công nghệ mạng man-e ứng dụng

i

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT iv
DANH MỤC HÌNH VẼ viii
DANH MỤC BẢNG x
……
MỞ ĐẦU 1
NỘI DUNG 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGN 3
1.1 KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM MẠNG NGN 3
1.1.1 Khái niệm 3
1.1.2 Đặc điểm của mạng NGN 4
1.2 CẤU TRÚC LOGIC MẠNG THẾ HỆ MỚI 5
1.2.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập 7
1.2.2 Lớp truyền thông 8
1.2.3 Lớp điều khiển 9
1.2.4 Lớp ứng dụng/dịch vụ 10
1.2.5 Mặt phẳng quản lý 10
1.3 CẤU TRÚC VẬT LÝ 11
1.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐƢỢC ÁP DỤNG CHO MẠNG THẾ HỆ MỚI 12
1.4.1 IP 12
1.4.2 ATM 13
ii

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

1.4.3 MPLS 14
Kết luận chƣơng 1 16
CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E VÀ CÁC DỊCH VỤ TRÊN
MẠNG MAN-E 17
2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E 17
2.1.1 Tổng quan mạng quang Ethernet 17
2.1.2 Các tính năng của MAN-E 18
2.1.3 Cấu trúc mạng MAN-E 19
2.1.4 Mô hình phân lớp mạng MAN-E 20
2.1.5 Các điểm tham chiếu trong mạng MAN-E 22
2.1.6 Các thành phần vật lý trong mạng MAN-E 24
2.1.7 Lợi ích dùng dịch vụ Ethernet 25
2.2 CÁC DỊCH VỤ CUNG CẤP QUA MẠNG MAN-E 27
2.2.1 Mô hình dịch vụ Ethernet 27
2.2.2 Kênh kết nối ảo Ethernet (EVC: Ethernet Virtual Connection) 28
2.2.3 Các loại dịch vụ trong MAN-E 29
2.2.4 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet 35
2.3 CÁC YÊU CẦU VỀ HIỆU NĂNG CHO MẠNG MAN-E 43
2.3.1 Độ khả dụng 43
2.3.2 Độ trễ khung 44
2.3.3 Độ trôi khung 45
2.3.4 Tỷ lệ tổn thất khung 46
Kết luận chƣơng 2 47
CHƢƠNG 3: MÔ HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG MAN-E TẠI VNPT 48
3.1 KIẾN TRÚC MẠNG 48
3.2 MẠNG MAN-E DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MPLS 49
iii

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

3.2.1 Thiết kế lưu lượng MPLS 50
3.2.2 Hồi phục đường hầm 53
3.2.3 Hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS 55
3.3 PHƢƠNG ÁN KẾT NỐI, QUẢN LÝ 57
3.3.1 Phương án kết nối 57
3.3.2 Phương án quản lý mạng 58
3.4 HỆ THỐNG QUẢN LÝ ĐIỀU KHIỂN MẠNG MAN-E 59
3.4.1 Quản lý topo mạng 59
3.4.2 Quản lý tài nguyên 60
3.4.3 Quản lý lỗi 60
3.4.4 Quản lý hiệu năng 61
3.4.5 Quản lý bảo mật 61
3.4.6 Quản lý cấu hình 61
3.4.7 Cấu hình dịch vụ qua giao diện đồ hoạ (provisiong) 61
3.4.8 Cấu hình trên thiết bị mạng (các router NE40E) 62
3.5 XÂY DỰNG MẠNG MAN-E VNPT THÁI NGUYÊN 62
3.5.1 Định hướng xây dựng mạng MAN-E 62
3.5.2 Định cỡ mạng MAN-E 63
Kết luận chƣơng 3 70
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO 72
PHỤ LỤC 72




iv

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT
API
Application Programming Interface
giao diện lập trình ứng dụng
AS
Autonomous System
một tập hợp các mạng có cùng
chính sách định tuyến
ATM
Asynchronous Transfer Mode
Chế độ chuyển mạch không
đồng bộ
BGP
Border Gateway Protocol
Giao thức định tuyến toàn cầu
BRAS
Broadband Remote Access Server
Máy chủ truy nhập băng rộng
từ xa
BSS
Base Station Subsystem
Hệ thống trạm gốc
CBS
Commintted Burst Size
Kích thước bùng nổ cam kết
CDMA
Code Division Multiple Access

đa truy nhập phân chia theo mã
CE
Customer Edge
Phía khách hàng
CE-VLAN
Customer Edge Virtual LAN
VLAN phí khách hàng
CIDR
Classless Interdomain Routing
Định tuyến giữa các Miền
không phân biệt lớp
CIR
Commintted Information Rate
Tốc độ truyền thông cam kết
CoS
Class of Service
Lớp dịch vụ
CPE
Customer Premises Equipment
Thiết bị phía khách hàng
CR-LDP
Constranint - based Routing Label
Distribution Protocol
Giao thức phân phối nhã định
tuyến cưỡng bức
C-VLAN
Carrier VLAN
VLAN truyền tải
DUT
Device Under Test

Thiết bị được đo kiểm
DWDM
Dense Wavelength Division Multiplex
Ghép kênh theo bước sóng
ghép mật độ cao
E-LAN
Ethernet LAN
Dịch vụ mạng LAN qua
Ethernet
E-LINE
Ethernet Line
Dịch vụ đường thuê bao qua
Ethernet
EPL
Ethernet Private Line
Đường thuê kênh riêng
Ethernet
EP-LAN
Ethernet Private LAN
Mạn LAN riêng qua mạng
Ethetnet
E-Tree
Ethernet Tree
Dịch vụ dạng cây qua Ethernet
EVC
Ethernet Virtual Connection
Đường kết nối ảo
EVPL
Ethernet Virtual Private Line
Đường thuê kênh riêng ảo qua

mạng Ethernet
EVP-LAN
Ethernet Virtual Private LAN
Mạng LAN riêng ảo qua mạng
ethernet
FEC
Forwarding Equivalence Class
Tập hợp các gói vào mà có
v

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

cùng một nhãn ra
FRR
Fast ReRouter
Định tuyến lại nhanh
FS
Feature Server
Máy chủ đặc tính
FTTx
Fiber To The x
Họ công nghệ sử dụng cáp
quang tới một điểm
GE
Gigabit Ethenet
Gigabit Ethenet
GSM
Global System for Mobile
Communications

Hệ thống thông tin di động toàn
cầu
ICMP
Internet Control Message Protocol
Giao thức điều khiển truyền tin
trên mạng
IETF
Internet Engineering Task Force
Tổ chức đặc nhiệm kỹ thuật
Internet
IGP
Interior Gateway Protocol
Giao thức định tuyết Gateway
bên trong
IN
Intelligent network
mạng thông minh
IP
Internet Protocol
Giao thức internet
IPTV
Internet Protocol Television
Truyền hình Internet
ISDN
Integrated Services Digital Network
Công nghệ băng hẹp
ISP
Internet Service Provider
Nhà cung cấp dịch vụ Internet
ITU

International Telecommunications Union
Hiệp hội viễn thông quốc tế
LAN
Local Area Network
Mạng nội bộ
LSP
Label-Switched Path
Đường chuyển mạch nhãn
LSR
Label Switch Router
Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn
LSR
Label-Switched Router
Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn
MAC
Medium Access Control
Điều khiển truy nhập môi
trường
MAN-E
Metro Area Network - Ethernet
Mạng đô thị sử dụng công nghệ
Ethernet
MBA
Maximum Burst Size
Kích thước bùng nổ tối đa
MEF
Metro Ethernet Forum
Diễn đàn Metro Ethernet

MG
Media Gateway
cổng phương tiện
MGC
Media Gateway Controller
Bộ điều khiển cổng phương
tiện
MP2MP
Multi Point to Multi Point
Đa điểm đến đa điểm
MPLS
MultiProtocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao
thức
MS
Media server
Cổng phương tiện
MSAN
Multi Service Access Node
Thiết bị truy cập đa dịch vụ
vi

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

NE
Network Element
Thành phần mạng
NNI
Network - Network Interface

Giao diện Mạng - Mạng
NT
Network Termination
Kết cuối mạng
NGN
Next generation networking
Mnagj thế hệ sau
OSI
Open Systems Interconnection Reference
Model
Mô hình tham chiếu kết nối hệ
thống mở
OSPF
Open Shortest Path First
Là giao thức định tuyến theo
trạng thái đường lien kết
OSS
Operations Support System
quản lý vận hành hệ thống
mạng
P2P
Point to Point
Điểm đến điểm
PC
Personal Computer
Máy tính cá nhân
PIR
Peak Information Rate
Tốc độ truyền thông tối đa
PON

Passive Optical Networks
mạng quang thụ động
PSTN
Public Switched Telephone Network
mạng chuyển mạch điện thoại
công cộng
PVC
Permanent Virtual Circuit
chuyển tiếp khung
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
RSVP
Resource Reservation Protocol
Giao thức đăng ký trước tài
nguyên
RTFM
real time flow measurement
Đo lưu lượng thời gian thực
SDH
Synchronous Digital Hierarchy
Hệ thống phân cấp số đồng bộ
SEN
Service Excution Node
gồm các nút thực thi dịch vụ
SG
Signaling Gateway
Cổng báo hiệ
SLA
Service Level Agreement

Thoả thuận cấp độ dịch vụ
SONET
Synchronous Optical Network
Mạng quang đồng bộ
S-VLAN
Service Provider VLAN
VLAN phía nhà cung cấp dịch
vụ
TDM
Time division multiplexing
Ghép kênh theo thời gian
TE
Transport Edge
Kết cuối truyền dẫn
ToS
Type of Service
Loại dịch vụ
UNI
User - Network Interface
Giao diện người dùng - Mạng
VLAN
Virtual LAN
Mạng LAN ảo
VLAN ID
Virtual LAN Indentify
Số hiện VLAN
VoIP
Voice over Internet Protocol
Thoại qua giao thức IP
VPN

Virtual Private Network
Mạng riêng ảo
WAN
Wide Area Network
Mạng diện rộng
WDM
Wavelength Division Multiplex
Ghép kênh theo bước sóng
vii

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

quang
xDSL
x Digital Subcriber Line
Các dịch vụ kênh thuê bao số

viii

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1: Sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động trong NGN 3
Hình 1.2: Cấu trúc luận lý mạng thế hệ mới 6
Hình 1.3: Mô hình 5 lớp chức năng của NGN 7
Hình 1.4: Cấu trúc mạng MAN-E 8
Hình 1.5: Các thành phần của Softswitch 9
Hình 1.6: Cấu trúc vật lý mạng NGN 11
Hình 2.1: Cấu trúc mạng MAN-E điển hình 20
Hình 2.2: Mô hình mạng MAN-E theo các lớp 21
Hình 2.3: Mô hình các điểm tham chiếu 23
Hình 2.4: Giao diện UNI và mô hình tham chiếu MAN-E 24
Hình 2.5: Mô hình cung cấp các dịch vụ Ethernet qua mạng MAN-E 27
Hình 2.6: EVC điểm – điểm 28
Hình 2.7: EVC điểm – đa điểm 29
Hình 2.8: EVC dạng cây 29
Hình 2.9: Khuôn khổ định nghĩa dịch vụ Ethernet 30
Hình 2.10: Dịch vụ E-Line 31
Hình 2.11: Dịch vụ E-LAN 32
Hình 2.12 . Quá trình thực hiện khi thêm một UNI vào mạng MAN-E 33

Hình 2.13: Dịch vụ E-Tree 33
Hình 2.14: Dịch vụ E-Tree nhiều gốc 34
Hình 2.15: Ghép kênh dịch vụ 35
Hình 2.16: VLAN tag Preservation/Stacking 41
Hình 2.17: VLAN tag Translation/Swapping 42
Hình 2.18: Sự phân chia độ trễ trong mạng 45
Hình 3.1: Cấu trúc phân lớp mạng MAN-E 49
Hình 3.2: Chèn header trong MPLS 50
Hình 3.3: Gói tin gán nhãn MPLS 50
ix

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

Hình 3.4: Luồng gói tin/nhãn khi thực hiện FRR cho bao vệ tuyến kết nối 54
Hình 3.5: Luồng gói tin/nhãn khi thực hiện FRR cho bao vệ nút 55
Hình 3.6: Mô hình kết nội mạng MAN-E với mạng đường trục 58
Hình 3.7: Topo mạng MAN-E 60
Hình 3.8 Sơ đồ mạng MAN-E Thái Nguyên giai đoạn 2010 – 2011 70

x

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 3.1: Danh sách các Node MANE 69
0

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

1

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng, vượt bậc của các công
nghệ truy nhập băng rộng mới (xDSL, FTTx…) và các dịch vụ mới (VoIP, IPTV,
VoD…), đặc biệt là xu hướng tiến lên NGN của ác nhà khai thác Viễn thông:

Yêu cầu về băng thông kết nối tới các thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN) ngày
càng cao, yêu cầu về cơ sở hạ tầng truyền tải phải đáp ứng các công nghệ mới của IP để
sẵn sàng cho các dịch vụ mới ngày càng tăng: multicast, end-to-end QoS, bandwitdh-on-
demand…, yêu cầu đáp ứng băng thông cung cấp trực tiếp theo nhu cầu của khách hàng
khách hàng (FE, GE), và các yêu cầu khác…
Tất cả các yêu cầu trên dẫn đến sự phát triển bùng nổ của mạng MAN trong các
thành phố, đặc biệt là mạng Ethernet-based MAN để truyền tải lưu lượng IP.
Hệ thống cáp quang cho phép cung cấp dịch vụ với tốc độ ngày càng cao và giá
thành ngày càng giảm. Tốc độ truyền dẫn từ 100Mbps dần được thay thế bằng tốc độ
Gbps. 10Gbps thậm chí 40Gbps. Việc này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có thể sử
dụng cồng nghệ Ethernet đơn giản để truyền thông tin với khoảng cách xa hơn. Với công
nghệ Ethernet truyền thống trên mạng cáp đồng khoảng cách truyền dẫn chỉ tính bằng đơn
vị hàng chục mét hoặc 100 mét thì với công nghệ cáp quang, khoảng cách truyền dần tăng
hàng trăm nghìn lần lên đến hàng chục KM.
Sử dụng công nghệ MAN-E để cung cấp dịch vụ chất lượng cao, dịch vụ đa dạng
đến khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ đang là xu hướng chung trên toàn thế giới.
Công nghệ Ethernet được hầu hết các nhà cũng cấp thiết bị trên thế giới hỗ trợ
Tại Việt Nam côn nghệ mạng MAN-E đã được một số nhà cung cấp dịch vụ viễn thông
đã triển khai và đưa vào khai thác thành công. Tiêu biếu là mạng MAN-E của Tập đoàn Bưu
chính Viễn thông Việt Nam VNPT, Tập đoàn VNPT phát triển mạng MAN-E dự vào các đặc
điểm như sau:
Hiệu quả chi phí: Chi phí đầu tư và vận hành thấp.
Đơn giản: Đã được tiêu chuẩn hóa và không ngừng được phát triển. Được ứng dụng rộng rãi
trong tất cả các tổ chức, doanh nghiệp và thiết bị gia đình.
2

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

Độ linh động cao: Quản lý băng thông và mở rộng băng thông kết nối rất dễ dàng. Hỗ trợ rất

nhiều mô hình kết nối (topology) khác nhau. Tối ưu cho việc truyền tải thông tin dạng gói,
đặc biệt là các gói tin IP.
Mạng MAN-E là phân khúc mạng nằm giữa lớp Core và lớp Access, có tổ chức năng thu
gom lưu lượng và đảm bảo yêu cầu về chất lượng dịch vụ cho khách hàng. Mạng MAN-E chính
là yếu tố cốt lõi để các nhà cung cấp dịch vụ triển khai cung cấp các dịch vụ băng rộng chất
lượng cao đối với khách hàng.
Tại Việt Nam công nghệ mạng MAN-E đang trong quá trình triển khai do đó có rất nhiều
vấn đề cần nghiên cứu và phát triển tuy nhiên trong luận văn này xin được đi vào Tìm hiểu cộng
nghệ mạng MAN-E và Ứng dụng của mạng MAN-E tại VNPT Thái Nguyên.
Đề tài bao gồm 3 chương:
Chương 1: Nêu lên các khái niệm về mạng NGN, cấu trúc logic và cấu trúc vật lý của
mạng NGN từ đó xác định mạng MAN-E thuộc lớp nào trong mạng NGN.
Chương 2: Nêu lên các khai niệm chung về mạng MAN-E như: định nghĩa, mô hình phân
lớp, các thành phần cơ bản, các dịch vụ cơ bản và các ưu nhược điểm của các dịch vụ đó. Đồng
thời nêu các định nghĩa về tham số hiệu năng trong mạng MAN-E.
Chương 3: Mô hình triển khai mạng MAN-E tại VNPT, giới thiệu về công nghệ và mô
hình triển khai hệ thống mạng của VNPT tại Việt Nam trên cơ sở đó xây dựng mạng MAN-E giai
đoạn 2 tại VNPT Thái Nguyên.
Trong quá trình làm luận văn tôi đã nhận được nhiều ý kiến đóng góm, giúp đỡ quý báu
của các thầy cô giáo cùng các bạn bè đồng nghiệp
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Tam, người đã tận
tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo
khoa CNTT Đại học Thái Nguyên, các thầy cô giáo tại Viện Công nghệ Thông tin – Viện Khoa
học và Công nghệ Việt Nam, những người đã trang bị cho tôi những kiến thức quý báu trong quá
trình học tập.
Cảm ơn sự giúp đỡ, tạo điều kiện của các đồng nghiệp nôi tôi đang công tác: VNPT Thái
Nguyên đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn của mình
3

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGN
1.1 KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM MẠNG NGN
1.1.1 Khái niệm
Mạng thế hệ sau (NGN) là mạng chuyển mạch gói có khả năng cung cấp các dịch
vụ viễn thông và tạo ra ứng dụng băng thông rộng, các công nghệ truyền tải đảm bảo chất
lượng dịch vụ, trong đó các chức năng dịch vụ độc lập với các công nghệ truyền tải liên
quan
NGN là mạng:
 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 thoại và số liệu, giữa cố định và di động.
 Các hệ thống hỗ trợ có khả năng mềm dẻo, cho phép khách hàng sử dụng nhiều
loại hình dịch vụ mà chỉ cần một nhà cung cấp.







Hình 1.1: Sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động trong NGN
4

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

1.1.2 Đặc điểm của mạng 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 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
5

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

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. NGN là
nền tảng cho cơ sở hạ tầng thông tin quốc gia .
Thứ tư: NGN mạng có dung lượng và tính thích ứng cao, đủ năng lực để đáp ứng
nhu cầu:
 Có khả năng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đa phương tiện băng thông cao.
 Có khả năng thích ứng với các mạng đã tồn tại để tận dụng cơ sở hạ tầng mạng,
dịch vụ và khách hàng sẵn có.
1.2 CẤU TRÚC LOGIC MẠNG THẾ HỆ MỚI
Hiện nay vẫn chưa có một khuyến nghị cụ thể nào của ITU về cấu trúc của NGN.
Có nhiều nhà viễn thông lớn trên thế giới đưa ra mô hình NGN như Alcatel, Ericsion,
Nortel, Lucent…
Từ những mô hình của các hãng, mô hình cấu trúc của NGN được chia ra làm bốn
lớp chức năng:
 Lớp truy nhập và truyền dẫn
 Lớp truyền thông
 Lớp điều khiển
 Lớp quản lý
Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu. Nó phân
chia các khối vững chắc của tổng đài hiện nay thành các lớp mạng riêng lẽ, các lớp này
liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn
6

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì tích hợp
thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay: lớp ứng dụng, lớp điều
khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền dẫn. Các giao diện mở có sự tách biệt
giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng, dễ
dàng; những nhà khai thác có thể chọn lựa các nhà cung cấp thiết bị tốt nhất cho từng lớp
trong mô hình mạng NGN.

Hình 1.2: Cấu trúc luận lý mạng thế hệ mới
Nếu xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc của
NGN có thêm lớp ứng dụng dịch vụ bao gồm 5 lớp chức năng: lớp truyền dẫn và truy nhập
(service access layer), lớp truyền thông (service transport/core layer), lớp điều khiển (control
layer), lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service layer) và lớp quản lý ( MAN-Eage MAN-Et
layer ).






7

Nguyn Quang Huy lp Cao hc K7 Lun vn thc s
S húa bi Trung tõm Hc liu - i hc Thỏi Nguyờn

Lớp ứng dụng
Lớp điều khiển
Lớp truyền thông
Lớp truyền dẫn và

truy nhập
Giao diện mở API

Giao diện mở API

Giao diện mở API
Mt phng quản lý









Hỡnh 1.3: Mụ hỡnh 5 lp chc nng ca NGN
1.2.1 Lp truyn dn v truy nhp
Phn truy nhp:
- Lp truy nhp cung cp cỏc kt ni gia thuờ bao u cui v mng ng trc
qua cng giao tip thớch hp.
- Cung cp cỏc truy nhp chun v khụng chun ca thit b u cui nh: truy
nhp a dch v, in thoi IP, mỏy tớnh PC, tng i PBX,
- Vi truy nhp vụ tuyn: cỏc h thng thụng tin di ng GSM hoc CDMA, truy
nhp vụ tuyn c nh, v tinh.
- Trong tng li cỏc h thng truy nhp khụng dõy s phỏt trin rt nhanh nh
truy nhp hng ngoi, bluetooth hay WLAN (802.11).
- Vi truy nhp hu tuyn: hin nay cỏp ng v xDSL ang c s dng.
- Trong tng lai truyn dn quang DWDM, PON s dn chim u th, th
trng ca xDSL v modem s dn thu nh li.

Phn truyn dn:
- Ti lp vt lý cỏc cụng ngh truyn dn quang nh SDH, WDM hay DWDM s
c s dng.
- Cụng ngh ATM hay IP cú th c s dng trờn mng lừi m bo QoS.
- Cỏc router c s dng biờn mng lừi khi lu lng ln. Khi lu lng nh
switchrouter cú th m nhn luụn chc nng nhng b nh tuyn ny.
8

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

- Lớp truyền tải có khả năng hỗ trợ các mức QoS cho cùng một dịch vụ và cho
các dịch vụ khác nhau.
- Lớp ứng dụng đưa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và lớp truyền tải sẽ
thực hiện yêu cầu đó.
1.2.2 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.
Chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (PSTN/ISDN, LAN, vô tuyến,
…) sang môi trường gói trên mạng lõi và ngược lại.
- Bao gồm 2 thành phần: Mạng trục (IP MPLS) và các mạng thu gom lưu lượng
(MAN-E) tại các Tỉnh/TP.
- Truyền tải lưu lượng IP, có khả năng cung cấp L2/L3 VPN kết nối các phần tử
mạng NGN.
- Thu gom lưu lượng ở các NODE trước khi kế nối lên Mạng Core IP/MPLS
- Sử dụng cáp quang và các kết nối GE để tăng băng thông.
- Cung cấp kết nối băng thông lớn tới các IPDSLAM/MSAN.
- Cung cấp kết nối GE tới các khách hàng lớn.
- Hỗ trợ công nghệ mới để sẵn sàng cung cấp các dịch vụ Tripleplay NGN.

Hình 1.4: Cấu trúc mạng MAN-E
9

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

1.2.3 Lớp điều khiển
Chức năng:
- Điều khiển kết nối để cung cấp các dịch vụ truyền thông từ đầu cuối đến đầu
cuối với bất kỳ loại giao thức báo hiệu nào.
- 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.
- Quản lý và chăm sóc khách hàng.
Các thành phần:
- Thành phần chính là Softswitch, còn gọi là MGC hay Call Agent,
- Các thành phần như cổng báo hiệu SG (Signaling Gateway), Server phương tiện
MS (Media server), FS, AS để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP.

Hình 1.5: Các thành phần của Softswitch
Các đặc điểm:
- Nhờ giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, cho phép dịch
vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng.
- Hiện nay lớp điều khiển vẫn rất phức tạp, khả năng tương thích giữa thiết bị của
các hãng là vấn đề cần quan tâm.
10

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

- Các giao thức, giao diện báo hiệu và điều khiển kết nối rất đa dạng, còn chưa

được chuẩn hoá và đang tiếp tục phát triển.
1.2.4 Lớp ứng dụng/dịch vụ
 Thành phần: Bao gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service Excution Node).
Thực chất đây là các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông
qua lớp truyền tải.
 Chức năng: Cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ mạng thông minh IN
(Intelligent network), dịch vụ Internet…cho khách hàng. Lớp này thực hiện cung
cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và các mức chất lượng khác nhau. Một số
loại dịch vụ sẽ do phía thuê bao tự thực hiện điều khiển logic dịch vụ và truy nhập
trực tiếp vào lớp ứng dụng và dịch vụ, một số khác sẽ được điều khiển từ lớp điều
khiển như dịch vụ thoại truyền thống. Lớp ứng dụng và dịch vụ liên kết với lớp
điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ đó các nhà cung cấp dịch vụ có
thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các dịch vụ mạng.
1.2.5 Mặt phẳng quản lý
Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên.
Mặt phẳng quản lý tác động trực tiếp lên tất cả các lớp còn lại, làm nhiệm vụ giám
sát các hoạt động của mạng Mặt phẳng 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.
Các chức năng quản lý được chú trọng là: quản lý mạng, quản lý dịch vụ, quản lý
kinh doanh.
11

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

1.3 CẤU TRÚC VẬT LÝ

Hình 1.6: Cấu trúc vật lý mạng NGN
NGN có rất nhiều các thành phần mạng cần quan tâm, nhưng ở đây ta chỉ đề cập
đến các thành phần thể hiện rõ sự tiến bộ của NGN so với các mạng trước đây.

 MG (Media Gateway) là một thiết bị vào ra đặc hiệu cung cấp phương tiện truyền
tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN.
 MGC (Media Gateway Controller) là đơn vị chức năng chính của Softswitch. Nó
đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó. Nó
điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi, ngoài ra nó 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, mạng IP…Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua
các mạng khác nhau.
 SG (Signaling Gateway) là một thiết bị vào ra, nó tạo ra một chiếc cầu nối giữa
mạng báo hiệu số 7 với mạng IP dưới sự điều khiển của MGC. Nhiệm vụ của SG
là xử lý thông tin báo hiệu.
 Media server được dùng để xử lý các thông tin đặc biệt. Nó thực hiện các chức
năng mới:
12

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

 Chức năng voicemail cơ bản.
 Hộp thư fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hoặc các bản tin
ghi âm trước (pre-recorded message).
 Khả năng nhận diện tiếng nói (nếu có).
 Khả năng hội nghị truyền hình (video conference).
 Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text)
 Application Server/Feature Server
Server đặc tính là một server ở mức ứng dụng chứa một loạt các dịch vụ của doanh
nghiệp. Chính vì vậy 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 ràng
buộc nhiều với Softswith về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng.
1.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐƯỢC ÁP DỤNG CHO MẠNG THẾ HỆ MỚI

1.4.1 IP
IP là giao thức chuyển tiếp gói tin, nó đóng gói và chuyển gói tới đích một cách hiệu
quả sử dụng địa chỉ trong phần header của gói. IP cung cấp dịch vụ chuyển dữ liệu hướng
không kết nối, nó chỉ nỗ lực tối đa để chuyển gói tin tới đích chứ không đảm bảo chất
lượng dịch vụ. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các
chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói IP chứa địa chỉ của bên nhận, địa chỉ là số
duy nhất trong toàn mạng và MAN-E đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tin tới
đích.
Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút trong mạng. Do vậy cơ cấu
định tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông tin về nguyên tắc
chuyển tin và nó có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút. Kết quả
tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bản chuyển tin (forwarding table) chứa
thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới đích.
Dựa trên các bảng chuyển tin, cơ cấu chuyển tin để chuyển mạch các gói IP hướng
tới đích. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. Ở cách này, mỗi
nút mạng tính toán bảng chuyển tin một cách độc lập. Vì vậy, phương thức này yêu cầu
13

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

kết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau. Sự
không thống nhất của kết quả sẽ dẫn tới chuyển gói tin sai hướng dẫn đến mất gói tin.
Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, nếu các gói tin
chuyển tới cùng một địa chỉ mà đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng
một tuyến tới điểm đích. Điều này khiến mạng không thể thực hiện một số chức năng
khác như định tuyến theo đích, theo dịch vụ.
Tuy nhiên, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ tin cậy cũng như
khả năng mở rộng của mạng. Giao thức định tuyến động cho phép mạng phản ứng lại với
sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự thay đổi topo mạng thông qua việc

cập nhật thông tin về trạng thái kết nối. Với các phương thức như CIDR (Classless
Interdomain Routing), kích thước của bảng chuyển tin được duy trì ở mức chấp nhận
được, và do việc tính toán định tuyến đều do các nút thực hiện, mạng có thể mở rộng mà
không cần bất kì sự thay đổi nào.
Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng
cao. Tuy nhiên việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến
theo từng chặng. Ngoài ra IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.
1.4.2 ATM
ATM là một phương thức chuyển mạch gói nhanh, nó cho phép các hệ thống dùng
kĩ thuật này hoạt động ở tốc độ cao hơn nhiều so với các hệ thống chyển mạch gói thông
thường nhờ sự hạn chế các chức năng trong mạng của nó.
ATM có khả năng vận chuyển bất kì một loại dịch vụ nào, bất chấp những đặc điểm
của chúng như là tốc độ bit, những yêu cầu về chất lượng hoặc đặc tính đột biến tự nhiên
của nó. ATM nhận thông tin ở nhiều dạng khác nhau như thoại, số liệu, video… và tách
chúng thành các khối nhỏ có kích thước cố định gọi là cell. Các cell này sẽ được truyền
trên các kênh ảo.
 ATM khác với IP ở một số điểm:
14

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên

 ATM là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối. Kết nối phải được thiết lập
bằng nhân công hoặc thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu trước khi
thông tin được gửi đi
 ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên
suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ xuyên suốt trong thời
gian kết nối. Trong quá trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian
cung cấp cho kết nối một nhãn. Việc này thực hiện hai điều: dành cho kết nối
một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào trong mỗi tổng đài. Bảng

chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt
động đi qua tổng đài. Điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong
bảng chuyển tin của IP router.
 Các gói trong ATM nhỏ, có kích thước cố định nên tốc độ truyền sẽ lớn hơn
dẫn đến trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian
thực. Đồng thời tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao dễ dàng hơn.
 ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có kích thước cố
định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của IP
router, và việc này thực hiện trên các phần cứng chuyên dụng. Do vậy, thông
lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của IP router truyền
thống.
1.4.3 MPLS
MPLS là phương thức chuyển mạch phối hợp ưu điểm của IP và ATM. Trước khi
phương thức này ra đời người ta cũng quan tâm tới mô hình IP over ATM của IETF xem
IP như một lớp nằm trên lớp ATM. Phương thức tiếp cận xếp chồng này cho phép IP và
ATM hoạt động với nhau mà không cần thay đổi giao thức của chúng. Tuy nhiên cách
này không tận dụng được hết khả năng của ATM, không thích hợp với mạng nhiều router
và không thật hiệu quả trên một số mặt.
Công nghệ MPLS sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ
truyền gói tin mà không cần thay đổi giao thức định tuyến của IP. Thiết bị CSR của