Luận văn tốt nghiệp: Mạng viễn thông thế hệ mới NGN và giải pháp cho việc phát triển mạng NGN

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 7
Chương 1: TỔNG QUAN MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN 8
1.1. Sơ lược mạng viễn thông truyền thống 8
1.1.1. Khái niệm 8
1.1.2. Đặc điểm và những hạn chế của mạng viễn thông truyền thống 10
1.1.3. Xu hướng và nhu cầu phát triển mạng viễn thông thế hệ mới NGN 11
1.2. Mạng viễn thông thế hệ mới (Next Generation Network) 12
1.2.1. Khái niệm 12
1.2.2. Đặc điểm 13
1.2.3. Công nghệ trong mạng thế hệ mới 13
1.2.4. Các công nghệ nền tảng cho mạng NGN 14
1.2.4.1. IP 14
1.2.4.2. ATM 15
1.2.4.3. IP OVER ATM 15
1.2.4.4. MPLS 15
Chương 2: CẤU TRÚC MẠNG THẾ HỆ MỚI 16
2.1. Cấu trúc luận lý (cấu trúc chức năng) 16
2.1.1. Mô hình phân lớp chức năng 16
2.1.2. Phân tích các lớp chức năng 18
2.2 Cấu trúc vật lý 20
2.2.1 Media Gateway (MG) 21
2.2.2 Media Gateway Controller (MGC) 22
2.2.3 Signalling Gateway (SG) 23
2.2.4 Media Server (MS) 23
2.2.5 Application Server 24
2.3. Các giao thức và chuẩn trong mạng NGN 24
2.3.1. SIP 25
2.3.2. H.323 27
2.3.3. SIGTRAN 30
2.3.4. MGCB 31

2.3.5. Megaco/ H248 32
Chương 3: DỊCH VỤ TRONG MẠNG NGN 33
3.1. Giới thiệu chung về dịch vụ NGN 33
3.2. Nhu cầu NGN của các nhà cung cấp dịch vụ 34
3.3. Yêu cầu của khách hàng 36
3.4. Dịch vụ mạng NGN 36
3.4.1. Xu hướng các dịch vụ tương lai 36
3.4.2. Các đặc trưng dịch vụ mạng NGN 37
3.4.3. Các dịch vụ chính trong mạng thế hệ mới NGN 39
3.5. Kiến trúc dịch vụ NGN 44
3.5.1. Kiến trúc phân lớp 46
3.5.2. Giao diện dịch vụ mở API 47
3.5.3. Mạng thông minh phân tán 48
3.6. Các vấn đề về dịch vụ 48
3.6.1. Bảo mật 48
3.6.2. Chất lượng QoS 51
Chương 4: CHIẾN LƯỢC PHÁT TRIỂN NGN 57
4.1. Nguyên tắc triển khai mạng NGN 57
4.2. Giải pháp phát triển của các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau 58
4.2.1. Giải pháp xây dựng mạng NGN trên cơ sở mạng hiện tại 59
4.2.1.1 Nội dung giải pháp 59
4.2.1.2 Ưu điểm và nhược điểm 60
4.2.2. Giải pháp xây dựng hoàn toàn mới 60
4.2.2.1 Nội dung giải pháp 60
4.2.2.2 Ưu điểm và nhược điểm 60
4.3. Giải pháp của các hãng 61
4.3.1 Mô hình NGN của Alcatel 61
4.3.2. Mô hình NGN của Ericsson 62
4.3.3. Mô hình NGN của Siemens 64
4.3.4. Xu hướng phát triển NGN của Lucent 66

4.3.5. Xu hướng phát triển NGN của NEC 67
4.4. Kiến trúc IMS và Softswitching 68
4.4.1. IP Multimeida Subsystem (IMS) 68
4.4.2 Softswitching 69
4.4.3 So sánh IMS và Softswtching 69
4.5. Triển khai mô hình mạng NGN ứng dụng giải pháp IMS 70
4.5.1. Mô hình 71
4.5.2. Lớp ứng dụng: mô phỏng IPTV 72
4.5.3. Lớp điều khiển: openimscore 73
4.5.4. Lớp truyền tải: MPLS 74
4.5.5. Lớp truy nhập: Client 74
KẾT LUẬN 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt
ADSL Asymmetric Digital Subscriber
Line
Đường thuê bao số không đối
xứng
API Application Programming
interface
Giao diện lập trình ứng dụng
ARPU Average Revenue Per User Doanh thu trung bình của một
khách hàng
ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ
CPE Customer Premise Equipment Thiết bị thuê bao đầu cuối
HDSL High Bit Rate Subscriber Line Đường thuê bao tốc độ cao
ICMP
Internet Control Message Protocol
Giao thức ICMP

IEEE Institute of Electrical and
Electronics Engineers
Viện các nhà kỹ thuật điện và điện
tử
IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức quốc tế cho kỹ thuật
internet
IMS
IP Multimedia Subsystem
Kiến trúc trong mạng NGN
IP Internet Protocol Giao thức liên mạng
IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức Internet
ISDN Intergrated Service Digital
Network
Mạng số tích hợp dịch vụ
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ internet
ITU-T International Telecommunica
Union – Telecommunication
Hiệp hội viễn thông quốc tế
MEGACO Media Gateway Control Giao thức điều khiển cổng thiết bị
MG Media Gateway Cổng chuyển đổi phương tiện
MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiên MG
MGCP
Media Gateway Control Protocol
Giao thức điều khiển các Gateway
MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng thiết bị
MPLS
Multiprotocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau
PSDN Public Switching Data Network mạng chuyển mạch số liệu công

cộng
PSTN Publish Switching Telephone
Network
Mạng chuyển mạch thoại công
cộng
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RAS Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa
RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức giành trước tài nguyên
(hỗ trợ QoS)
SDH Synchronous Digital Hierarchy phân - cấp số đồng bộ
SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ
SIP Sesion Initial Protocol Giao thức khởi tạo phiên
SS7 Signalling System No7 Hệ thống báo hiệu số 7
SVC Switch Virtual Circuit Kênh ảo có chuyển mạch
TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải
TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia thời gian
UDP User Data Protocol Giao thức dữ liệu người sử dụng
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
WDM Wavelegnth Division
Multiplexing
ghép kênh phân chia theo bước
sóng
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cấu trúc mạng phân cấp 9
Hình 1.2 : Các thành phần chính của mạng viễn thông 10
Hình 1.3: TOPO mạng thế hệ sau 13
Hình 2.1: Cấu trúc mạng NGN góc độ mạng 17
Hình 2.2: Cấu trúc mạng NGN góc độ dịch vụ 17
Hình 2.3: Cấu trúc luận lý NGN 18
Hinh 2.4: Cấu trúc vật lý mạng NGN 21

Hình 2.5: Các giao thức bao hiệu tương ứng trên các thiết bị NGN 25
Hình 2.6: Proxy Server 26
Hình 2.7: Redirect Server 27
Hình 2.9: Chức năng của một Gatakeeper 29
Hình 2.10: Mô hình giao thức SIGTRAN 30
Hình 2.11: Mô hình giao thức SIGTRAN 31
Hình 3.1: Cấu trúc NGN dạng module 34
Hình 3.2: Một số dịch vụ NGN điển hình 41
Hình 3.3: Cấu trúc mạng đa dịch vụ (từ góc độ mạng) 44
Hình 3.4: Cấu trúc chức năng lớp ứng dụng 45
Hình 3.5: Mô hình cấu trúc vật lí 1 46
Hình 3.6: Mô hình cấu trúc vật lí 2 46
Hình 3.7: Kiến trúc phân lớp/ Giao diện dịch vụ mở 47
Hình 3.8: Biện pháp chống lại các nguy cơ 51
Hình 3.9: Các kỹ thuật QoS trong mạng IP 52
Hình 3.10: Mô hình dịch vụ IntServ 53
Hình 3.11: Mô hình DiffServ tại biên và lõi mạng 56
Hình 4.1: Xu hường phát triển mạng và dịch vụ dựa trên mạng hiện tại 58
Hình 4.2: Xu hướng phát triển mạng và dịch vụ theo quan điểm xây dựng một
mạng hoàn toàn mới 58
Hình 4.3: Mô hình của Alcatel 61
Hình 4.4: Mô hình NGN của Ericsson 62
Hinh 4.5: Mô hình của Siements 65
Hình 4.6: Mô hình của NEC 67
Hình 4.7: Mô hình NGN ứng dụng giải pháp IMS 71
Hình 4.8: Mô hình IPTV Server 73
LỜI MỞ ĐẦU
Xã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin liên lạc càng cao và nhu cầu ấy đã trở
thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian
tới, nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ gia tăng như: thoại, dữ liệu, hình ảnh với chất

lượng cao ngày một tăng. Để đáp ứng yêu cầu trên, các nhà cung cấp dịch vụ không chỉ
quan tâm đến phát triển dịch vụ mà còn phải xây dựng, củng cố và tối ưu hóa hạ tầng lẫn
dịch vụ. Song song đó, nhà khai thác phải nghiên cứu tìm ra một công nghệ thế hệ mới có
kiến trúc linh hoạt, tương thích hoàn toàn với mạng hiện tại, đáp ứng đa công nghệ, đa
giao thức, đa truy cập, đa phương tiện truyền thông và đa dịch vụ… Trước yêu cầu đó,
mạng viễn thông thế hệ sau (Next Generation Networks) ra đời được xem là một giải
pháp thỏa mãn tất cả các điều kiện kể trên cho một mạng tương lai.
NGN (Next Generation Network) là mạng thế hệ sau không phải là mạng hoàn
toàn mới, nó hội tụ 3 mạng: mạng thoại, mạng không dây, mạng số liệu vào một kết cấu
thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh, hiệu quả, tích hợp nhiều công
nghệ mới, ứng dụng mới. NGN có khả năng làm nền tảng cho việc triển khai nhiều loại
hình dịch vụ mới trong tương lai một các nhanh chóng, không phân biệt ranh giới các nhà
cung cấp dịch vụ (dịch vụ độc lập với hạ tầng mạng) nhờ các đặc điểm: băng thông lớn,
tương thích đa nhà cung cấp thiết bị, tương thích với các mạng cũ… Đồng hành với xây
dựng mạng NGN, một loạt các dịch vụ với các kiến trúc khác nhau cũng dần được triển
khai nhằm cung cấp nhiều dịch vụ tiện ích cho người dùng. Mạng NGN ra đời và đã được
phát triển ở nhiều nước trên thế giới và tại Việt Nam, Tổng Công ty Bưu Chính Viễn
Thông Việt Nam (VNPT) đã triển khai mạng NGN bắt đầu năm 2003.
Trong đồ án tốt nghiệp này, với đề tài “Mạng viễn thông thế hệ mới NGN và
giải pháp cho việc phát triển mạng NGN” chúng em sẽ tìm hiểu cấu trúc, giao thức và
các dịch vụ trong mạng NGN cũng như sự phát triển mạng NGN trên thế giới. Luận văn
tốt nghiệp này giúp các nhà khai thác mạng viễn thông xây dựng hạ tầng mạng chung,
thống nhất nhằm giảm chi phí đầu tư chi phí vận hành, đáp ứng được nhu cầu của người
sử dụng dịch vụ trong tương lai.
Đồ án tốt nghiệp này gồm 4 chương
Chương 1: Giới thiệu tổng quan mạng thế hệ mới, những hạn chế của mạng viễn
thông truyền thống và xu hướng phát triển mạng NGN
Chương 2: Tìm hiểu cấu trúc vật lý và luận lý , các giao thức và chuẩn
Chương 3: Giới thiệu về dịch vụ trong mạng NGN, kiến trúc dịch vụ cũng như
những vấn đề bảo mật trong mạng NGN

Chương 4: Chiến lược phát triển mạng NGN, giải pháp phát triển của các hãng.
So sánh kiến trúc IMS và Softswitching. Triển khai một mô hình NGN ứng dụng kiến
trúc IMS.
Do giới hạn trong một đồ án tốt nghiệp đại học chỉ mang tính chất nghiên cứu nên
chúng em không có nhiều cơ hội tiếp xúc thực tế cũng như còn thiếu kinh nghiệm khi
bước vào nghiên cứu một vần đề công nghệ mới, nên không thể tránh khỏi nhiều thiếu
sót. Chúng em rất mong nhận được nhiều sự góp ý từ các thầy cô và các bạn cũng như từ
những người nghiên cứu về mạng NGN.
Chương 1: TỔNG QUAN MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN
1.1. Sơ lược mạng viễn thông truyền thống
1.1.1. Khái niệm
Mạng viễn thông là một hệ thống gồm các nút chuyển mạch được nối với nhau
bằng các đường truyền dẫn. Nút được phân thành nhiều cấp và kết hợp với các đường
truyễn dẫn tạo thành các cấp mạng khác nhau.
Hình 1.1: Cấu trúc mạng phân cấp
Trong mạng truyền thống gồm có 5 nút
• Nút cấp 1: Trung tâm chuyển mạch quá giang quốc tế
• Nút cấp 2: Trung tâm chuyển mạch quá giang đường dài
• Nút cấp 3: Trung tâm chuyển mạch quá giang nội hạt
• Nút cấp 4: Trung tâm chuyển mạch nội hạt
• Nút cấp 5: Trung tâm chuyển mạch từ xa
Mạng viễn thông truyền thống được chia thành nhiều loại. Đó là mạng lưới , mắc sao,
mạng tổng hợp, mạng vòng kín và mạng thang. Các loại mạng này có ưu điểm và nhược
điểm khác nhau để phù hợp với các đặc điểm của từng vùng địa lý ( trung tâm, hải đảo ,
biên giới…) hay vùng lưu lượng (lưu thoại cao, thấp, …)
Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyễn
dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối
Hình 1.2 : Các thành phần chính của mạng viễn thông
1.1.2. Đặc điểm và những hạn chế của mạng viễn thông truyền thống
Các mạng viễn thông truyền thống có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ,

ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để
phục vụ dịch vụ đó. Mỗi mạng lại được thiết kế dịch vụ riêng biệt để và không thể sử
dụng mục đích khác. Cấu trúc của mạng viễn thông truyền thống khá phức tạp.
Một số mạng điển hình đang khai thác :
 PSTN (Publish Switching Telephone Network) là mạng chuyển mạch thoại công
cộng. PSTN phục vụ thoại bao gồm các tổng đài tương ứng với từng cấp. Hiện
mạng này đang được nâng cấp ở các tổng đài trung tâm cũng như phía đầu cuối
khách hàng … để có thể khai thác thêm một số dịch vụ giá trị gia tăng trên mạng
này. Đây là một mạng rất phức tạp, rất cũ và rất rộng nhưng đóng vai trò rất lớn
trong viễn thông.
 ISDN (Intergrated Service Digital Network) là mạng số tích hợp dịch vụ. ISDN
cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng. Nó có
nhiều cấu hình khác nhau tuỳ thuộc vào hiện trạng mạng viễn thông từng nơi.
ISDN cung cấp nhiều kiểu kết nối với các tốc độ đáp ứng khác nhau do vậy có thể
triển khai thêm một số dịch vụ mới so với PSTN tuy nhiên mạng này cũng không
đủ khả năng thích ứng với sự phát triển của các loại hình dịch vụ ngày nay.
 Mạng di động GSM (Glabol System For Mobile Telecom) là mạng cung cấp dịch
vụ thoại như PSTN nhưng thông qua đường truy nhập vô tuyến. Mạng này chuyển
mạch dựa trên công nghệ ghép kênh theo thời gian và công nghệ ghép kênh phân
chia theo tần số.
 PSDN (Public Switching Data Network): là mạng chuyển mạch số liệu công cộng.
PSDN bao gồm các Pop( Point of Presence) và các thiết bị truy nhập từ xa. Hiện
nay PSDN đang phát triển với tốc độ rất nhanh do sự bùng nổ của dịch vụ Internet
và các mạng riêng ảo ( Virtual Private Network).
Từ những đặc điểm của mạng viễn thông truyền thống ta có thể thấy những hạn
chế :
• Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông
• Cấu trúc mạng đóng tạo ra sự độc quyền của các nhà cung cấp hệ thống
• Khó khăn trong việc tổ hợp mạng và quản lý mạng
• Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ mới

• Đầu tư cho mạng PSTN lớn
• Giới hạn trong việc phát triển mạng
• Không đáp ứng được sự tăng trưởng nhanh của các dịch vụ dữ liệu
1.1.3. Xu hướng và nhu cầu phát triển mạng viễn thông thế hệ mới NGN
Trong tình trạng bùng nổ thông tin như ngày nay và sự phát triển nhanh chóng của
các phương thức truy nhập băng thông rộng cho ta thấy nhiều vấn đề bất cập của mạng
viễn thông truyền thống. Công nghệ chuyển mạch kênh truyền thống chậm thay đổi so
với sự thay đổi nhanh chóng của công nghệ máy tính. Các chuyển mạch kênh chiếm phần
lớn trên mạng PSTN nhưng không thực sự tối ưu cho truyền số liệu. Trong khi đó nhu
cầu trao đổi thông tin giữa mạng PSTN và mạng Internet ngày càng tăng, do đó xuất hiện
nhu cầu xây dựng hệ thống chuyển mạch tương lai dựa trên công nghệ hoàn toàn gói cho
cả thoại và dữ liệu.
Đối với các nhà khai thác mạng viễn thông, để đáp ứng được khả năng cung cấp
loại hình dịch vụ cho nhiều dạng khách hàng thì yêu cầu hệ thống mạng phải có độ mở
cao để có thể kết nối nhiều nhà cung cấp dịch vụ với nhau. Làm sao để có thể cải thiện
chi phí đầu tư (CAPEX) và chi phí vận hành (OPEX), tăng tỉ lệ ARPU bằng cách giới
thiệu các gói dịch vụ mới, các loại hình dịch vụ mới, đa dạng tới các đối tượng khách
hàng khác nhau. Cần phải xây dựng một cơ sở hạ tầng mạng thống nhất, vững chác đáp
ứng sẵn sằng các yêu cầu của các dịch vụ trong tương lai.
Do vậy để đáp ứng được các dịch vụ hiện có và nhu cầu dịch vụ trong tương lai,
khắc phục những hạn chế bất cập còn tồn tại ở mạng viễn thông truyền thống, việc phát
triển một mạng thế hệ mới là cần thiết. Và mạng thế hệ mới NGN (Next Generation
Network) đã giải quyết được những yêu cầu trên.
1.2. Mạng viễn thông thế hệ mới (Next Generation Network)
1.2.1. Khái niệm
Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói có khả năng cung cấp các dịch vụ viễn
thông và tạo ra ứng dụng băng thông, các công nghệ truyền tải đảm bảo chất lượng dịch
vụ. Và trong đó việc cung cấp các dịch vụ độc lập với các công nghệ liên quan đến
chuyển tải. Hỗ trợ người sử dụng lựa chọn dịch vụ mà không phụ thuộc với mạng và với
nhà cung cấp dịch vụ. NGN hỗ trợ khả năng di động và tạo điều kiện cung cấp dịch vụ ở

mọi lúc mọi nơi.
Như vậy có thể xem mạng thông tin thế hệ mới là sự tích hợp mạng thoại PSTN,
chủ yếu dựa trên kĩ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói dựa trên kĩ thuật IP/ATM. Nó
có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể nhập một
lượng dữ liệu lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ gánh nặng của PSTN
Hình 1.3: TOPO mạng thế hệ sau
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
là ở đây 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 đa phương tiện.
1.2.2. Đặc điểm
- Nền tảng là hệ thống mạng mở
• Các khối chức năng trong tổng đài thế hệ mới được tách thành các phần tử mạng
độc lập. Các phần tử phân theo chức năng riêng biệt và phát triển một cách độc
lập.
• Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng.
- Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với
mạng lưới
• Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi
• Chia tách cuộc gọi với truyền tải.
- Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói dựa trên một giao thức thống nhất
• Các mạng thông tin tích hợp trong một mạng thống nhất dựa trên nền gói
• IP trở thành giao thức vạn năng, làm cơ sở cho mạng đa dịch vụ.
• NGN là nền tảng cho cơ sở hạ tầng thông tin quốc gia (NII).
- Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng ngày càng tăng, có đủ dung
lượng 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 vói các mạng đã tồn tại để tận dung cơ sở hạ tầng mạng,
dịch vụ và khách hàng sẵn có

1.2.3. Công nghệ trong mạng thế hệ mới
 Công nghệ truyễn dẫn
Trong cấu trúc mạng NGN , truyền dẫn là một thành phần quan trọng của lớp kết nối
( bao gồm truyền tải và truy nhập ) . Trong mạng thế hệ mới công nghệ truyền dẫn được
sử dụng là SDH ( Synchronous digital hierarchy: phân - cấp số đồng bộ ) và WDM
( Wavelegnth division multiplexing : ghép kênh phân chia theo bước sóng ) với khả năng
hoạt động linh hoạt , mềm dẻo , thuận lợi cho khai thác điều hành và quản lí .
Các tuyến truyền dẫn SDH hiện có và đang được tiếp tục triển khai rộng rãi trên mạng
viễn thông là sự phát triển đúng hướng theo cấu trúc mạng mới.Cần tiếp tục phát triển các
hệ thống truyền dẫn công nghệ SDH và WDM, hạn chế sử dụng công nghệ PDH
 Công nghệ truy nhập mạng
Trong xu hướng phát triển mạng NGN sẽ duy trì nhiều loại hình mạng truy nhập vào một
môi trường truyền dẫn chung như:
• Mạng truy nhập quang
• Mạng truy nhập vô tuyến
• Các phương thức truy nhập cáp đồng: HDSL, ADSL
• Xu hướng phát triển mạng truy nhập băng rộng
 Công nghệ chuyển mạch
Chuyển mạch cũng là một thành phần trong lớp mạng chuyển tải của cấu trúc NGN
nhưng có những thay đổi lớn về mặt công nghệ so với các thiết bị chuyển mạch TDM
trước đây. Công nghệ chuyển mạch của mạng thế hệ mới là IP, ATM, ATM/IP hay
MPLS thì hiện nay vẫn chưa xác định rõ, tuy nhiên nói chung là dựa trên công nghệ
chuyển mạch gói, cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau. Công nghệ
chuyển mạch quang: các kết quả nghiên cứu ở mức thử nghiệm đang hướng tới việc chế
tạo các chuyển mạch quang. Trong tương lai sẽ có chia theo không gian, chuyển mạch
quang phân chia theo thời gian, chuyển mạch quang phân chia theo độ dài bước sóng.
1.2.4. Các công nghệ nền tảng cho mạng NGN
1.2.4.1. IP
IP là giao thức chuyển tiếp gói tin. Việc chuyển tiếp gói tin được thực hiện theo cơ
chế phi kết nối. 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 tin IP gồm địa chỉ của bên nhận, địa chỉ là
số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới đích.
IP là giao thức chuyển mạch 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.
Mặt khác IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.
1.2.4.2. ATM
Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói. Thông tin
được nhóm vào các gói tin có độ dài cố định ngắn; trong đó vị trí gói không phụ thuộc
vào đồng hồ đồng bộ và dựa trên nhu cầu bất kỳ của kênh cho trước. Các chuyển mạch
ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau. ATM có hai đặc điểm
quan trọng:
- ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM. Các tế
bào nhỏ với tốc độ truyền cao sẽ làm cho trễ truyền lan và biến động trễ giảm đủ
nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc
độ cao dễ dàng hơn.
- ATM có khả năng nhóm một số kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho công
việc định tuyến được dễ dàng
Quá trình chuyển giao các tế bào qua tổng đài ATM cũng giống như chuyển giao gói
qua router. Tuy nhiên ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có kích
thước cố định và nhỏ hơn IP, kích thước bảng định tuyến nhỏ hơn nhiều so với của IP
router. Việc này thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng nên dung lượng tổng
đài ATM thường lớn hơn dung lượng IP router truyền thống
1.2.4.3. IP OVER ATM
IP over ATM là một kỹ thuật xếp chồng, nó xếp IP lên ATM; giao thức của hai
tầng hoàn toàn độc lập với nhau, giữa chúng phải nhờ một loại giao thức nữa để nối
thông như NHRP, ARP…. Điều đó hiện nay không được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
1.2.4.4. MPLS
MPLS là kỹ thuật chuyển mạch đa giao thức nhãn. Phương pháp này đã dung hợp
một cách hữu hiệu năng lực điều khiển lưu lượng của thiết bị chuyển mạch với tính linh
hoạt của bộ định tuyến.

MPLS là công nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng. Với tính chất cơ cấu
định tuyến của mình, MPLS có khả năng nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng IP
truyền thống. Bên cạnh đó thông lượng của mạng sẽ được cải thiện một cách rõ rệt. Tuy
nhiên độ tin cậy là một vấn đề thực tiễn có thể khiến việc triển khai MPLS trên mạng bị
chậm lại.
Chương 2: CẤU TRÚC MẠNG THẾ HỆ MỚI
2.1. Cấu trúc luận lý (cấu trúc chức năng)
Trên thế giới có nhiều tổ chức khác nhau về viễn thông nghiên cứu về cấu trúc
mạng NGN, mỗi tổ chức lại đưa ra các bộ tiêu chuẩn riêng cho mình trong quá trình
nghiên cứu, do vậy khi phát triển NGN cũng có nhiều ý tưởng khác nhau được đưa ra.
Bên cạnh đó, các hãng viễn thông lớn như: Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent,
NEC,… cũng đưa ra mô hình cấu trúc và các giải pháp,kèm theo các thiết bị mới của
riêng mình. Song dựa vào mô hình của các tổ chức và các hãng, xây dựng ta có thể thấy
được những cấu trúc chức năng sau:
-Lớp kết nối (truy nhập và truyền dẫn/ở phần lõi)
-Lớp trung gian hay lớp truyền thông (Media)
-Lớp điều khiển
-Lớp quản lý
2.1.1. Mô hình phân lớp chức năng
Nếu nhìn mạng NGN ở góc độ mạng ta có thể đưa ra mô hình chức năng như sau:
Hình 2.1: Cấu trúc mạng NGN góc độ mạng
Tuy nhiên, xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc
NGN có thêm lớp ứng dụng dịch vụ. Trong môi trường phát triển cạnh tranh thì sẽ có rất
nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng dịch vụ.
Hình 2.2: Cấu trúc mạng NGN góc độ dịch vụ
2.1.2. Phân tích các lớp chức năng
Hình 2.3: Cấu trúc luận lý NGN
Kiến trúc mạng thế hệ mới sử dụng công nghệ chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ
liệu. Hệ thống chuyển mạch gói trong mạng thế hệ mới được phân thành 4 lớp riêng biệt
thay vì tích hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh trong mạng truyền

thống : lớp ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyễn dẫn. Các
lớp này liên kết với nhau qua các giao giao diện mở tiêu chuẩn API, nó cung cấp cho các
nhà phát triển bên thứ ba khả năng phát triển các dịch vụ mới một cách linh hoạt và đa
dạng. Đây chính là giao diện thương mại giữa nhà khai thác mạng và nhà cung cấp dịch
vụ.
• Lớp truy nhập và truyền dẫn
 Lớp truyễn dẫn
-Thành phần:
• Các nút chuyển mạch/ Router (IP/ATM hay IP MPLS), các mạch kênh của mạng
PSTN, các khói chuyển mạch PLM nhưng ở mạng đường trục, kĩ thuật truyền tải
chính là IP hay IP/ATM.
• Có các hệ thống chuyển mạch, hệ thống định tuyến cuộc gọi.
- Chức năng
• Bao gồm cả chức năng truyền dẫn và chức năng chuyển mạch
• Lớp truyền dẫn có khả năng hỗ trợ các mức QoS khác nhau cho cùng một dịch vụ
và cho các dịch vụ khác nhau. Lớp ứng dụng sẽ đưa ra các yêu cầu về năng lực
truyền tải và nó sẽ thực hiện yêu cầu đó
 Lớp truy nhập
-Thành phần:
• Bao gồm các thiết bi truy nhập đóng vai trò giao diện để kết nói các thiết bị đầu
cuối vào mạng qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vô tuyến.
• Các thiết bị truy nhập tích hợp IAD
-Chức năng : Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường
trục qua cổng giao tiếp thích hợp. NGN cũng cung cấp hầu hết các truy nhập chuẩn cũng
như không chuẩn của các thiết bị đầu cuối như: truy nhập đa dịch vụ, điện thoại IP, máy
tính PC, tổng đài nội bộ PBX, di động vô tuyến, đi động vệ tinh, VoIP…
• Lớp truyền thông
- Thành phần:
• Cổng truy nhập: Access Gateway kết nối giữa mạng lõi và mạng truy nhập,
Residental Gateway kết nối mạng lõi và mạng thuê bao nhà.

• Cổng giao tiếp: Trunking Gateway kết nối mạng lõi với mạng PSTN/ISDN,
Wireless Gateway kết nối mạng lõi với mạng di động.
- Chức năng : Lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (FR, PSTN,
LAN, vô tuyến…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược
lại.
• Lớp điều khiển
- Thành phần: Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là
Softswitch còn gọi là MGC hay Call agent, được kết nối với các thành phần khác nhau
như: SGW MS FS AS để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP.Hiện nay với sự ra đời
của IMS đã cho thấy sự vượt trội so với mô hình Softswitch truyền thống về mọi mặt.Vì
vậy IMS dần trở thành tiêu chuẩn xây dựng mạng NGN ngày nay.
- Chức năng: Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ truyền thông
suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào. Các chức năng
quản lý và chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp điều khiển. Nhờ có giao
diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, điều này cho phép các dịch vụ
mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng.
• Lớp ứng dụng
- Thành phần: Lớp ứng dụng bao gồm các nút thực thi dịch vụ SEN ( Service Excution
Node) thực chất là các derver dịch vụ cung cấp cá ứng dụng cho khách hàng thông qua
lớp truyền tải
- Chức năng : Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều
mức độ. Một số dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc điều khiển logic của chúng và truy
nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ thực hiện điều khiển từ lớp
điều khiển. Lớp ứng dụng kết nối với lớp điều khiển thông qua giao diện mở API. Nhờ
đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng
trên dịch vụ mạng.
• Lớp quản lý
Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ kết nối cho đến lớp ứng dụng.
Tại lớp quản lý người ta có thể khai thác hoặc xây dựng mạng giám sát viễn thông TMN
như một mạng riêng theo dõi và điều phối các thành phần mạng viễn thông đang hoạt

động.
2.2 Cấu trúc vật lý
Mạng NGN cần được hiểu rõ là mạng thế hệ tiếp theo chứ không phải là mạng
hoàn toàn mới.Vì vậy khi xây dựng mạng viển thông theo hướng NGN,ta phải chú ý đến
sự kết nối giữa mạng truyền thống và mạng thế hệ mới, tận dụng tối đa các thiết bị viễn
thông hiện tại để đạt hiệu quả tốt nhất khi triển khai mạng thế hệ mới.
Hinh 2.4: Cấu trúc vật lý mạng NGN
Trong mạng NGN có rất nhiều thành phần nhưng ở đây ta chỉ tập trung vào các
thành phần cho thấy sự nổi bật so với mạng viễn thông truyền thống: Media Gateway,
Media Gateway Controller, Signalling Gateway, Media Server, Application Server.
2.2.1 Media Gateway (MG)
Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và
video giữa mạng gói IP và PSTN. 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 sử dụng bộ tín hiệu số DSP (Digital Signal Processors) thực hiện các chức
năng chuyển đổi AD( Analog to Digital), nén mã thoại/audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng
nặng, mã hóa, tái tạo tín hiệu thoại, …
Các chức năng của một MG:
- Truyễn dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP( Real Time Protocol)
- Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số(DSP) dưới sự điều
khiển của Media Gateway Controller. Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch
vụ này
- Hỗ trợ các giao thức đã có như loop-start, group-start, E&M, CAS, QSG và ISDN
qua T1
- Cung cấp các khả năng thay nóng các card T1 hay DSP
- Có phần mềm MG dự phòng.
- Cho phép khả năng mở rộng MG về : ports, cards, các nút mà không làm thay đổi
các thành phần khác
Một MG có các đặc tính sau
- Là một thiết bị ra/vào đặc hiệu I/O

- Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin
cấu hình, các bản tin MGCP, thư viện DSP, …
- Dưng lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trinh đăng nhập
- Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP), mở rộng một vài giao diện
T1/E1 với mạng TDM
- Mật độ khoảng 120 port
- Sử dụng H.110 để đảm bảo tính linh động cho hệ thống nội bộ
2.2.2 Media Gateway Controller (MGC)
MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, như PSTN,
SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiêm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác
nhau. Nó còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin
Các chức năng của MGC
- Quản lý cuộc gọi
- Các giao thức thiết lập cuộc goi thoại: H.323, SIP
- Giao thức điều khiển truyền thông: MGCP, Megaco, H.248
- Quản lý lớp dịch vụ và chất lượng dịch vụ
- Giao thức quản lý SS7: SIGTRAN
- Xử lý báo hiệu SS7
- Quản lý các bản tin liên quan QoS như RTCP
- Thực hiện định tuyến cuộc gọi
- Ghi lại thông tin chi tiết cuộc gọi để tính cước
- Điều khiển quản lý băng thông
- Đối với MG
• Xác định và câu hình thới gian thực cho các DSP
• Phân bổ kênh DS0
• Truyễn dẫn thoại ( mã hóa, nén, đóng gói)
- Đối với Signaling Gataway , MGC cung cấp
• Các loại SS7
• Các bộ xử lý thời gian
• Cấu hình kết nối

• Mã của nút mạng hay thông tin câu hình
- Đăng kí Gatakeeper
Đặc tính MGC
- Là một CPU đặc hiệu, yêu cầu hệ thống đa xử lý, có khả năng mở rộng theo chiều
ngang
- Cần bộ nhớ lớn hơn để lưu trữ cơ sở dữ liệu. Điều này cũng rất cần thiết cho các
quá trình đa xử lý
- Chủ yếu làm việc với lưu lượng IP, do đó yêu cầu các kết nối tốc độ cao
- Hỗ trợ nhiều loại giao thức
- Độ sắn sàng cao
2.2.3 Signalling Gateway (SG)
Signalling Gateway tạo ra một chiếc cầu giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP
dưới sự điều khiển của MGC. SG làm cho Softwsitch giống như một nút trong mạng báo
hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu
Các chức năng của SG
- Cung cấp một một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu
- Truyền thông tin báo hiệu giữ MGC và SG thông qua mạng IP
- Cung cấp đường truyễn dẫn cho thoại, dữ liêu và các dạng dữ liệu khác.
- Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho các dịch vụ viễn thông
Đặc tính SG
- Là một thiết bị vào ra I/O
- Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin
cấu hinh, các lộ trình,…
- Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập
- Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet
- Yêu cầu độ sẵn sàng cao
2.2.4 Media Server (MS)
Media Server là một thành phần lựa chọn của softswitch, được sử dụng để xử lý
thông tin đặc biệt. Một MS phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất
Các chức năng của MS

- Chức năng voicemail cơ bản
- Hộp thư fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng E-mail hay các bản tin ghi
âm trước
- Khả năng nhận tiếng nói ( nếu có)
- Khả năng hội nghị truyền hình ( video conference)
- Khả năng chuyển thoại sang văn bản
Đặ tính MS
- Là một CPU, có khả năng quản lý lưu lượng bản tin MGCP
- Lưu trữ các phương pháp liên kết với DSP nội bộ hay lân cận
- Cần dung lượng bộ nhớ lớn để lưu trữ các cơ sở dữ liệu, bộ nhớ đệm, thư viện,…
- Dung lượng đĩa tương đối nhỏ
- Quản lý hầu hết lưu lượng IP nếu tất cả các tài nguyên IP được sử dụng xủ lý
thoại
- Sử dụng bus H.110 để tương thích card DSP và MG
- Độ sẵn sàng cao
2.2.5 Application Server
Server đặc tính là một server ở mức độ ứng dụng chứa một loạt 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 Softswitch về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng
Chức năng AS : Feature Server xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông
thường cho hệ thống đa chuyển mạch.
Đặc tính hệ thống
- Nó đặc biệt yêu cầu một CPU tiện tích cao. Điêu này cũng còn phụ thuộc vào các
ưng dụng đặc biệt khác nhau.
- Cần bộ nhớ lơn với đõ trễ thấp
- CPU có khả năng mở rộng để đáp ứng cho việc nâng cấp dịch vụ và lưu lượng
- Đặt một vài cơ sở dữ liệ trong server
- Dung lượng đĩa lớn tùy thuộc vào đặc tính của ứng dụng.
- Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet

2.3. Các giao thức và chuẩn trong mạng NGN
Quá trình báo hiệu là quá trình không thể thiếu trong hoạt động của mạng viễn thông
để giúp các thành phần có thể trao đổi thông tin với nhau. Trong mạng NGN có các giao
thức báo hiệu và điều khiển cơ bản sau : H.323, SIP, SIGTRAN, BICC, MGCP va
Megaco/H.248. Các loại giao thức này có thể được phân chia thành 2 loại
• Các giao thức hàng ngang: H.323, SIP, BICC
• Các giao thức chủ tớ : MGCB, Megaco /H.248
Hình 2.5: Các giao thức bao hiệu tương ứng trên các thiết bị NGN
Sau đây là một số giao thức chính được sử dụng trong mạng NGN
2.3.1. SIP
Giao thức khởi tạo phiên SIP (Sesion Initiation Protocol) là một giao thức điều
khiển thuộc lớp ứng dụng và đã được chuẩn hóa bởi IETF. Nhiệm vụ của nó là thiết lập,
hiệu chỉnh và xóa các phiên làm việc giữa người dùng. Các phiên làm việc có thể là hội
nghị đa phương tiện, cuộc gọi thoại,… Giao thức SIP là giao thức đơn giản hướng văn
bản ( text –base) được sử dụng kết hợp với các chuẩn giao thức IETF như SAP, SDP và
MGCP để cung cấp linh vực rộng hơn cho VoIP.
Cấu trúc của SIP tương tự như cấu trúc của HTTP, nó hoạt động theo cơ chế
Client –Server. Bao gồm các yêu cầu được gởi đến từ người sử dụng SIP client đến SIP
server. Server xử lý các yêu cầu và đáp ứng đến client. Một thông điệp yêu cầu cùng với
các thông điệp đáp ứng tạo nên sự thực thi SIP.
SIP có các chức năng chính sau:
- Xác định vị trí người sử dụng ( User location)