Thiết lập mạng lõi NGN cho mạng viễn thông Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ





LƯU QUANG CHƯƠNG




THIẾT LẬP MẠNG LỖI NGN CHO MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM







LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội- 2006

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ








THIẾT LẬP MẠNG LỖI NGN CHO MẠNG VIỄN THÔNG
VIỆT NAM





Luậm Văn Thạch Sỹ : Kỹ Thuật Điện Tử-Viễn Thông
Mã số: 2.07.00

Người Hướng Dẫn :PGS

TS: Nguyễn





Hà Nội- 2006
1


MỤC LỤC
Danh mục các hình vẽ……………………………………………………………03
Danh mục các từ viết tắt…………………………………………………………04
Mở đầu…………… ………………………………………………………… ….09
Chương 1. Tổng quan mạng Viễn thông thế hệ mới (NGN) 12
1.1. Một số nhược điểm của mạng Viễn thông hiện tại 12
1.1.1. Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông 12
1.1.2. Khó khăn cho việc hợp nhất mạng 13
1.1.3. Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ mới, thiếu tính mềm dẻo 13
1.1.4. Đầu tư cho mạng PSTN lớn, không linh hoạt trong việc mở rộng hệ thống.
Vốn đầu tư tập trung tại các trung tâm chuyển mạch 13
1.1.5. Giới hạn trong phát triển mạng 14
1.1.6. Không đáp ứng được nhu cầu của các dịch vụ dữ liệu 14
1.1.7. Khó khăn cho các nhà cung cấp dịch vụ và vận hành: 15
1.2. KháI niệm mạng Viễn thông thế hệ mới (NGN) 16

1.3. Đặc điểm của mạng NGN 17
1.4. Cấu trúc của NGN 18
Chương 2. Cấu trúc mạng NGN của Việt Nam 32
2.1. Nguyên tắc tổ chức mạng NGN của VNPT 32
2.1.1. Mục tiêu 32
2.1.2. Cấu trúc mạng 33
2.1.3. Lựa chọn công nghệ và tổ chức mạng 35
2.2. Lộ trình chuyển đổi 46
2.2.1. Giai đoạn 2001-2005 46
2.2.2. Giai đoạn 2006-2010 51
2.3. Mạng đường trục NGN của VNPT 54
2.3.1. Cấu trúc mạng truyền dẫn đường trục hiện tại 54
2.3.2. Định hướng xây dựng tuyến truyền dẫn đường trục quốc gia tiến tới NGN
54
2


Chương 3. Tính toán thiết lập mạng đường trục 58
3.1. Dự báo nhu cầu dịch vụ Viễn thông 58
3.1.1. Mở đầu 58
3.1.2. Dự báo nhu cầu dịch vụ thoại: 59
3.1.3. Dự báo nhu cầu dịch vụ phi thoại: 62
3.1.4. Dự báonhu cầu dịch vụ Internet: 65
3.1.5. MetroNet: 68
3.1.6. Kết luận: 71
3.2. Dự báo ma trận lưu lượng: 71
3.2.1. Khái niệm về lưu lượng, công thức tính lưu lượng: 71
3.2.2. Ma trận lưu lượng: 73
3.2.3. Các bước dự báo lưu lượng 74
3.2.4. Phương pháp dự báo đã được áp dụng cho mạng Viễn thông Việt Nam: 75

3.3. Tính số kênh đường trục 88
3.3.1. Tính số luồng xen/rẽ cho các vùng lưu lượng 88
3.3.2. Thiết kế mạng truyền dẫn đường trục 89
3.4. áp dụng kết quả cho mạng đường trục NGN của VNPT năm 2010 90
Kết luận
Tài liệu tham khảo









3


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1 - Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ)
20
Hình 2 - Các thực thể chức năng trong NGN
25
Hình 3 - Chức năng của Media Gateway Controller
26
Hình 4 - Lớp điều khiển và ứng dụng mạng NGN
37
Hình 5 - Mạng chuyển tải trong cấu trúc mạng NGN
42

Hình 6 - Kết nối NGN-PSTN
46
Hình 7 - Cấu hình mạng truyền dẫn tổng thể
55
Hình 8 - Các yếu tố chính tác động đến nhu cầu dịch vụ Viễn thông
59
Hình 9 - Đường cong xu thế phát triển máy điện thoại
62
Hình 10 - Nguyên lý kết nối Internet bằng ADSL
66
Hình 11 - Dải phổ của dịch vụ ADSL
67
Hình 12 - Ưu điểm vượt trội về tốc độ của MetroNet
69
Hình 13 - Số luồng xen rẽ tại các tổng đài ATM/IP (năm 2010)
90

4



DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
Tiếng Anh
Nghĩa tiếng Việt
ABR
Available Bite Rate
Tốc độ bit khả dụng
ADM
Add-Drop Multiplexer

Bộ xen rẽ
ADPCM
Adaptive Difference Pulse Code
Modulation
Điều chế xung mã vi sai tự thích
nghi
ADSL
Asymmetric Digital Subscriber
Line
Đường thuê bao số không đối
xứng
AIN
Access Intelligent Network
Mạng thông minh truy nhập
AMF
Asian Multimedia Forum
Diễn đàn đa phương tiện châu á
AN
Access Node
Nút truy nhập
API
Application Programming
Interface
Giao diện lập trình ứng dụng
ATM
Asynchronous Transfer Mode
Phương thức truyền không đồng
bộ
B-ISDN
Broadband - Intergrated Service

Digital Network
ISDN băng rộng
BSC
Base Station Controler
Bộ điều khiển trạm gốc
BTS
Base Transceiver Station
Trạm thu phát gốc
CATV
Cable Television
Truyền hình cáp
CBR
Constant Bit Rate
Tốc độ bit không đổi
CDMA
Code Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
CDN
Cable Data Network
Mạng dữ liệu cáp
CL
Connectionless Oriented
Phi kết nối
CLP
Cell Lost Priority
Mức ưu tiên mất tế bào
CO
Connection Oriented
Kết nối định hướng
CoS

Class of Service
Lớp dịch vụ
CPE
Customer Premise Equipment
Thiết bị đầu cuối thuê bao
5


DN
Digital Network
Mạng số
DPE
Distributed Processing
Environment
Môi trường xử lý phân tán
DSL
Digital Subscriber Line
Đường dây thuê bao số
DWDM
Density Wavelength Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo bước
sóng dày đặc
DXC
Digital Cross Connection
Kết nối chéo số
EDFA
Erbium Doped Fiber Amplifier
Bộ khuếch đại sợi quang pha
Erbium

EDGE
Enhanced Data Rates for Global
Evolution
Tốc độ dữ liệu nâng cao đối với
tiến trình toàn cầu
ETSI
European Telecommunications
Standards Institute
Viện chuẩn hoá viễn thông châu
Âu
FR
Frame Relay
Công nghệ Frame Relay
FTTB
Fiber to the Building
Cáp quang đến toà nhà
FTTC
Fiber to the Curb
Cáp quang đến khu dân cư
FTTH
Fiber to the Home
Cáp quang đến nhà
GFC
General Flow Control
Điều khiển luồng chung
GII
Global Information Infrastructure
Cấu trúc hạ tầng thông tin toàn
cầu
GSM

Global System for Mobile
Communications
Hệ thống thông tin di động toàn
cầu
HEC
Header Error Check
Kiểm tra lỗi tiêu đề
HLR
Home Location Register
Bộ đăng kí thường trú
IETF
Internet Engineering Task Force
Tổ chức nghiên cứu và phát triển
tiêu chuẩn Internet
IN
Intelligent Network
Mạng thông minh
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
IP CDN
IP Cable Data Network
IP trên mạng chuyển tải cáp
6


IPoATM
IP over ATM
IP trên ATM
IPoS

IP over SDH
IP trên SDH
ISC
International Softwitch
Consortium
Hiệp hội chuyển mạch mềm quốc
tế
ISDN
Intergrated Service Digital
Network
Mạng số liên kết đa dịch vụ
ITU
International Telecommunication
Union
Hiệp hội viễn thông quốc tế
LAN
Local Area Network
Mạng cục bộ
LAS
Local Access Switch
Tổng đài truy nhập nội hạt
LDP
Label Distribution Protocol
Giao thức phân phối nhãn
LE
Local Exchange
Tổng đài nội hạt
LSR
Label Switching Router
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn

MAN
Metropolitan Area network
Mạng diện rộng
MG
Media Gateway (MGW)
Cổng thiết bị
MGC
Media Gateway Controller
Bộ điều khiển MG
MGCP
Media Gateway Control Protocol
Giao thức điều khiển MG
MPLS
Multi Protocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MS
Mobile Subscriber
Thuê bao di động
MSF
Multiservice Switching Forum
Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ
MTU
Max Transfer Unit
Đơn vị chuyển giao cực đại
NE
Network Element
Phần tử mạng
NGN
Next Generation Network
Mạng thế hệ sau

NIC
Network Interface Card
Card giao diện mạng
NMC
Network Management Center
Trung tâm quản lý mạng
NNI
Network to Network Interface
Giao diện mạng - mạng
OADM
Optical ADM
Bộ ghép kênh xen/rẽ quang
ODXC
Optical DXC
Bộ nối chéo quang
OMC
Operation and Maintenance
Trung tâm vận hành và bảo
7


Center
dưỡng
ONU
Optical Network Unit
Thiết bị mạng quang
OSPF
Open Shortest Path First
Định tuyến theo đường đi ngắn
nhất

OTDM
Optical Time Diision Multiplex
Ghép kênh quang theo thời gian
OTN
Optical Transport Network
Mạng chuyển tải quang
OXC
Optical Cross-Connect
Bộ nối chéo quang
PBX
Private Branch Exchange
Tổng đài cơ quan, Tổng đài
nhánh
PDH
Plesiochronous Digital Hierachy
Phân cấp số cận đồng bộ
PNNI
Private Network - Network
Interface
Giao diện mạng cá nhân- mạng
PON
Passsive Optic Network
Mạng quang thụ động
POTS
Plain Old Telephone Service
Dịch vụ thoại thông thường
PSDN
Public Switching Data Network
Mạng dữ liệu chuyển mạch công
cộng

PSTN
Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại chyển mạch công
cộng
PT
Payload Type
Kiểu tải tin
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
R
Repeater
Bộ lặp
RAS
Remote Access Server
Server truy nhập từ xa
SCP
Service Control Point
Điểm điều khiển dịch vụ
SDH
Synchronous Digital Hierachy
Phân cấp số đồng bộ
SNMP
Simple Network Management
Protocol
Giao thức quản lý mạng đơn giản
SONET
Synchronous Optical Network
Mạng quang đồng bộ

SS7
Signaling System No 7
Hệ thống báo hiệu số 7
SVC
Switched Virtual Connection
Kết nối chuyển mạch ảo
8


TCP
Transmission Control Protocol
Giao thức điều khiển chuyển tải
TDM
Time Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo thời
gian
TINA
Telecommunication Information
Networking Architecture
Hiệp hội nghiên cứu cấu trúc
mạng thông tin viễn thông
TMN
Telecommunication Management
Network
Mạng quản lý viễn thông
UBR
Unspecified Bite Rate
Tốc độ bít không xác định
UDP
User Datagram Protocol

Giao thức sử dụng Datagram
UMS
Unfield Message Service
Dịch vụ bản tin không cấu trúc
trường
UNI
User Network Interface
Giao diện người dùng - mạng
VBR
Variable Bit Rate
Tốc độ bít thay đổi
VC
Vitual Channel
Kênh ảo
VCC
Vitual Channel Connection
Kết nối kênh ảo
VCI
Vitual Chanel Identifier
Nhận dạng kênh ảo
VDSL
Very high bit rate DSL
Đường thuê bao số tốc độ rất cao
VLR
Visitor Location Register
Bộ đăng kí tạm trú
VoATM
Voice over ATM
Voice qua ATM
VoIP

Voice over IP
Voice qua IP
VP
Vitual Path
Đường dẫn ảo
VPC
Vitual Path Connection
Kết nối đường ảo
VPI
Vitual Path Identifier
Nhận dạng đường dẫn ảo
VPN
Virtual Private Network
Mạng riêng ảo
WAN
Wide Area Network
Mạng diện rộng
WDM
Wavelength Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo bước
sóng
WLL
Wireless Local Loop
Mạch vòng vô tuyến nội hạt
WS
Work Station
Trạm làm việc
9

10


MỞ ĐẦU
Cùng với tốc độ phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực Công nghệ Viễn thông
và Công nghệ thông tin, nhu cầu của khách hàng về các loại hình dịch vụ Viễn
thông tăng mạnh cả về số lượng cũng như chất lượng. Mạng lưới viễn thông hiện
tại cần thiết phải được thay thế bằng mạng thế hệ mới NGN, mạng phải thích
ứng với mạng hiện hữu và đáp ứng được đòi hỏi phát triển trong tương lai.
Một sự khác biệt lớn giữa mạng hiện tại và mạng NGN đó là: các nút mạng
trong NGN được xác định chủ yếu theo các vùng lưu lượng. Trong đó VNPT đã
xác định theo 5 vùng lưu lượng: Miền Bắc, Hà Nội, Miền Trung, Thành phố Hồ
Chí Minh và Miền Nam. Để thực hiện truyền tải lưu lượng giữa 5 vùng lưu
lượng cần thiết lập mạng lõi bao gồm các tổng đài lõi MPLS hoặc ATM/IP kết
nối với thiết bị truyền dẫn đường trục để tạo ra mạng truyền tải đảm bảo về mặt
kỹ thuật công nghệ và đạt hiệu quả kinh tế cao.
Nội dung chính của luận văn tốt nghiệp sẽ đưa ra phương pháp luận và kết
quả tính toán lưu lượng để xác định kích cỡ mạng lõi của VNPT năm 2010.
Thiết lập mạng lõi NGN của Việt Nam cần giải quyết các nội dung sau:
1. Xác định cấu hình mạng NGN: đã được xác định là 5 tổng đài lõi [2]
2. Định cỡ mạng lõi: bao gồm định cỡ đường truyền dẫn và các nút chuyển
mạch lõi. Sau khi đã định cỡ mạng truyền dẫn đường trục, kích cỡ các nút
chuyển mạch lõi cũng đã được xác định tương ứng. Vì vậy nhiệm vụ chính của
đề tài là Thiết lập mạng lõi NGN cho mạng Viễn thông Việt Nam được tập chung
vào định cỡ mạng đường trục năm 2010. Nội dung của luận văn bao gồm các
phần chính như sau:

Chương 1: Tổng quan mạng Viễn thông thế hệ mới
Chương 2: Cấu trúc mạng NGN của Việt Nam
Chương 3: Tính toán thiết lập mạng đường trục
11


Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn
tận tình của thầy PGS.TS Nguyễn Cảnh Tuấn - và các thầy cô trường Đại học
Công nghệ đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.
12


CH¦¥NG 1. TỔNG QUAN MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI
(NGN)
1.1. Một số nhược điểm của mạng Viễn thông hiện tại
Dựa trên nền tảng công nghệ TDM và hệ thống báo hiệu số 7 mạng Viễn
thông hiện tại vẫn có khả năng cung cấp tốt các dịch vụ viễn thông bình thường
như thoại hay Fax với chất lượng khá ổn định, tuy nhiên do đòi hỏi nhu cầu của
khách hàng ngày càng tăng làm bộc lộ những hạn chế không thể khắc phục được
của mạng hiện tại.
Ngày nay thị trường viễn thông trong nước và thế giới đang ở trong cuộc
cạnh tranh quyết liệt do việc xóa bỏ độc quyền nhà nước mở cửa tự do cho tất cả
các thành phần kinh tế. Các nhà cung cấp dịch vụ đang phải đứng trước sức ép
giảm giá thành đồng thời tăng chất lượng dịch vụ. Sự xuất hiện dịch vụ Internet
và sự phát triển bùng nổ của nó dẫn đến những sự thay đổi đột biến về cơ sở
mạng buộc các nhà cung cấp dịch vụ phải xây dựng mạng lưới có tính đột phá
nhằm đáp ứng nhu cầu của khach hàng. Một số hạn chế của mạng hiện tại cần
đươc khác phục.
1.1.1. Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông
Mạng PSTN dựa trên công nghệ TDM trong đó đường truyền được phân

chia thành các khung cố định là 125 s. Mỗi khung được chia thành các khe thời
gian (Timeslot). Kênh cơ sở được tính tương đương với một khe thời gian tức là
64 kbit/s. Điều này dẫn đến một số bất lợi, ví dụ như đối với nhiều loại dịch vụ
đòi hỏi băng thông thấp hơn thì cũng không được, hay như đối với các dịch vụ
có nhu cầu băng thông thay đổi thì TDM cũng không thể đáp ứng được. Cuộc
gọi TDM được phân bổ lượng băng thông cố định (N x 64 kbit/s) và các khe thời
gian này được chiếm cố định trong suốt thời gian diễn ra kết nối dẫn đến lãng
phí băng thông. Chuyển mạch gói quản lý băng thông mềm dẻo theo nhu cầu
dịch vụ cho nên rất tiết kiệm băng thông. [7]
13


1.1.2. Khó khăn cho việc hợp nhất mạng
Mạng ngày nay cung cấp các loại dịch vụ viễn thông khác nhau như thoại,
dữ liệu hay video trên các mạng tách biệt nhau. Mỗi mạng lại yêu cầu phương
pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Đặc biệt mỗi mạng chỉ
truyền được các dịch vụ độc lập riêng. Tài nguyên sẵn có trong một mạng không
thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng. Nỗ lực tổ hợp tất cả các mạng này
thành một mạng duy nhất được thực hiện từ những năm 80 với mô hình mạng
ISDN băng hẹp vẫn dựa trên nền công nghệ TDM, xong cũng gặp phải một số
khó khăn như tốc độ thấp, thiết bị mạng cồng kềnh, phức tạp, ý tưởng mạng
ISDN băng rộng dựa trên nền công nghệ ATM được đưa ra có vẻ như quá đắt đỏ
đối với người tiêu dùng. Vả lại ATM cũng không linh hoạt khi hoạt động ở tốc
độ thấp.
1.1.3. Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ mới, thiếu tính mềm dẻo
Trong mạng PSTN, toàn bộ phần “thông minh” của mạng đều tập trung ở
các tổng đài. Một dịch vụ mới được triển khai bắt đầu từ tổng đài đến đến sự
thay đổi phần mềm đôi khi cả phần cứng của tổng đài, điều này rất phức tạp và
tốn kém. Nhu cầu khách hàng không ngừng tăng, nhiều loại dịch vụ mới không
thể thực hiện trên nền mạng TDM. 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 trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc
độ truyền khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy mạng hiện tại sẽ rất khó thích nghi
với những đòi hỏi này.
1.1.4. Đầu tư cho mạng PSTN lớn, không linh hoạt trong việc mở rộng hệ
thống. Vốn đầu tư tập trung tại các trung tâm chuyển mạch
Thực tế đầu tư cho các thiết mạng PSTN rất lớn (so với mạng IP). Các tổng
đài thường rất đắt, cần phải đầu tư cả cục. Chi phí nhân công cho việc vận hành,
bảo dưỡng mạng rất cao. Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành. Các
chức năng phần cứng và phần mềm cũng tập trung tại các tổng đài nên phức tạp
14


khi thay đổi. Mạng có nhiều cấp gây phức tạp trong việc phối hợp hệ thống báo
hiệu, đồng bộ và việc triển khai dịch vụ mới. Phức tạp trong việc thiết lập Trung
tâm quản lý mạng, hệ thống tính cước, chăm sóc khách hàng v.v Mặt khác,
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.
1.1.5. Giới hạn trong phát triển mạng
Các tổng đài chuyển mạch nội hạt đều sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh,
trong đó các kênh thoại đều có tốc độ 64 kbit/s. Quá trình báo hiệu và điều khiển
cuộc gọi liên hệ chặt chẽ với cơ cấu chuyển mạch.
Ngày nay, những lợi ích về mặt kinh tế của thoại gói đang thúc đẩy sự phát
triển của cả mạng truy nhập và mạng đường trục từ chuyển mạch kênh sang gói.
Và bởi vì thoại gói đang dần được chấp nhận rộng rãi trong cả mạng truy nhập
và mạng đường trục, các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt truyền thống đóng
vai trò cầu nối của cả hai mạng gói này. Việc chuyển đổi gói sang kênh phải
được thực hiện tại cả hai đầu vào ra của chuyển mạch kênh, làm phát sinh những
chi phí phụ không mong muốn và tăng thêm trễ truyền dẫn cho thông tin, đặc

biệt ảnh hưởng tới những thông tin nhạy cảm với trễ đường truyền như tín hiệu
thoại.
Nếu tồn tại một giải pháp mà trong đó các tổng đài nội hạt có thể cung cấp
dịch vụ thoại và các dịch vụ tuỳ chọn khác ngay trên thiết bị chuyển mạch gói, thì
sẽ không phải thực hiện các chuyển đổi không cần thiết nữa. Điều này mang lại lợi
ích kép là làm giảm chi phí và tăng chất lượng dịch vụ (giảm trễ đường truyền), và
đó cũng là một bước quan trọng tiến gần tới cái đích cuối cùng, mạng NGN.
1.1.6. Không đáp ứng được nhu cầu của các dịch vụ dữ liệu
Ngày nay dịch vụ Internet phát triển với tốc độ chóng mặt, lưu lượng
Internet tăng với cấp số nhân theo từng năm và triển vọng sẽ còn tăng mạnh vào
những năm sau. Trong khi lưu lượng thoại cố định dường như có xu hướng bão
15


hòa thậm chí giảm ở một số nước phát triển. Trên thế giới cũng như ử Việt Nam,
Internet đã thâm nhập vào mọi góc cạnh của đời sống xã hội với các mục đích đa
dạng như: đào tạo từ xa, y tế từ xa, chính phủ điện tử hay tin học hóa xã hội vv
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.
Hiện tại dịch vụ Internet phát triển nhanh đến chóng mặt tại Nhật Bản.
Trong xã hội “thông tin tri thức”, dường như mọi hoạt động đều có liên quan tới
Internet như học tập, nghiên cứu khoa học và vui chơi giải trí, dịch vụ đa phương
tiện tăng mạnh đòi hỏi lượng băng thông lớn. Nhu cầu về dịch vụ IP VPN cũng
rất lớn. Nhiều dịch vụ giá trị gia tăng dựa trên mạng Internet xuất hiện thúc đẩy
nhu cầu truy cập mạng tăng lên.
1.1.7. Khó khăn cho các nhà cung cấp dịch vụ và vận hành:

- 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. Các chuyển mạch Class5 đang tồn tại làm
hạn chế khả năng sáng tạo và triển khai các dịch vụ mới, từ đó dẫn đến việc làm
giảm lợi nhuận của các nhà khai thác.
Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai
thác nhận thấy rằng sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN” là chắc chắn
xảy ra. Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương
16


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
1.2. Khái niệm mạng viễn thông thế hệ mới (NGN)
Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn:
- 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 cung 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 khái niệm cụ thể và chính xác nào cho mạng
NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết mọi chi
tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề

cập đến NGN.
Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch
gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin thế hệ mới (NGN) ra đời là
mạng có cơ sở 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.
Như vậy, có thể xem mạng thông tin thế hệ mới ở gia đoạn quá độ là sự tích
hợp mạng thoại PSTN, chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói,
dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN
đồng thời cũng có thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể
giảm nhẹ gánh nặng của PSTN.
Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà
còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di
động. Vấn đề chủ đạo ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá
17


trình hội tụ này. Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử
dụng cho một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương
tiện, phần lớn trong đó là không được trù liệu khi xây dựng các hệ thống mạng hiện
nay.
1.3. Đặc điểm của mạng NGN
Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:
1. Nền tảng là hệ thống mạng mở.
2. Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập
với mạng lưới.
3. Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.
4. 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.
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 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. Tiếp đến, mạng NGN là mạng dịch vụ
thúc đẩy, với đặc điểm của:
- 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
18


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.
Bên cạnh đó, NGN là mạng chuyển mạch gói, 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 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.
1.4. Cấu trúc của NGN [7]
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 từ các mô hình này, cấu trúc mạng mới có
đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng sau :
- Lớp truy nhập (Access + Transport/ Core)
19


- Lớp trung gian hay lớp truyền thông (Media)
- Lớp điều khiển (Control)
- Lớp quản lý (Management)
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. Tuy nhiên phổ biến có các lớp sau đây
Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN:
- Lớp truy nhập (Access layer);
- Lớp truyền tải ( Transport layer);
- Lớp điều khiển (Control layer);

- Lớp ứng dụng (Application layer);
- Lớp quản lý (Management layer).
Trong môi trường phát triển cạnh tranh thì sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh
doanh trong lớp ứng dụng dịch vụ.


















Líp qu¶n lý
Líp ®iÒu khiÓn (Control Layer)
Líp chuyÓn t¶i (Transport/Core)
Líp truy nhËp (Access)

Líp øng dông/dÞch vô
(Application/service)
20

H×nh 1 - Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ)
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 lẻ,
các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn.
Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch của PSTN thực
chất là đã được tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch. Bây giờ, sự thông
minh ấy nằm trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (softswitch) cũng
được gọi là một bộ điều khiển cổng truyền thông (Media Gateway Controller) hoặc
là một tác nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai trò phần tử điều khiển trong kiến
trúc mạng mới. Các giao diện mở hướng tới các ứng dụng mạng thông minh (IN-
Intelligent Network) và các server ứng dụng mới tạo điều kiện dễ dàng cho việc
nhanh chóng cung cấp dịch vụ và đảm bảo đưa ra thị trường trong thời gian ngắn.
Tại lớp truyền thông, các cổng được đưa vào sử dụng để làm thích ứng thoại
và các phương tiện khác với mạng chuyển mạch gói. Các media gateway này được
sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng (RGW- Residental
Gateway), với các mạng truy nhập (AGW-Access Gateway) hoặc với mạng PSTN
(TGW- Trunk Access). Các server phương tiện đặc biệt rất nhiều chức năng khác
nhau, chẳng hạn như cung cấp các âm quay số hoặc thông báo. Ngoài ra, chúng còn
có các chức năng tiên tiến hơn như : trả lời bằng tiếng nói tương tác và biến đổi văn
bản sang tiếng nói hoặc tiếng nói sang văn bản.
Các giao diện mở của kiến trúc mới này cho phép các dịch vụ mới được giới
thiệu nhanh chóng. Đồng thời chúng cũng tạo thuận tiện cho việc giới thiệu các
phương thức kinh doanh mới bằng cách chia tách chuỗi giá trị truyền thống hiện tại
thành nhiều dịch vụ có thể do các hãng khác nhau cung cấp.
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 tải. Các giao diện mở có
sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới được đưa vào

21


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.
1.4.1.1. Lớp truy nhập
- Hữu tuyến : Cáp đồng, xDSL hiện đang sử dụng. Tuy nhiên trong tương lai
truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ dần dần chiếm
ưu thế và thị trường xDSL, modem cáp dần dần thu hẹp lại
- Vô tuyến : thông tin di động - công nghệ GSM hoặc CDMA, truy nhập vô
tuyến cố định, vệ tinh.
 Thành phần:
- Phần truy nhập gồm các thiết bị truy nhập đóng vai trò giao diện để kết nối
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.
- Thuê bao có thể sử dụng mọi kỹ thuật truy nhập (tương tự, số, TDM, ATM,
IP,…) để truy nhập vào mạng dịch vụ NGN.
 Chức năng:
- Như tên gọi, lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và
mạng đường trục ( thuộc lớp truyền dẫn) qua cổng giao tiếp MGW thích hợp.
- Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối chuẩn và không chuẩn
như các thiết bị truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội
bộ PBX, điện thoại POTS, điện thoại số ISDN, di động vô tuyến, di động vệ
tinh, vô tuyến cố định, VoDSL, VoIP, …
1.4.1.2. Lớp truyền tải
a) Truyền dẫn:
- Lớp vật lý : Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh bước sóng quang
DWDM sẽ được sử dụng.
- Truyền dẫn trên mạng lõi (core network) dựa vào kỹ thuật gói cho tất cả các

dịch vụ với chất lượng dịch vụ QoS tùy yêu cầu cho từng loại dịch vụ.
22


- ATM hay IP/MPLS có thể được sử dụng làm nền cho truyền dẫn trên mạng
lõi để đảm bảo QoS.
b)) Chuyển mạch:
- Các nút chuyển mạch/ Router (IP/ATM hay IP/MPLS dựa trên kỹ thuật
truyền tải chính là IP hay IP/ATM.
- Có các hệ thống chuyển mạch, hệ thống định tuyến cuộc gọi.
- Lớp truyền tải trong cấu trúc mạng NGN 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. Nó có khả năng lưu trữ lại các sự kiện
xảy ra trên mạng (kích thước gói, tốc độ gói, độ trì hoãn, tỷ lệ mất gói và
Jitter cho phép,… đối với mạng chuyển mạch gói; băng thông, độ trì hoãn
đối với mạng chuyển mạch kênh TDM).
1.4.1.3. Lớp điều khiển
 Thành phần:
- Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là
Softswitch còn gọi là Media Gateway Controller hay Call Agent được kết nối
với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP như :
SGW ( Signaling Gateway), MS (Media Sever), FS (Feature Server).
- Theo MSF (MutiService Switching Forum), lớp điều khiển cần được tổ chức
theo kiểu module và có thể bao gồm một số bộ điều khiển độc lập. Ví dụ có
các bộ điều khiển riêng cho các dịch vụ: thoại / báo hiệu số 7, ATM / SVC,
IP/MPLS, …

 Chức năng:
Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt từ

đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào. Cụ thể, lớp điều
khiển thực hiện:
23


- 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.
1.4.1.4. Lớp ứng dụng
 Thành phần:
Lớp ứng dụng gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service Excution Node),
thực chất là các server dịch vụ cung cấp các 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 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 mà các nhà cung cấp dịch
vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các dịch vụ mạng.