình triển khai mạng NGN của VNPT 82
KẾT LUẬN 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 87
Bùi Quốc Nam, D2002VT

Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cấu trúc phân lớp của mạng NGN 4
Hình 1.2: Cấu trúc vật lý của NGN 6
Hình 1.3: Kiến trúc tổng thể của mạng NGN 6
Hình 1.4: Cấu trúc của MG 7
Hình 1.5: Vai trò của MGC trong NGN 8
Hình 1.7: Mô hình NGN của Siemens 13
Hình 1.8: Mô hình NGN của Alcatel 14
Hình 1.9: Kết hợp mạng ATM/IP với mạng hiện thời 15
Hình 1.10: Cấu trúc mạng thế hệ sau của Ericsson 16
Hình 2.1: Mô hình OSI và TCP/IP 18
Hình 2.2: Mô hình phân lớp chức năng của bộ giao thức TCP/IP 19
Hình 2.2: Các lớp địa chỉ IPv4 23
Hình 2.3: Cấu trúc địa chỉ IPv6 .23
Hình 2.4: Định tuyến trong mạng sử dụng RIP 28
Hình 2.5: Các khu vực trong một hệ thống tự trị 31
Hình 2.6: Ví dụ mô hình cây đường đi ngắn nhất 32
Hình 2.7: Nguồn cấu hình Router 34
Hình 2.8: Mạng Frame Relay trên phương diện truyền dẫn ổn định 37
Hình 2.9: Truyền thông qua ATM 38
Hình 2.10: Các kiểu node trong mạng MPLS 40
Hình 2.11: Khuôn dạng tiêu đề nhãn 42
Hình 2.12: FR tại lớp liên kết dữ liệu 42
Hình 2.13: ATM tại lớp liên kết dữ liệu 43
Hình 3.1: Quá trình tràn lụt LSA 48
Hình 3.2: Quá trình bầu cử DR 48
Hình 3.3: Quá trình đóng gói OSPF 49
Hình 3.4: Quá trình chuyển đổi trạng thái từ hủy sang hoàn thiện 52
Hình 3.5: Ví dụ một quá trình đồng bộ cơ sở dữ liệu 57

Hình 3.6: Quá trình truyền các gói cập nhật trạng thái liên kết 58
Hình 3.7: Tràn lụt gói trong mạng quảng bá 59
Hình 3.8: Phân bố các Router trong mạng 61
Hình 3.9: Gói quảng bá trạng thái liên kết router 62
Hình 3.10: Gói quảng bá trạng thái liên kết mạng 63
Bùi Quốc Nam, D2002VT
i
Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ
Hình 3.11: Gói quảng bá trạng thái liên kết bên ngoài mạng 64
Hình 3.13: Hoạt động gói quảng bá trạng thái liên kết bên ngoài hệ thống tự trị 65
Hình 3.14: Quá trình phân chia vùng 66
Hình 3.15: Quá trình phân chia mạng đường trục 67
Hình 3.16: Cấu hình vùng 2 là một vùng cụt 67
Hinh 3.17: Định tuyến theo từng loại đường 68
Hình 4.1: Giải pháp Surpass của Siemens 71
Hình 4.2: Các họ sản phẩm SURPASS của Siemens 72
Hình 4.3: Cấu trúc chức năng của hiQ 9200 75
Hình 4.4: Giao diện báo hiệu của Surpass hiQ 9200 76
Hình 4.5: Mô hình chức năng của hiG1000 78
Hình 4.6: Vị trí của hệ thống thiết bị ERX trong mạng NGN 81
Hình 4.7: Mô hình NGN của VNPT 84
Bùi Quốc Nam, D2002VT
ii
Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục bảng biểu
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: So sánh 2 giao thức chủ/tớ và ngang hàng 11
Bảng 2: Bảng định tuyến vectơ khoảng cách 29
Bảng 3: Bảng định tuyến trạng thái liên kết của Router A 32
Bảng 4: Ví dụ về bảng định tuyến vectơ đường đi 33
Bảng 5: Các biến cố của hàng xóm 52

Bảng 6: Các quyết định của hàng xóm 54
Bảng 7: Phân loại LSA 61
Bùi Quốc Nam, D2002VT
iii
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
AG Access Gateway Cổng truy nhập
API Application Programming Interface Giao diện chương trình ứng dụng
ASBR Autonomous System Boudary Router Router biên giới độc lập
ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ
AS Application Server Máy chủ ứng dụng
AS-F AS-Function Chức năng máy chủ ứng dụng
AT Access Tandem Tổng đài truy nhập
ATM Asynchronous Transfer Mode
Phương thức truyền không đồng
bộ
BICC Bearer Independent Call Control
Giao thức điều khiển cuộc gọi
độc lập kênh mang
DR Designated Router Router được đề cử.
ETSI
European Telecommunications
Standard Institute
Viện chuẩn hoá viễn thông châu
Âu
FS Feature Server Máy chủ đặc tính
GK Gatekeeper Bộ giữ cổng
GW Gateway Cổng
HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản

HTTP HyperText Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản
ID Identifier Nhận dạng
IETF Internet Engineering Task Force Nhóm kỹ thuật Internet
IN Intelligent Network Mạng thông minh
INAP Intelligent Network Application Part
Phần ứng dụng của mạng thông
minh
IP Internet Protocol Giao thức Internet
ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ internet
ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN
ITU
International Telecommunications
Union
Hiệp hội viễn thông quốc tế
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LDP Label Distribute Protocol Giao thức phân bổ nhãn.
LSA Link State Advertisement Gói quảng cáo trạng thái liên kết.
LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn.
M2UA MTP level 2 User Adaptaion
Tương thích với người dùng mức
2
MG Media Gateway Cổng phương tiện
MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển cổng phương
Bùi Quốc Nam, D2002VT
iv
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
tiện
MGC-F MGC- Function Chức năng MGC
MGCP Media Gateway Controller Protocol

Giao thức điều khiển cổng
phương tiện
MG-F MG-Function Chức năng MG
MPLS Multi Protocol Lable Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MS Media Server Máy chủ phương tiện
NAT Network Address Translation Biên dịch địa chỉ mạng
NBMA Non Broadcast Multiaccess Đa truy nhập không quảng bá
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau
OSI Open Systems Interconnection Mô hình liên kết hệ thống đấu nối
mở
OSPF Open Shortest Path First Giao thức ưu tiên đường đi ngắn
nhất.
PBX Private Branchthay đổi Tổng đài nhánh nội hạt
POTS Plain Old Telephone System Hệ thống điện thoại truyền thống
PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm tới điểm
PSTN Public Switched Telephone Network
Mạng thoại chuyển mạch công
cộng
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
RARP Reverse Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ngược
R-F Routing- Function Chức năng định tuyến
RFC Request For Common Các chuẩn của IETF
RFC Request For Comment Khuyến nghị
RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến
RIP-2
Routing Information Protocol version
2
Giao thức thông tin định tuyến
phiên bản 2

RLC Release Complete Hoàn thành giải phóng cuộc gọi
RTCP
Real Time Transport Control
Protocol
Giao thức điều khiển truyền tải
thời gian thực
RTP Real Time Transport Protocol
Giao thức truyền tải thời gian
thực
SCF Service Control Function Chức năng điều khiển dịch vụ
SCTP Stream Control Transport Protocol
Giao thức truyền tải điều khiển
dòng
SDH Synchronous Digital Herachea Phân cấp số đồng bộ
SDP Session Discription Protocol Giao thức mô tả phiên
SGCP Simple Gateway Control Protocol
Giao thức điều khiển cổng đơn
giản
SGW
Signalling Gateway Gateway báo hiệu
SIP Session Intiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên
Bùi Quốc Nam, D2002VT
v
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
SIP-T
Session Intiation Protocol for
Telephony
Phần mở rộng giao thức SIP
dành cho thoại
SNMP

Simple Network Management
Protocol
Giao thức quản lý mạng đơn giản
SPF Shortest Path First Thuật toán ưu tiên đường đi ngắn
nhất.
SS7 Signalling System number 7 Hệ thống báo hiệu số 7
SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch vụ
STP Signalling Transfer Point Điểm chuyển tiếp báo hiệu
TCAP
Transaction Capabilities Application
Part
Phần ứng dụng khả năng phiên
TCP Transfer Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải
TDM Time Division Multiplex
Ghép kênh phân chia theo thời
gian
TGW Trunk Gateway Gateway trung kế
UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin gnười dùng
VLSM Variable Length Subnet Mask Mặt nạ mạng con có chiều dài
thay đổi
WDM Wave Division Multiplex
Ghép kênh phân chia theo bước
sóng
Bùi Quốc Nam, D2002VT
vi
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói
đầu
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây, các ngành công
nghiệp đều phát triển mạnh mẽ và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại

lệ. Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũng được yêu cầu cao
hơn: Internet nhanh chóng được phổ biến, những đòi hỏi về dịch vụ IP (IP VPN ), xu
thế tích hợp IP/ATM/MPLS cho mạng thông tin trục đã dẫn đến sự cần thiết phải
thay đổi công nghệ mạng. Đứng trước xu hướng đó, việc phát triển theo cấu trúc mạng
thế hệ sau (NGN) với các công nghệ phù hợp là bước đi tất yếu của viễn thông thế giới
và mạng viễn thông Việt nam. NGN không phải là một mạng có cơ sở hạ tầng được
xây dựng hoàn toàn mới mà nó được hình thành và phát triển trên nền tảng của các
mạng thế hệ trước đó kết hợp với kỹ thuật chuyển mạch gói theo giao thức IP.
Với xu hướng chuyển dần sang NGN như vậy, việc tìm hiểu các vấn đề về mạng
NGN trở nên quan trọng đối với sinh viên. Nhận thức được điều đó, đồ án tốt nghiệp
“Mạng NGN và ứng dụng” sẽ giới thiệu về tổng quan về công nghệ mạng NGN, tìm
hiểu các vấn đề kỹ thuật truyền tải trong NGN, giao thức định tuyến OSPF và tình hình
triển khai mạng của Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam. Bố cục của đồ án gồm
chương.
 Chương I : Tổng quan về mạng NGN
 Chương II : Mạng truyền tải NGN
 Chương III : Giao thức định tuyến OSPF
 Chương IV : Triển khai ứng dụng mạng NGN của VNPT
NGN là công nghệ tuy không còn mới mẻ, song việc tìm hiểu về các vấn đề của
công nghệ NGN là cần thiết, đòi hỏi phải có kiển thức sâu rộng, và lâu dài. Do vậy đồ
án không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các
thầy cô giáo và các bạn.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS. Dương Văn Thành, người đã tận tình
hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ em
trong thời gian qua.
Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân - những người đã giúp đỡ
động viên tôi trong quá trình học tập.
Bùi Quốc Nam, D2002VT
1

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về mạng
NGN
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN
1.1 Sự ra đời của mạng NGN
Mạng PSTN của VNPT đã được xây dựng và phát triển khá toàn diện, cung cấp
dịch vụ thoại truyền thống chất lượng tốt tới khách hàng. Tuy nhiên, sau nhiều năm
hoạt động, PSTN đã bộc lộ một số hạn chế hầu như không thể khắc phục được.
Chuyển mạch dựa trên công nghệ TDM cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông
(Nx64kb/s) và gặp nhiều khó khăn khi đưa ra các dịch vụ mới, nhất là khi triển khai
mạng NGN. Mạng PSTN cần sự đầu tư lớn, giá thành thiết bị cao và chi phí vận hành
mạng lớn. Hơn nữa, mạng PSTN có nhiều cấp khác nhau (Gateway quốc tế, Toll,
tandem, Host) nên rất phức tạp trong việc phối hợp hệ thống báo hiệu, đồng bộ và triển
khai dịch vụ mới.
Trong khi đó, nhu cầu về các dịch vụ dữ liệu phát triển mạnh: Internet ngày
càng phổ biến, những đòi hỏi về dịch vụ IP, xu thế tích hợp IP/ATM/MPLS cho mạng
đường trục cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và viễn thông thế giới đã
dẫn đến sự cần thiết phải thay đổi công nghệ mạng. Mạng mới ra đời phải có băng tần
rộng, hiệu suất cao, hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ, đơn giản về cấu trúc và quản lý, dễ
dàng phát triển dịch vụ và nhanh chóng cung cấp cho khách hàng.
Như vậy, để dáp ứng các yêu cầu đặt ra, các nhà quản trị mạng có 2 sự lựa
chọn, hoặc là xây dựng một cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới hoặc là xây dựng một mạng
có khả năng cung cấp các dịch vụ IP bằng cách nâng cấp trên hạ tầng mạng PSTN hiện
có. Hạ tầng mạng của thế kỷ 20 không thể được thay thế chỉ trong một sớm, một chiều
và vì thế phương án thứ hai là sự lựa chọn đúng đắn – đó là mạng thế hệ sau (NGN –
Next Generation Network). Do vậy, mạng NGN đã được hình thành và phát triển.
Sự hội tụ của các mạng là yêu cầu cần thiết, mang lại nhiều lợi ích cho nhà khai
thác dịch vụ. Đối với định hướng NGN mang lại nhiều tính năng có thể đáp ứng được
nhiều yêu cầu của khách hàng nhất là các dịch vụ băng rộng như:
- Tăng thêm tính mềm dẻo;

- Tập trung khả năng điều khiển cuộc gọi thông qua chuyển mạch mềm
(Softswitches);
- Tiết kiệm băng thông;
- Cung cấp dịch vụ multi-media.
Bùi Quốc Nam, D2002VT
2
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về mạng
NGN
1.2 Khái niệm và đặc điểm của NGN
1.2.1 Khái niệm
Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp
thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát
triển NGN. Song vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể nào chính xác cho NGN. Do đó,
định nghĩa NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết ý nghĩa của mạng thế hệ mới
nhưng là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN.
Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói
và công nghệ truyền dẫn băng rộng, NGN ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin
dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ một cách đa dạng và nhanh
chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động.
Như vậy, có thể xem NGN là sự tích hợp mạng PSTN dựa trên kỹ thuật TDM
và mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các
dịch vụ vốn có của PSTN, đồng thời có thể cung cấp cho mạng IP lưu lượng dữ liệu
lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN.
Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn
là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động.
Vấn đề cốt lõi ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ
này. Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một
khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện, phần lớn
trong số đó không được dự tính khi xây dựng các hệ thống mạng truyền thống.
1.2.2 Các đặc điểm của NGN

NGN có bốn đặc điểm chính
- Nền tảng là hệ thống mở;
- Dịch vụ thực hiện độc lập với mạng lưới;
- NGN là mạng dựa trên nền chuyển mạch gói, sử dụng các giao thức thống
nhất;
- Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cao, có đủ dung
lượng để đáp ứng nhu cầu.
Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà:
Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành 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 phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng.
Việc phân tách chức năng làm cho mạng viễn thông truyền thống dần dần đi
Bùi Quốc Nam, D2002VT
3
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về mạng
NGN
theo hướng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các
phần tử khi tổ chức mạng lưới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể
thực hiện liên kết giữa các mạng có cấu hình khác nhau.
Tiếp đến, việc tách dịch vụ độc lập với mạng nhằm thực hiện một cách linh hoạt
và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng
dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối.
Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính linh hoạt cao hơn.
Thứ ba, NGN dựa trên cơ sở mạng chuyển mạch gói và các giao thức thống
nhất. Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng
truyền hình cáp, đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng
cơ sở hạ tầng thông tin. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công
nghệ IP, người ta mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng
truyền hình cáp cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu
thế lớn mà người ta thường gọi là “dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các dịch

vụ lấy IP làm cơ sở đều có thể thực hiện liên kết các mạng khác nhau; con người lần
đầu tiên có được giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được; đặt
cơ sở vững chắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia.
Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được
sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn nhiều khuyết
điểm về khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho
số liệu. Tuy nhiên, chính tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nó
được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những
thiếu sót này.
1.3 Kiến trúc NGN
1.3.1 Kiến trúc chức năng của NGN
Từ mô hình cấu trúc NGN và giải pháp của các hãng khác nhau trên thị trường
hiện nay, có thể đưa ra mô hình cấu trúc NGN gồm 4 lớp chức năng như sau (xem hình
1.1):
Lớp điều khiển
Lớp truyền thông
Lớp truyền dẫn và truy
nhập
Lớp quản lý
Lớp ứng dụng
Hình 1.1: Cấu trúc phân lớp của mạng NGN
Bùi Quốc Nam, D2002VT
4
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về mạng
NGN
- Lớp truy nhập và truyền dẫn;
- Lớp truyền thông;
- Lớp điều khiển;
- Lớp quản lý.
Lớp truyền dẫn và truy nhập

Phần truyền dẫn: Áp dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng
DWDM ở lớp vật lý nhằm đảm bảo cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) theo yêu cầu
của ứng dụng.
Phần truy nhập: Hướng tới sử dụng công nghệ quang cho thông tin hữu tuyến
và CDMA cho thông tin vô tuyến. Thống nhất sử dụng công nghệ IP.
Lớp truyền thông
Thiết bị chính trong lớp truyền thông là các cổng (Gateway) làm nhiệm vụ kết
nối giữa các phần của mạng và giữa các mạng khác nhau.
Lớp điều khiển
Lớp điều khiển có nhiệm vụ điều khiển kết nối giữa các đầu cuối, với yêu cầu
tương thích với tất cả các loại giao thức và báo hiệu.
Lớp điều khiển có thể được tổ chức theo kiểu module, theo đó các bộ điều
khiển độc lập sẽ thực hiện các chức năng điều khiển khác nhau.
Thiết bị chính trong lớp điều khiển là Softswitch (chuyển mạch mềm) làm
nhiệm vụ báo hiệu và điều khiển cuộc gọi.
Lớp quản lý
Lớp quản lý là một lớp tác động trực tiếp lên tất cả các lớp còn lại, làm nhiệm
vụ giám sát các hoạt động của mạng. Lớp quản lý phải đảm bảo hoạt động được trong
môi trường mở, với nhiều giao thức, dịch vụ và các nhà khai thác khác nhau.
Xét trên góc độ dịch vụ, NGN còn có thêm lớp ứng dụng ngay phía trên lớp
điều khiển, bao gồm các nút (server) cung cấp các dịch vụ khác nhau. Lớp ứng dụng
liên kết với lớp điều khiển thông qua giao diện mở API.
1.3.2 Cấu trúc vật lý
NGN được hiểu 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 nối NGN với mạng truyền thống và tận dụng các thiết bị viễn
thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa. Các mạng được kết
nối tới mạng lõi IP thông qua các cổng (hình 1.2)
Bùi Quốc Nam, D2002VT
5

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về mạng
NGN
GPRS
UMTS
GE, MAN
Mạng IP
(WDM/SDH/ATM)
MPLS, Multicast
Cổng không
dây
Cổng truy
nhập
Tính cước Mạng quản lí
Nguời sử dụng
thường trú/ nhà
kinh doanh
Cổng
thường
trú
Cổng trung
kế
Truyền
hình kĩ
thuật số
PC
Mạng
không dây
PSTN
MGC
Chuyển

mạch mêm
SS7
ISP
Cổng báo
hiệu
Server đặc
tính/ứng
dụng
Server
thư mục
DNS
Nhà kinh doanh
Người sử dụng
di động
RSVP,
Mobile IP,
IP Sec
xDSL
LAN
Người sử dụng
điện thoại
Hình 1.2: Cấu trúc vật lý của NGN
1.4 Các phần tử trong mạng NGN
Xét cấu trúc tổng thể cho mạng NGN theo MSF:
PSTN
PSTN
Mạng IP (hoặc
ATM, hoặc MPLS)
MGCP/H.248
MEGACO

MGCP/H.248
MEGACO
C7/IP
SIGTRAN
C7/IP
SIGTRAN
SNMP, API
BICC
SIGTRAN
Cổng phương tiện
Cổng báo hiệu Cổng báo hiệu
Truy nhập
Quản lý
IP
POTS
ISDN-BA
ISDN-PRA
V5.x/TR8/GR3
03
xDSL
ATM
FR
LL/CES
POTS
ISDN-BA
ISDN-PRA
V5.x/TR8/GR3
03
xDSL
ATM

FR
LL/CES
MGC
SS7
SS7
Hình 1.3: Kiến trúc tổng thể của mạng NGN
Bùi Quốc Nam, D2002VT
6
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về mạng
NGN
1.4.1 Cổng phương tiện (MG – Media Gateway)
MG cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video
giữa mạng gói IP và các mạng khác. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên
kênh DS0. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng
gói. Đặc biệt ở đây người ta sử dụng bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal
Processor) thực hiện các chức năng: chuyển đổi AD (Analog to Digital), nén mã thoại/
audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tín hiệu thoại, truyền các tín hiệu
DTMF,…
MG có các chức năng sau:
- Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức thời gian thực (RTP – Real Time
Protocol);
- Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP) dưới sự
điều khiển của MGC. Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này;
- Hỗ trợ các giao thức đã có như loop – start, ground – start, E&M, CAS,
QSIG và ISDN qua T1;
- Quản lý tài nguyên và kết nối T1;
- Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP;
- Có phần mềm MG dự phòng;
- Cho phép khả năng mở rộng MG về: cổng (port), cards, các nút, mà không
làm thay đổi các thành phần khác.

Hội tụ
mạng
API
Hội tụ DSP
API
API
Hội tụ DSP
API
Sắp xếp DSP
API
Sắp xếp DSP
API
API
API
HOST CPU
Chuyển đổi
PSTN
Chuyển đổi
PSTN
Thành phần
cổng phương
tiện
Luồng xuống (miền PSTN)
Luồng lên (miền chuyển mạch gói)
Hình 1.4: Cấu trúc của MG
Bùi Quốc Nam, D2002VT
7
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về mạng
NGN
1.4.2 Bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC)

MGC là đơn vị chức năng cơ bản của chuyển mạch mềm, và cũng thường được
gọi là tác nhân cuộc gọi (Call Agent) hay Bộ điều khiển cổng (Gateway Controller),
hay chuyển mạch mềm.
MGC điều khiển xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện truyền thông.
MGC thực hiện điều khiển MG. Ngoài ra còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS.
MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau như PSTN,
SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng
khác nhau.
Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho chuyển mạch
mềm.
MGC MGCMGC
AS/FS MS
MGSG
PSTN
TDM/ATM
SS7
Mạng
không
IP
Mạng
IP
Hình 1.5: Vai trò của MGC trong NGN
Các chức năng của MGC
- Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên một MG;
- Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của MG, SG;
- Trao đổi các bản tin cơ bản giữa 2 MG-F;
- Xử lý bản tin báo hiệu SS7 (khi sử dụng SIGTRAN);
- Xử lý các bản tin liên quan QoS như RTCP;
- Thực hiện định tuyến cuộc gọi (bao gồm bảng định tuyến và biên dịch);
- Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR- Call Detail

Record);
- Điều khiển quản lý băng thông;
Các giao thức MGC có thể sử dụng
Bùi Quốc Nam, D2002VT
8
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về mạng
NGN
- Giao thức thiết lập cuộc gọi: H.323, SIP;
- Giao thức điều khiển MG: MGCP, MEGACO/H.248;
- Giao thức điều khiển SG: SIGTRAN (SS7);
- Giao thức truyền thông tin: RTP, RCTP.
1.4.3 Cổng báo hiệu (SG – Signaling Gateway)
SG thực hiện chức năng cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 và các nút được quản
lý bởi chuyển mạch mềm trong mạng IP. SG làm cho chuyển mạch mềm giống như
một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7.
SG có các chức năng sau:
- Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu;
- Truyền thông tin báo hiệu giữa MGC và SG thông qua mạng IP;
- Thiết lập đường truyền dẫn cho thoại và các dạng dữ liệu khác.
1.4.4 Server phương tiện (MS – Media Server)
MS là thành phần lựa chọn của Softswitch, được sử dụng để xử lý các thông tin
đặc biệt. Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng với hiệu suất cao nhất.
Các chức năng của MS
- Chức năng voice-mail cơ bản ;
- Hộp thư fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hay các bản
tin ghi âm trước (Pre-recorded Message) ;
- Khả năng nhận dạng tiếng nói nếu có;
- Khả năng hội nghị truyền hình (Video conference);
- Khả năng chuyển đổi thoại sang văn bản (Speech -to- text).
1.4.5 Server ứng dụng/server đặc tính (AS/FS)

Server đặc tính là một server ở mức ứng dụng chứa một loại các dịch vụ của
doanh nghiệp. Chính vì vậy mà nó còn được gọi là Server ứng dụng thương mại. Vì
hầu hết các Server này tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng
không rằng buộc nhiều với Softswitch về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng
dụng.
Các dịch vụ giá trị gia tăng có thể trực thuộc Call Agent, hoặc cũng có thể thực
hiện một các độc lập. Những ứng dụng này giao tiếp với Call Agent thông qua các giao
thức như SIP, H323…Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu truy
nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng.
Bùi Quốc Nam, D2002VT
9
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về mạng
NGN
Chức năng của FS
Chức năng cơ bản của Feature Server là xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các
thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa chuyển mạch.
Để thấy rõ hơn ta xét một vài ví dụ về dịch vụ đặc tính:
- Hệ thống tính cước sử dụng các bộ CDR (Call Detail Record – bản ghi chi
tiết cuộc gọi). Chương trình CDR có rất nhiều đặc tính, chẳng hạn khả năng
ứng dụng tốc độ dựa trên loại đường truyền, thời điểm trong ngày… Dịch
vụ này cho phép khách hàng truy cập vào bản tin tính cước của họ thông qua
cuộc gọi thoại hay truy cập Web yêu cầu
- VPN-Dịch vụ này sẽ thiết lập mạng riêng ảo cho khách hàng với các đặc
tính sau:
• Băng thông xác định (Thông qua mạng thuê riêng tốc độ cao);
• Đảm bảo QoS;
• Nhiều tính năng riêng theo chuẩn;
• Kế hoạch quay số riêng;
• Bảo mật các mã thoại được truyền dẫn;
• …….

1.5 Các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN
Kiến trúc của NGN là kiến trúc phân tán vì thế mà các chức năng báo hiệu và
xử lý báo hiệu, chuyển mạch, điều khiển cuộc gọi,…được thực hiện bởi các thiết bị
nằm phân tán trong cấu hình mạng. Để có thể tạo ra các kết nối giữa các đầu cuối
nhằm cung cấp dịch vụ, các thiết bị này phải trao đổi các thông tin báo hiệu và diều
khiển với nhau. Cách thức trao đổi các thông tin báo hiệu và điều khiển đó được quy
định trong các giao thức báo hiệu và điều khiển được sử dụng trong mạng. Trong
mạng NGN có các giao thức báo hiệu và điều khiển cơ bản sau:
- H.323;
- SIP;
- BICC;
- SIGTRAN;
- MGCP, MEGACO/H.248.
Bùi Quốc Nam, D2002VT
10
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về mạng
NGN
Hữu tuyến
Vô tuyến
IN SCP
TDM/ATM
Tác nhân cuộc gọi/
MGC
MGCP, H.248, SIP
AS
MGCP,
H.248, SIP
MS
Hệ thống mở API
Báo hiệu

SIP/SIP-T, H.323, Q.BICC
Báo hiệu
H.323, MGCP,
Megaco, SIP
MGC
SIGTRAN
M3UA, IUA,
V5UA
MGCP
Megaco
MGCP
Megaco
IP Network
SS7/BICC
PSTN/IN
SG
SS7/BICC
ISUP, INAP
Báo hiệu PSTN/IN
SIGTRAN
(M3UA/SCTP)
Phương
tiện
RTP/
RTCP
AG
Mạng truy nhập
Phương
tiện
RTP/

RTCP
Điện thoại hoặc đầu cuối IPl
(SIP, H.323, MGCP, Megaco)
Tác nhân cuộc gọi/MGC
MGC
Hình 1.6: Các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN
Các giao thức này có thể phân thành 2 loại: các giao thức ngang hàng (H.323,
SIP, BICC) và các giao thức chủ tớ (MGCP, MEGACO/H.248) như trong hình 1.6. Sự
khác nhau cơ bản giữa hai cách tiếp cận này là ở chỗ “khả năng thông minh” được
phân bổ như thế nào giữa các thiết bị biên của mạng và các server. Sự lựa chọn cách
nào là phụ thuộc vào chi phí hệ thống, triển khai dịch vụ, độ khả thi. Một giải pháp
tổng thể sử dụng ưu điểm của cả hai cách tiếp cận nên được xem xét. Sự so sánh giữa
hai cách tiếp cận này được trình bày trong bảng 1.
Bảng 1: So sánh 2 giao thức chủ/tớ và ngang hàng
Chủ/tớ Ngang hàng
Khai thác
- Thiết bị cổng đơn giản.
- Ứng dụng được đặt tại các
Server.
- Thiết bị cổng phức tạp.
- Tương tác ngang hàng.
Triển khai
dịch vụ
- Chỉ triển khai dịch vụ tại các
server.
- Thời gian triển khai dịch vụ trên
mạng ngắn.
- Chỉ nâng cấp các Server điều
khiển.
- Triển khai trên từng thiết bị.

- Thời gian triển khai trên
mạng lớn.
- Phải nâng cấp tất cả thiết bị
mạng khi triển khai một dịch
vụ mới trên toàn bộ mạng.
Bùi Quốc Nam, D2002VT
11