thiết kế hệ thống IMS trong NGN, chương 1 ppt

CHƯƠNG 1
KI
ẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS
2.1 Kiến trúc NGN
2.1.1 Mạng viễn thông hiện nay
Như phần trên đ
ã trình bày, mạng viễn thông hiện nay được
triển khai theo các ứng dụng thực tiễn đơn lẻ. Ví dụ như trong
mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, một cuộc nối
được thiết lập giữa hai thu
ê bao thông qua quá trình trao đổi khe
thời gian cố định trong suốt quá trình cuộc gọi. Kiểu mạng này phù
h
ợp cho điện thọai vì chúng có tốc độ bit không đổi và thông tin có
tính th
ời gian thực cao. Với các ứng dụng truyền dữ liệu thì việc sử
dụng riêng một kênh thông tin để truyền là rất lãng phí về tài
nguyên và không phù h
ợp với yêu cầu sử dụng.
Với các mạng di động hiện nay (PLMN) mặc dù có tốc độ phát
triển rất nhanh tuy nhiên dịch vụ mà nhà khai thác mạng di động
cung cấp cho khách hàng vẫn chỉ là dịch vụ thoại truyền thống kết
hợp với dịch vụ bản tin ngắn (SMS). Vẫn không đáp ứng được nhu
cầu truyền thông đa phương tiện của khách hàng hơn nữa giá cả
đối với thuê bao di động c
òn cao và với các thuê bao có nhu cầu sử
dụng cả dịch vụ di động và dịch vụ cố định thì họ vẫn phải thanh
toán hai hóa đơn cho hai nhà cung cấp dịch vụ đó.
Tương tự như vậy mạng chuyển mạch gói l
à rất hữu hiệu cho
việc chuyển thông tin số liệu nhưng lại không phù hợp cho truyền

thoại vì độ trễ truyền thông tin là không kiểm sóat được.
Một giải pháp để giải quyết vấn đề này là tạo ra một mạng tích
hợp có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ có yêu cầu băng thông,
thời gian thực và chất lượng dịch vụ khác nhau.
Bước đầu tiên trong hướng đi n
ày là phát triển ISDN băng hẹp
cung cấp báo hiệu kênh chung giữa các người sử dụng cho tất cả
các dịch vụ thoại và số liệu. Trong khi đó vẫn duy trì sự riêng biệt
giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tại trạm trung gian.
Người dùng được cung cấp các truy
nhập số tốc độ 2B+D cho cả
thoại và số liệu cùng với 16 Bbps cho báo hiệu và các dịch vụ
chuyển mạch gói. Tuy nhiên hướng phát triển này dần dần bộc lộ
yếu điểm khi nhu cầu dịch vụ băng thông rộng ngày càng phát
tri
ển. Tốc độ truy nhập 2B+D là quá thấp so với nhu cầu dịch vụ
băng rộng hiện nay.
ISDN ngày càng thể hiện nhược điểm không thể đáp ứng được
nhu cầu truyền thông, trong khi đó công nghệ truyền dẫn và công
ngh
ệ điện tử VLSI (Very large scale intergration) ngày càng phát
tri
ển và xuất hiện công nghệ mới có khả năng truyền tải cao được
đánh giá là có nhiều hứa hẹn để truyền dẫn cả thoại v
à dữ liệu đó
là ATM đ
ã đưa ra một hướng mới để phát triển ISDN băng hẹp
thành ISDN băng rộng (B
-ISDN). B-ISDN cung cấp các dịch vụ
chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theo kiểu đơn phương tiện,

đa phương tiện, theo kiểu hướng kết nối hay phi kết nối v
à theo
c
ấu hình đơn hướng hoặc đa hướng.
Tuy nhiên khi triển khai B-ISDN với công nghệ nền tảng là
ATM thì v
ấn đề giá thành xây dựng mạng lại quá lớn vì B-ISDN
không tận dụng tối đa nền tảng mạng hiện có do vậy không đáp
ứng kịp thời cho nhu cầu sử dụng dịch vụ của khách h
àng.
2.1.2 Mạng viễn thông trên con đường tiến tới NGN
Từ tình hình mạng viễn thông hiện nay và sự bùng nổ về nhu
cầu dịch vụ băng rộng, việc xây dựng một mạng cung cấp đa loại
hình dịch vụ tốc độ cao băng thông lớn là vấn đề tất yếu của các
nhà khai thác mạng.
ISDN, B-ISDN đều có nhược điểm khi được triển khai để cung
cấp dịch vụ tốc độ cao băng thông lớn cho khách hàng. Vậy thì câu
h
ỏi đặt ra là mô hình mạng nào có thể khắc phục được nhược điểm
của hai mạng trên trong khi vẫn có thể cung cấp dịch vụ đa phương
tiện cho khách hàng.
Để trả lời câu hỏi đó các tổ chức chuẩn hóa viễn thông đã
nghiên c
ứu và đưa ra mô hình mạng hội tụ có khả năng cung cấp
dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng trong khi đó giá thành và
thời gian xây dựng mạng là rẻ nhất và nhanh nhất – đó chính là
mạng NGN.
NGN được ITU-T định nghĩa như sau:
“Mạng thế hệ kế tiếp (NGN) là mạng dựa trên nền gói có thể
cung cấp các dịch vụ truyền thông và có thể tận dụng được các dải

băng tần rộng, các công nghệ truyền tải với
QoS cho phép và ở đó
các chức năng liên quan đến dịch vụ sẽ độc lập với các công nghệ
truyền tải ở lớp dưới. NGN cho phép người dùng truy nhập không
hạn chế tới các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khác nhau. NGN
hỗ trợ tính lưu động nói chung để có thể cung cấp dịch vụ thích
hợp và rộng khắp tới các người dùng.
Như vậy NGN được mô tả theo các đặc điểm cơ bản như sau:
 Truyền tải trên nền gói
 Tách biệt các chức năng điều khiển với các khả năng mang,
cuộc gọi/ phiên và ứng dụng/ dịch vụ
 Tách riêng việc cung cấp dịch vụ khỏi mạng và cung cấp các
giao diện mở
 Hỗ trợ tất cả các dịch vụ, các ứng dụng và các kỹ thuật dựa
trên khối xây dựng dịch vụ (bao gồm dịch vụ thời gian thực,
phân loại dịch vụ, dịch vụ phi thời gian thực và dịch vụ đa
phương tiện)
 Các khả năng băng rộng với QoS đầu cuối tới đầu cuối và
truy
ền tải trong suốt
 Tương tác với các mạng trước đây thông qua các giao diện
mở
 Tính lưu động nói chung
 Truy nhập không hạn chế cho người dùng tới các nhà cung
c
ấp dịch vụ khác nhau
 Một sự đa dạng về kế hoạch nhận dạng để giải quyết địa chỉ
IP cho mục đích định tuyến trong mạng IP
 Nhìn từ phía UE, dịch vụ được hội tụ thành một dịch vụ
chung duy nhất

 Hội tụ dịch vụ giữa mạng cố định và mạng di động
 Các chức năng liên quan đến dịch vụ độc lập với các công
nghệ lớp dưới
 Phục tùng tất cả các thủ tục theo quy tắc như truyền thông
khẩn cấp và an ninh/ riêng lẻ”
NGN tập hợp được ưu điểm của các công nghệ mạng hiên có,
t
ận dụng băng thông rộng và lưu lượng truyền tải cao của mạng gói
để đáp ứng sự b
ùng nổ nhu cầu lưu lượng thoại truyền thông hiện
nay và nhu cầu truyền thông đa phương tiện của người dùng đầu
cuối. Điện thoại IP (IPT) là ví dụ điển hình để minh họa cách tín
hiệu thoại được chuyển đổi thành gói dữ liệu rồi truyền trên nền IP
trong mạng NGN như thế nào. Có thể nói truyền thoại trên nền gói
là ưu điểm lớn nhất mà NGN đ
ã thực hiện được hơn hẳn so với các
công nghệ mạng trước đây.
Đặc điểm của NGN l
à cấu trúc phân lớp theo chức năng và phân
tán các tài nguyên trên m
ạng. Điều này đã làm cho mạng được
mềm hóa và sử dụng các giao diện mở API (Application program
interface) để kiến tạo các dịch vụ m
à không phụ thuộc nhiều vào
các nhà cung c
ấp thiết bị và dịch vụ mạng.
Xu hướng phát triển công nghệ viễn thông cho NGN có ba lĩnh
vực cần chú ý tập chung:
 Công nghệ truyền dẫn: Từ quang cho đến quang hóa hoàn
toàn.

 Công nghệ chuyển mạch: Tích hợp vi mạch, kĩ thuật số, IP.
Kết hợp chuyển mạch kênh với chuyển mạch gói, đa dịch
vụ, đa tốc độ, chuyển mạch quang.
 Công nghệ truy nhập: Kết hợp truyền thông và tin học: có
các kiểu truy nhập như quang, cáp đồng (ADSL, HDSL),
vô tuyến.
Xu hướng phát triển dịch vụ cho NGN cần đạt được những điều
sau:
 Băng rộng.
 Đa phương tiện truyền thông.
 Truyền hình chất lượng cao HDTV.
 Dịch vụ phải được tích hợp
Động lực chính cho sự phát triển hay “di cư” sang mạng NGN
chính là vấn đề giá cả. Vì xây dựng mạng NGN không những tận
dụng tối ưu cơ sở hạ tầng mạng hiện có mà còn tập hợp được
những ưu điểm chính, loại bỏ những khuyết điểm cố hữu của các
công nghệ mạng hiện nay.
Một động lực quan trọng khác đó là sự phân biệt dịch vụ. Trọng
tâm ban đầu của nhiều mạng NGN là hỗ trợ các dịch vụ truyền
thống thoại hoặc dữ liệu. Song ngày nay có nhiều nhà cung cấp
dịch vụ thực hiện chiến lược của mình trên các mặt bằng dịch vụ
hội tụ.
Như vậy trên quan điểm của nh
à khai thác dịch vụ thì lí do
chí
nh để xây dựng mạng NGN là:
 Giảm thời gian tung ra thị trường cho các công nghệ và dịch
vụ mới.
 Thuận tiện cho các nhà cung cấp thiết bị, các nhà cung cấp
mạng mang, hay cho các nhà phát triển phần mềm.

 Giảm độ phức tạp trong vận hành bằng việc cung cấp các hệ
thống phân chia theo khối đã được chuẩn hóa.
 Hỗ trợ phương thức phân chia một mạng chung thành các
m
ạng ảo riêng rẽ về mặt lôgic.
ITU-T cũng đưa ra khuyến cáo khi tiến hành xây dựng NGN từ
mạng hiện có cho các nhà xây dựng mạng theo mô hình sau:
Hình 2. 1: Các khả năng tiến đến NGN
Nhìn từ mô hình thì các mạng hiện có như PSTN, IN, mạng số
liệu, mạng Internet, mạng cáp, mạng vô tuyến đều có thể phát triển
lên NGN theo hai con đường l
à có thể phát triển từng bước thông
qua mạng lai ghép, mạng VoIP rồi tiến tới NGN hoặc tiến thẳng
lên NGN.
Tùy theo điều kiện cụ thể của từng vùng mạng mà xây dựng
NGN với giá thành thấp nhất và nhanh nhất.
Mô hình NGN do ETSI đưa ra như sau:
Hình 2. 2: Kiến trúc mạng NGN
Từ kiến trúc NGN tổng quan của ETSI có các đặc điểm sau:
 NGN kế thừa các mạng hiện có như PSTN, ISDN, Internet,
PLMN vv.
 Xây dựng thêm các phân hệ mới các giao thức mới với mục
đích là để bổ sung th
êm các loại hình dịch vụ, cung cấp dịch
vụ đa phương tiện và hội tụ mạng (phân hệ IMS).
 Mạng truyền tải được IP hóa, công nghệ mạng truyền tải
được sử dụng l
à IP.
 Các mạng riêng rẽ trước đây được kết hợp thành một mạng
chung duy nhất. Nhờ điều này mà nhà cung cấp dịch vụ mới

có thể cung cấp dịch vụ đa phương tiện kết hợp cả tất cả
các loại hình truyền thông thời gian thực như thoại, video,
audio, ảnh động. . với loại hình truyền thông dữ liệu.