Thiết kế mạng truy nhập NGN của một vùng lưu lượng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ





Đặng Việt Hà

THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP NGN
CỦA MỘT VÙNG LƯU LƯỢNG








LUẬN VĂN THẠC SĨ











HÀ NỘI - 2006

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ





Đặng Việt Hà







THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP NGN
CỦA MỘT VÙNG LƯU LƯỢNG


Ngành: CN Điện tử - Viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc
Mã số: 2.07.00




LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS NGUYỄN CẢNH TUẤN






Hà Nội - 2006

- 1 -
MỤC LỤC
STT
NỘI DUNG
TRANG

Viết tắt
3

Danh mục bảng
6

Danh mục hình vẽ
7

Mở đầu
8

Chương 1: Tổng quan mạng thế hệ sau NGN

1.1
Khái quát chung mạng viễn thông hiện tại - mạng PSTN
10
1.1.1
Đặc điểm mạng viễn thông hiện tại
10
1.1.2
Hạn chế của mạng PSTN
12
1.1.3
Mục tiêu của mạng NGN
13
1.2
Cấu trúc mạng thế hệ sau
17
1.2.1
Đặc điểm của NGN
17
1.2.2
Nguyên tắc tổ chức
19
1.2.3
Cấu trúc mạng NGN
19
1.2.3.1
Cấu trúc vật l‎ý
20
1.2.3.2

Cấu trúc chức năng
20
1.2.3.3
Thành phần thiết bị chính trong mạng NGN
23
1.2.4
Tổ chức mạng thế hệ sau VNPT
26
1.2.4.1
Lớp ứng dụng và dịch vụ
27
1.2.4.2
Lớp điều khiển
27
1.2.4.3
Lớp truyền tải/lõi
28
1.2.4.4
Lớp truy nhập
32
1.2.4.5
Lớp quản lý
33
1.2.5
Kết nối NGN với mạng viễn thông hiện tại
33

Chương 2: Mạng truy nhập NGN

2.1
Tổng quan mạng truy nhập
36
2.1.1
Các vấn đề mạng truy nhập truyền thống
37
2.1.2
Mạng truy nhập ngày nay
37
2.1.3
Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU - T
39
2.1.4
Cấu trúc mạng truy nhập
40
2.1.5
Đặc điểm mạng truy nhập
42
2.2
Công nghệ mạng truy nhập
43

- 2 -
2.2.1
Mạng truy nhập dây cáp đồng
43
2.2.2
Mạng cáp quang lai cáp đồng trục - HFC

48
2.2.3
Mạng truy nhập cáp quang
50
2.2.4
Công nghệ truy nhập vô tuyến
51
2.3
Thiết bị mạng truy nhập
52
2.3.1
Tổng đài phân tán
52
2.3.2
Bộ cung cấp vòng thuê bao số DLC
53
2.3.3
Thiết bị truy nhập IP
56
2.3.4
Thiết bi truy nhập giai đoạn qúa độ lên mạng NGN
57
2.4
Mạng truy nhập NGN của VNPT
59
2.4.1
Mạng truy nhập hiện tại của VNPT
59
2.4.2
Xu hướng mạng truy nhập NGN

59
2.4.3
Xây dựng mạng truy nhập thế hệ mới
61




Chương 3: Tính toán thiết lập mạng truy nhập NGN của
Thành phố Việt Trì


Đặt vấn đề

3.1
Phương pháp tính toán thiết lập mạng truy nhập NGN
63
3.1.1
Thu thập số liệu
64
3.1.2
Dự báo
66
3.1.3
Xác lập cấu trúc mạng truy nhập
69
3.1.4
Tính toán định cỡ mạng truy nhập
71
3.1.5

Lựa chọn thiết bị - Địa điểm lắp đặt
74
3.1.6
Công thức tính dung lượng định cỡ mạng truy nhập
77
3.2
Thiết kế mạng truy nhập NGN cho thành phố Việt Trì
80
3.2.1
Số liệu dự báo của Việt Trì
83
3.2.2
Bản đồ địa lý Việt Trì
86
3.2.3
Xác định cấu trúc truy nhập của Việt Trì
87
3.2.4
Tính toán dung lượng mạng truy nhập Việt Trì
89
3.2.5
Lựa chọn trang thiết bị mạng truy nhập thế hệ sau
92

KẾT LUẬN
96

TÀI LIỆU THAM KHẢO
97

- 7 -

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1
Họ công nghệ
DSL
46
Bảng 3.1
Mật độ thuê bao điện thoại hiện tại của Việt trì………………
84
Bảng 3.2
Kết quả dự báo dịch vụ thoại cố định của thành phố Việt Trì
84
Bảng 3.3
Kết quả dự báo dịch vụ
Internet……………………………….
85
Bảng 3.4
Kết quả dự báo với di động…………………………………
85
Bảng 3.5
Các thông số kỹ thuật cơ bản của 3 loại thiết bị DSLAM…….
94

- 8 -

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1
Cấu trúc theo phần tử thiết
bị……………………
10
Hình 1.2
Cấu trúc theo phần tử chức
năng…………………………
11
Hình 1.3
Xu thế mạng trong tương lai……………………………….
16
Hình 1.4
Cấu trúc chức năng mạng
NGN………………………
21
Hình 1.5
Các thành phần thiết bị phân theo phân
lớp………………
23
Hình 1.6
Cấu hình kết nối kết nối lớp điều khiển và ứng dụng……
27
Hình 1.7
Cấu hình cấp mạng đường trục quốc gia………………
31
Hình 1.8
Cấu hình kết nối NGN- PSTN- Internet ……….………….

34
Hình 2.1
Cấu trúc mạng truy nhập………………………………
36
Hình 2.2
Mạng truy nhập theo ITU…………………………
39
Hình 2.3
Cấu trúc chức năng mạng truy nhập………………………
41
Hình 2.4
Mạng truy nhập cáp đồng
44
Hình 2.5
Sơ đồ kết nối
DSL
45
Hình 2.6
Cấu trúc mạng HFC
48
Hình 2.7
Cấu trúc mạng truy nhập quang
51
Hình 2.8
Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến
52
Hình 2.9
Bộ tập trung đường dây đầu xa
53
Hình 2.10

Thế hệ 1G
DLC
54
Hình 2.11
Thế hệ 2G - UDLC
55
Hình 2.12
Thế hệ 2G - IDLC
55
Hình 2.13
Thế hệ 3G - NG
DLC
56
Hình 2.14
Thiết bị truy nhập IP trong mạng thế hệ
sau
57
Hình 2.15
Cấu trúc mạng truy nhập định hướng thế hệ mới giai đoạn


- 9 -
2001-2010 của VNPT
61
Hình 3.1
Kiến trúc tổng quan mạng IP
69
Hình 3.2
Mối quan hệ giữa mạng IP và mạng
PSTN/ISDN

69
Hình 3.3
Cấu hình mạng truy nhập NGN khả thi
70
Hình 3.4
Sơ đồ phối
cáp
72
Hình 3.5
Sơ đồ tính lưu lượng
ADSL
80
Hình 3.6
Bản đồ địa lý thành phố Việt
trì
86
Hình 3.7
Sơ đồ nguyên lý cấu trúc truy nhập của Việt Trì năm 2010.
89
Hình 3.8
Sơ đồ lưu lượng mạng truy nhập của Việt Trì năm 2010
91
Hình 3.9
Giải pháp cho mạng truy nhập trong thời kỳ quá độ-
Siemens
93
Hình 3.10
Thoại qua đường dây thuê bao số tốc độ cao DSL - Alcatel
93

- 8 -
MỞ ĐẦU
Ngày nay, chúng ta đang chứng kiến những biến động lớn lao về bản chất
lưu lượng truyền tải trên mạng. Lưu lượng phi thoại đang dần lấn lướt lưu lượng
thoại và mạng chuyển mạch gói dang dần thay thế cho mạng chuyển mạch kênh
truyền thống. Nguyên nhân sâu xa chính là do mạng Internet bùng nổ trên toàn
cầu, lưu lượng tăng theo hàm số mũ, số người truy cập Internet ngày càng cao.
Song song với đó là nhu cầu về băng thông rộng và truy nhập di động, nhu cầu
về tích hợp dịch vụ. Tất cả tạo nên những thách thức mới cho nhà khai thác cũng
như nhà cung cấp dịch vụ và thiết bị viễn thông.
Mạng thế hệ sau (Next Generanal Network) ra đời với hạ tầng thông tin
duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, đã tận dụng đầy đủ các công
nghệ tiên tiến đảm bảo cung cấp dịch vụ mới tiện lợi đáp ứng được phần nào
nhu cầu của người sử dụng cũng như nhà cung cấp dịch vụ. NGN với những đặc
điểm nổi bật:
 Dịch vụ mới lợi nhuận mới
 Tiết kiệm chi phí đầu tư
 Dễ dàng tương tác giữa các nhà khai thác
 Có sự phân chia: dịch vụ điều khiển, truyền tải và truy nhập
 Truyền dẫn đơn giản qua TDM, ATM, IP
 Các giao diện mở
Hiện tại, việc chuyển đổi sang mạng NGN của các nước đang trong giai
đoạn đầu nên chưa có giải pháp nào hoàn chỉnh mà tất cả còn đang ở trong giai
đoạn nghiên cứu và tiếp tục phát triển. Bởi vậy, cho đến nay chưa có tài liệu nào
hướng dẫn việc tính toán thiết lập mạng truy nhập trong NGN. Mạng viễn thông
Việt nam với nòng cốt là mạng viễn thông của Tập đoàn BCVT Việt Nam cũng
đang trong bước đầu của lộ trình chuyển đổi tiến tới NGN. Do đó đề tài luận
văn: Thiết kế mạng truy nhập NGN của một vùng lưu lưọng nghiên cứu tổng

thể mạng NGN và tập trung đi sâu nghiên cứu định cỡ mạng truy nhập của một


- 9 -
vùng lưu lượng. Kết quả của luận văn có thể là một phương pháp luận ứng dụng
trong mạng NGN của Tập đoàn trong thời điểm hiện nay.
Nội dung chính của Luận văn chia làm 3 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan mạng thế hệ sau - NGN
Chương 2: Mạng truy nhập NGN
Chương 3: Tính toán thiết lập mạng truy nhập NGN của Thành
phố Việt Trì
Mục tiêu chính của luận văn là xây dựng các bước thiết lập cấu trúc và
phương pháp định cỡ mạng truy nhập NGN của một vùng lưu lượng.

Trước hết, tôi đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới PGS. TS
Nguyễn Cảnh Tuấn, người đã dìu dắt và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm
luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin cám ơn các Thầy, Cô giáo trong trường Đại học Công nghệ - Đại
học Quốc gia Hà Nội đã chỉ bảo và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp
này.
Tôi xin cám ơn các bạn tôi, những người luôn giúp đỡ, động viên tôi trong
suốt quá trình làm luận văn.

HỌC VIÊN
ĐẶNG VIỆT HÀ

- 10 -
Chương 1
TỔNG QUAN MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN
1.1 Khái quát chung mạng viễn thông hiện tại - mạng PSTN

1.1.1 Đặc điểm mạng viễn thông hiện tại
Mạng viễn thông là phương tiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu
thu, có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Mạng viễn thông bao
gồm các thành phần chính như sau:
Phân loại theo các phần tử thiết bị:


Hình 1.1 Cấu trúc theo phần tử thiết bị

Thiết bị đầu cuối: Thiết bị đầu cuối cho mạng thoại truyền thống gồm máy
điện thoại, máy Fax, máy tính, tổng đài PABX.
Tổng đài: Thiết bị chuyển mạch gồm có tổng đài nội hạt và tổng đài quá
giang. Các thuê bao được nối vào tổng đài nội hạt và tổng đài nội hạt được nối
vào tổng đài quá giang.
Truyền dẫn: Thiết bị truyền dẫn dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài,
hay giữa các tổng đài để thực hiện việc truyền đưa các tín hiệu điện. Thiết bị
truyền dẫn chia làm hai loại: thiết bị truyền dẫn phía thuê bao và thiết bị truyền
dẫn cáp quang. Thiết bị truyền dẫn phía thuê bao dùng môi trường thường là cáp

- 11 -
kim loi, tuy nhiờn cú mt s trng hp mụi trng truyn l cỏp quang hoc
vụ tuyn. Cỏc h thng thit b truyn dn trờn mng vin thụng VNPT hin nay
ch yu s dng hai loi cụng ngh l cỏp quang SDH v vi ba PDH.
Phõn loi theo cỏc phn t mng


Hỡnh 1.2 Cu trỳc theo cỏc phn t mng
Mng ng trc: Mng ng trc bao gm cỏc tuyn truyn dn ng
trc v cỏc tng i chuyn tip. Cỏc tng i chuyn tip úng vai trũ nh mt
cng vo ra cỏc tng i ni ht qua nú tham gia vo mng truyn dn ng

trc. Tng i chuyn tip thc hin o cỏc cuc gi ng di v qun lý cc
ng di i vi cỏc tng i ni ht trc thuc. thc hin tớnh cc ngi
ta chia t nc theo cỏc vựng hnh chớnh, cc phớ tiờu chun c t theo
khong cỏch gia cỏc vựng cc
Mng ng trc c phõn cp t 2 n 4 tng chuyn mch tựy theo
ln ca vựng v lu lng ti: quỏ giang quc t, quỏ giang ng di, ni tnh
v ni ht. Mi tng trung tõm chuyn mch c t ti mt vựng qun tr ca
nú. Cỏc tng i cp ng trc c ni vi nhau theo hỡnh li m bo
an ton khi xy ra s c.
Cấp đ-ờng trục
Cấp vùng
(ATM/IP),
các bộ tập
trung ATM
nội vùng bảo
đảm việc
chuyển mạch
cuộc gọi
trong nội
vùng và sang
vùng khác.
Các node
chuyển mạch
ATM + IP nội
vùng đ-ợc
kết nối ở
mức tối
thiểu
155Mb/s lên
cả hai mặt

chuyển mạch
cấp trục
quốc gia qua
các tuyến
truyền dẫn
nội vùng.
Các bộ tập
trung ATM
đ-ợc kết nối
ở mức tối
thiểu
155Mb/s lên
các node
chuyển mạch
ATM/IP nội
vùng và ở
mức tối
thiểu n*E1
với các bộ
truy nhập.
Cấu hình cấp
vùng trong
hình 1


- 12 -
Mạng nội hạt: Mạng nội hạt bao gồm các tổng đài nội hạt, các bộ tập trung
lưu lượng và các đường dây thuê bao, tuyến truyền dẫn trung kế kết nối các tổng
đài nội hạt. Phần kết nối đường dây thuê bao đến tổng đài nội hạt được gọi là
mạng truy nhập

Các cuộc gọi nội hạt sẽ được kết nối qua một hay nhiều tổng đài nội hạt,
các cuộc gọi đường dài được kết nối thông qua tổng đài nội hạt lên các tổng đài
chuyển tiếp của mạng đường dài
1.1.2 Hạn chế của mạng PSTN
Mạng viễn thông hiện nay được thiết kế nhằm mục đích khai thác dịch vụ
thoại là chủ yếu. Do đó, đứng ở góc độ này mạng đã phát triển tới một mức gần
như giới hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết điểm cần khắc phục.
- Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho các nhà khai thác gần như phụ
thuộc hoàn toàn vào các nhà cung cấp tổng đài. Điều này không những
làm giảm sức cạnh tranh cho các nhà khai thác, đặc biệt là những nhà
khai thác nhỏ, mà còn tốn nhiều thời gian và tiền bạc khi muốn nâng cấp
và ứng dụng các phần mềm mới.
- Các tổng đài chuyển mạch kênh đã khai thác hết năng lực và trở nên
lạc hậu đối với nhu cầu của khách hàng.
- Sự bùng nổ lưu lượng thông tin đã khám phá sự kém hiệu quả của
chuyển mạch kênh TDM. Chuyển mạch kênh truyền thống chỉ dùng để
truyền các lưu lượng thoại có thể dự đoán trước, và nó không hỗ trợ lưu
lượng dữ liệu tăng đột biến một cách hiệu quả. Khi lượng dữ liệu tăng
vượt lưu lượng thoại, đặc biệt đối với dịch vụ truy cập Internet quay số
trực tiếp, thường xảy ra nghẽn mạch do nguồn tài nguyên hạn hẹp. Trong
khi đó, chuyển mạch kênh làm lãng phí băng thông khi các mạch đều rỗi
trong một khoảng thời gian mà không có tín hiệu nào được truyền đi.
Thực tế cho thấy hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song
song tồn tại. Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo
dưỡng khác nhau. Như vậy, hệ thống mạng viễn thông hiện tại tồn tại rất nhiều
nhược điểm:

- 13 -
- Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng mà
không thể sử dụng cho các dịch vụ khác. Ví dụ không thể truyền tiếng nói

hoặc hình ảnh qua mạng truyền số liệu, chuyển mạch gói vì độ trễ của
mạng này quá lớn
- Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh
mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền
thông mới trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch
vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau. Mạng hiện tại sẽ rất khó thích nghi với
những đòi hỏi này.
- Kém hiệu quả trong việc khai thác tài nguyên. Tài nguyên sẵn có
trong một mạng không thể chia sẻ cho nhiều nhà khai thác cùng sử dụng,
cùng kinh doanh.
Trước tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai thác
nhận thấy rằng cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ
(tương tự - số, băng hẹp - băng rộng, cơ bản - đa phương tiện,…) để việc quản lý
tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của
mạng hiện nay. Ý tưởng này dẫn đến sự ra đời của mạng thế hệ sauNGN (Next
General Networks)
1.1.3 Mục tiêu của mạng NGN
Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàm số mũ của nhu cầu truyền
dẫn dữ liệu và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng trưởng Internet mạnh mẽ.
Các hệ thống mạng công cộng hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn
lưu lượng thoại, truyền dữ liệu thông tin và video đã được vận chuyển trên các
mạng chồng lấn, tách rời được triển khai để đáp ứng những yêu cầu của chúng.
Do vậy, một sự chuyển đổi sang hệ thống mạng chuyển mạch gói tập trung là
không thể tránh khỏi khi mà dữ liệu thay thế vị trí của thoại và trở thành nguồn
tạo ra lợi nhuận chính. Cùng với sự bùng nổ Internet trên toàn cầu, rất nhiều khả
năng mạng thế hệ mới sẽ dựa trên giao thức IP. Tuy nhiên, thoại vẫn là một dịch
vụ quan trọng và do đó, những thay đổi này dẫn tới yêu cầu truyền thoại chất
lượng cao qua IP.

- 14 -

Những lý do chính dẫn tới sự xuất hiện của mạng thế hệ mới:
Cải thiện chi phí đầu tư
Công nghệ căn bản liên quan đến chuyển mạch kênh truyền thống được
cải tiến chậm trễ và chậm triển khai kết hợp với nền công nghiệp máy tính.
Các chuyển mạch kênh này hiện đang chiếm phần lớn trong cơ sở hạ tầng
PSTN. Tuy nhiên chúng chưa thật sự tối ưu cho mạng truyền số liệu.
Kết quả là ngày càng có nhiều dòng lưu lượng số liệu trên mạng PSTN
đến mạng Internet và sẽ xuất hiện một giải pháp với định hướng số liệu làm
trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạch tương lai, nền tảng dựa trên công
nghệ chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu.
Các giao diện mở tại từng lớp mạng cho phép nhà khai thác lựa chọn
nhà cung cấp có hiệu quả nhất cho từng lớp mạng của họ. Truyền tải dựa trên
gói cho phép phân bổ băng tần linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích
thước cố định cho thoại, nhờ đó giúp các nhà khai thác quản lý mạng dễ dàng
hơn, nâng cấp một cách hiệu quả phần mềm trong các nút điều khiển mạng,
giảm chi phí khai thác hệ thống.
Xu thế đổi mới viễn thông
Khác với khía cạnh kỹ thuật, quá trình giải thể đang ảnh hưởng mạnh mẽ
đến cách thức hoạt động của các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới.
Các luật lệ của chính phủ trên toàn thế giới đã ép buộc các nhà khai thác lớn
phải mở cửa để các công ty mới tham gia thị trường cạnh tranh. Trên quan
điểm chuyển mạch, các nhà cung cấp thay thế phải có khả năng giành được
khách hàng địa phương nhờ đầu tư trực tiếp vào những chặng cuối cùng của
đường cáp đồng. Điều này dẫn đến việc gia tăng cạnh tranh. Các NGN thực
sự phù hợp để hỗ trợ kiến trúc mạng và các mô hình được luật pháp cho phép
khai thác.
Các nguồn doanh thu mới

- 15 -
Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm trọng của doanh thu thoại

và xuất hiện mức tăng doanh thu đột biến do các dịch vụ giá trị gia tăng mang
lại. Kết quả là phần lớn các nhà khai thác truyền thống sẽ phải tái định mức
mô hình kinh doanh của họ dưới ánh sáng của các dự báo này.
Cùng lúc đó, các nhà khai thác mới sẽ tìm kiếm mô hình kinh doanh mới
cho phép họ nắm lấy thị phần, mang lại lợi nhuận cao hơn trên thị trường viễn
thông. Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với
các dịch vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video.
Kỷ nguyên thông tin mới với công nghệ đa phương tiện cùng với xu hướng
toàn cầu hoá trong kinh doanh, mở cửa thị trường viễn thông đã tạo ra sức ép
cạnh tranh ngày càng tăng trên thị trường, tạo ra các yêu cầu với các doanh
nghiệp cung cấp các dịch vụ viễn thông truyền thống: Dịch vụ phải được đa dạng
hoá có giá thành thấp và rút ngắn thời gian đưa dịch vụ mới ra thị trường; Giảm
chi phí khai thác mạng và dịch vụ; Nâng cao hiệu quả đầu tư; Tạo ra những
nguồn doanh thu mới, không phụ thuộc vào các nguồn doanh thu từ các dịch vụ
truyền thống.
Như vậy xây dựng cấu trúc mạng NGN của VNPT phải hướng tới các mục
tiêu cụ thể sau:
- Đáp ứng nhu cầu cung cấp các dịch vụ viễn thông hiện nay và các loại
dịch vụ viễn thông thế hệ mới bao gồm:
+ Các dịch vụ cơ bản
+ Các dịch vụ giá trị gia tăng
+ Các dịch vụ truyền số liệu, Internet và công nghệ thông tin
+ Đa phương tiện
- Mạng có cấu trúc đơn giản:
+ Giảm tối đa số cấp chuyển mạch và chuyển mạch truyền dẫn
+ Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi
phí khai thác và bảo dưỡng
- Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực hoạt động mạnh

- 16 -

+ Tiến tới tích hợp mạng thoại va số liệu trên mạng đường trục băng
rộng
+ Cấu trúc mạng phải có độ linh hoạt cao, đảm bảo an toàn mạng lưới
và chất lượng dịch vụ
- Dễ dàng mở rộng dung lượng, triển khai dịch vụ mới
Việc thay đổi cấu trúc mạng hiện tại được tiến hành từng bước theo điều
kiện thực tế cho phép. Tận dụng tối đa các thiết bị trên mạng ISDN, PSTN hiện
có để phát triển dịch vụ N-ISDN, đáp ứng nhu cầu dịch vụ Internet, các dịch vụ
IP khác, ATM, FR… trên cơ sở nâng cấp các Node mạng hiện có nếu công nghệ
cho phép và giá cả hợp lý hoặc trang bị các node mạng Multiservice mới
- Triển khai và hoàn thiện hệ thống quản lý mạng, quản lý dịch vụ
- Tăng cường khả năng cạnh tranh trong môi trường hội nhập và mở cửa tế
qua ATM/IP Core hoặc chuyển tiếp qua các tổng tài Toll, Tandem lên tổng đài
Gateway.
Mạng viễn thông thế hệ sau(Next Generation Network - 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 bắt nguồn từ sự tiến bộ của công nghệ thông tin và
các ưu điểm của công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn quang
băng rộng. Công nghệ mạng mới đáp ứng đầy đủ được các yêu cầu kinh doanh
kể trên, vì vậy chuyển dần mạng hiện tại sang mạng thế hệ sau (Next Generation
Network - NGN) sử dụng công nghệ chuyển mạch gói là một nhu cầu tất yếu.







HiÖn t¹i

T-¬ng lai
Mobile
radio
network
IP -
Network
Interne
t
Telephone
network

- 17 -




Hình 1.3 Xu hướng mạng trong tương lai

Để thỏa mãn yêu cầu trên cần phải:
- Tổ chức mạng theo lớp chức năng
- Tách chức năng dịch vụ và điều khiển ra khỏi tổng đài
Định nghĩa mạng thế hệ sau NGN
Mạng viễn thông thế hệ sau có nhiều tên gọi hay các định nghĩa khác nhau
như [7]:
- Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau)
- Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng
hội tụ)
- Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong
mạng)
- Mạng nhiều lớp (mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức

năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong
mạng TDM).
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 nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào
cho mạng NGN.
Như vậy, có thể xem mạng thông tin thế hệ sau là sự tích hợp mạng PSTN
(chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM) với mạng chuyển mạch gói (dựa trên kỹ thuật
IP/ATM). NGN có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời
cũng có thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ

- 18 -
gánh nặng của PSTN.
1.2 Cấu trúc mạng thế hệ sau
1.2.1 Đặc điểm của NGN [6]
Mạng NGN có những đặc điểm chính:
Nền tảng là hệ thống mạng mở.
- Các tổng đài truyền thống chia thành các phần tử 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 làm cho mạng viễn thông vốn có 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 nối thông giữa các mạng có cấu hình
khác nhau.
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
Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng,

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.
Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một số giao thức
thống nhất: SIP-T, BICC, H232, M6CP, MeGaCo
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”.

- 19 -
Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông
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 ở thế
bất lợi so với các chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và
cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. 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
Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày
càng tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.
1.2.2 Nguyên tắc tổ chức [2]
Hiện tại mạng viễn thông của VNPT được tổ chức quản lý khai thác theo
địa bàn hành chính, mỗi vùng ứng với mỗi Tỉnh/Thành phố ngoại trừ Hà nội và
TP. Hồ Chí Minh, Hải phòng, Đà nẵng có mật độ lưu lượng khá lớn, trong khi

một số tỉnh thành còn lại với số thuê bao ít và lưu lượng thấp vẫn hình thành
mạng riêng theo địa bàn hành chính. Vì vậy, nếu xét ở góc độ kinh tế thì cách tổ
chức khai thác, cung cấp dịch vụ như vậy khá cồng kềnh và có nhiều điểm bất
cập gây lãng phí.
Để đáp ứng các mục tiêu đề ra, đặc biệt là nhằm nâng cao hiệu quả khai
thác mạng hiện nay, đảm bảo hiệu quả đầu tư công nghệ mới NGN và tăng
cường khả năng cạnh tranh, mạng viễn thông VNPT cần tổ chức lại hợp lý.
Việc tổ chức mạng cần dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lý và nhu
cấu phát triển dịch vụ, không tổ chức theo địa bàn hành chính mà tổ chức theo
vùng lưu lượng. Mạng viễn thông của VNPT sẽ được tổ chức thành 5 vùng lưu
lượng:
- Vùng lưu lượng 1: các tỉnh phía Bắc từ Hà Giang đến Hà tĩnh ( trừ
các Tỉnh/Thành phố thuộc khu vực 2)
- Vùng lưu lượng 2: Vùng Hà nội (bao gồm Hà nội và một số tỉnh lân
cận)

- 20 -
- Vùng lưu lượng 3: Toàn bộ thuê bao thuộc 15 tỉnh miền Trung và
Tây Nguyên từ Quảng Bình đến tỉnh Lâm đồng
- Vùng lưu lượng 4: Vùng TP.Hồ Chí Minh (bao gồm TP.Hồ Chí
Minh và một số tỉnh lân cận)
- Vùng lưu lượng 5: Các Tỉnh/Thành phố Nam bộ và đồng bằng sông
Cửu Long (trừ các tỉnh vùng 4)
1.2.3 Cấu trúc mạng NGN
Cho đến nay, mạng thế hệ sau vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa có
một khuyến nghị chính thức nào của Liên minh Viễn thông thế giới ITU về cấu
trúc của nó. Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra mô hình cấu trúc mạng thế hệ
mới như Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC Bên cạnh việc đưa
ra nhiều mô hình cấu trúc mạng NGN khác nhau và kèm theo là các giải pháp
mạng cũng như những sản phẩm thiết bị mới khác nhau. Các hãng đưa ra các mô

hình cấu trúc tương đối rõ ràng và các giải pháp mạng khá cụ thể là Alcatel,
Siemens, Ericsions.
Nhìn chung các mô hình này, xét về cấu trúc mạng đều có đặc điểm giống
nhau là phân chia theo lớp chức năng mà không phân chia theo cấp mạng. Có thể
xem xét cấu trúc NGN trên hai khía cạnh:
- Cấu trúc vật l‎ý
- Cấu trúc chức năng
1.2.3.1 Cấu trúc vật l‎ý
Xét về khía cạnh này mạng viễn thông được phân làm 2 lớp:
- Lớp lõi/truyền tải
- Lớp truy nhập
Lớp lõi/ truyền tải bao gồm các hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch:
 Các tuyến truyền dẫn liên vùng, các tuyến truyền dẫn trung kế
kết nối các vùng chuyển mạch
 Các chuyển mạch cổng quốc tế, các chuyển mạch chuyển tiếp
liên vùng, các chuyển mạch vùng
Lớp truy nhập bao gồm:

- 21 -
 Truy nhập hữu tuyến: các hệ thống truy nhập cáp đồng, cáp
quang
 Truy nhập vô tuyến: thông tin di động, viba, truy nhập vô
tuyến cố định
1.2.3.2 Cấu trúc chức năng
Cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung là bao gồm 5 lớp chức năng sau:
- Lớp ứng dụng (Application Layer)
- Lớp truy nhập (Access Layer)
- Lớp chuyển tải (Media Layer)
- Lớp điều khiển (Control Layer)
- Lớp quản lý (Management Layer)

Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay đang rất phức tạp với nhiều loại
giao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của hãng là vấn đề đang được
các nhà khai thác quan tâm.
a- Lớp truy nhập và lớp chuyển tải: giống như mô tả trong cấu trúc vật lý.
b- Lớp điều khiển
Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt từ

Líp ®iÒu khiÓn (Control)
Líp truyÒn t¶i (Transport/Core)
Líp truy nhËp (Access)
Líp qu¶n lý
Líp øng dông (Application)
H×nh 1.4. CÊu tróc chøc n¨ng m¹ng NGN


- 22 -
đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào.
Cụ thể, lớp điều khiển thực hiện:

- Định tuyến lưu lượng giữa các khối chuyển mạch.
- Thiết lập yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng,
điều khiển sắp xếp nhãn (label mapping) giữa các giao diện cổng.
- Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối (hay
mỗi luồng) và thực hiện giám sát điều khiển để đảm bảo QoS.
- Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối với lớp
media. Thống kê và ghi lại các thông số về chi tiết cuộc gọi, đồng thời
thực hiện các cảnh báo.
- Thu nhận thông tin báo hiệu từ các cổng và chuyển thông tin này đến
các thành phần thích hợp trong lớp điều khiển.
- Quản lý và bảo dưỡng hoạt động của các tuyến kết nối thuộc phạm vi
điều khiển. Thiết lập và quản lý hoạt động của các luồng yêu cầu đối với
chức năng dịch vụ trong mạng. Báo hiệu với các thành phần ngang cấp.
Các chức năng quản lý, chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp
điều khiển. Nhờ các 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.
c- Lớp ứng dụng
Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều
mức độ. Một số loại dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc thực hiện điều khiển logic
của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ
được điều khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống. Lớp ứng dụng
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.
Một số ví dụ về các loại ứng dụng dịch vụ được đưa ra sau đây:
- Các dịch vụ thoại
- Các dịch vụ thông tin và nội dung
- VPN cho thoại và số liệu

- 23 -

- Video theo yêu cầu
- Nhóm các dịch vụ đa phương tiện
- Thương mại điện tử
- Các trò chơi trên mạng thời gian thực.
- …
d- Lớp quản lý
Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ lớp kết nối cho đến
lớp ứng dụng. Tại lớp quản lý, người ta có thể triển khai kế hoạch 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. Do mạng NGN sẽ dựa trên các
giao diện mở và cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ trong một mạng đơn, cho
nên mạng quản lý phải làm việc trong một môi trường đa nhà đầu tư, đa nhà khai
thác, đa dịch vụ.
Lớp quản lý có chức năng sau:
- Quản lý dịch vụ
- Quản lý kinh doanh
- Quản lý mạng
- Quản lý phần tử mạng
1.2.3.3 Thành phần thiết bị chính trong mạng NGN
Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần quan tâm,
nhưng ở đây ta chỉ đề cập những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến
của NGN so với mạng viễn thông truyền thống. Cụ thể là :
 Media Gateway (MG): thuộc lớp truy nhập
 Media Gateway Controller (MGC - Call Agent - Softswitch): thuộc
lớp điều khiển
 Signaling Gateway (SG): thuộc lớp điều khiển
 Media Server (MS): thuộc lớp điều khiển
 Application Server (Feature Server): thuộc lớp ứng dụng

- 24 -


Hình 1.5 Các thành phần thiết bị theo phân lớp

Media Gateway
Media Gateway cung cấp phương tiện để kết nối mạng PSTN (chuyển
mạch kênh) với mạng NGN (chuyển mạch gói); truyền tải thông tin thoại, dữ
liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng 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 người ta sử dụng một bộ xử lý 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 lặng, mã
hóa, tái tạo tín hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF,…
Media Gateway còn có các tên gọi khác là Resident Gateway, Trunk
Gateway, Access Gateway.
Các chức năng của một Media Gateway:
o Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time
Protocol).
o Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số
(DSP - Digital Signal Processing) dưới sự điều khiển của Media
Gateway Controller (MGC). Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho
dịch vụ này.
Líp truyÒn
t¶i

- 25 -
o Quản lý tài nguyên và kết nối T1.
o Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP.
o Có phần mềm Media Gateway dự phòng.

o Cho phép khả năng mở rộng Media Gateway về: cổng
(ports), cards, các nút mà không làm thay đổi các thành phần khác.
Media Gateway Controller (MGC)
MGC là đơn vị chức năng chính của lớp điều khiển, trong đó bộ não là
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 MGC
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. MGC còn được gọi là Call Agent do chức năng điều
khiển các bản tin .
Các chức năng của Media Gateway Controller
o Quản lý cuộc gọi
o Các giao thức thiết lập cuộc gọi thoại : H.323, SIP
o Giao thức điều khiển truyền thông : MGCP, Megaco, H.248
o Quản lý lớp dịch vụ và chất lượng dịch vụ
o Giao thức quản lý SS7 : SIGTRAN (SS7 over IP)
o Xử lý báo hiệu SS7
o Quản lý các bản tin liên quan QoS như RTCP
o Thực hiện định tuyến cuộc gọi
o Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR-
Call Detail Record)
o Điều khiển quản lý băng thông
Signalling Gateway (SG)
Signaling Gateway tạo ra một chiếc cầu giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng
IP dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). SG làm cho
Softswitch giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG