Quản trị mạng IP luận văn ths công gnghệ thông tin 1 01 10 pdf

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Vũ Trường Giang

QUẢN TRỊ MẠNG IP

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hà nội, 11/2006


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Vũ Trường Giang

QUẢN TRỊ MẠNG IP
Ngành: Công nghệ thông tin
Mã số: 1.01.10

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Người hướng dẫn khoa học :
PGS. TS. Nguyễn Văn Tam

Hà nội, 2006


1
Thuật ngữ và kỹ hiệu viết tắt ____________________________________________________ 3

MỞ ĐẦU____________________________________________________________________ 6
Chương 1
1.1

Mạng viễn thông hiện tại ở Việt Nam ___________________________________________8
Khái niệm mạng viễn thông _________________________________________________________ 8
Đặc điểm ________________________________________________________________________ 9

1.1.1
1.1.2

1.2

TỔNG QUAN MẠNG VIỄN THƠNG THẾ HỆ SAU ____________________ 8

Mạng viễn thơng thế hệ mới NGN (Next Generation Network) _____________________11

1.2.1
Khái niệm[1] ____________________________________________________________________ 11
1.2.2
Đặc điểm và động cơ phát triển mạng thế hệ mớ [1]i _____________________________________ 12
1.2.3
Chiến lược tiến hóa[1] ____________________________________________________________ 15
1.2.4
Cấu trúc mạng NGN[1]____________________________________________________________ 23
1.2.4.1
Mơ hình phân lớp chức năng mạng NGN _________________________________________ 24
1.2.4.2
Phân tích __________________________________________________________________ 25

Chương 2

CƠNG NGHỆ IP ________________________________________________ 33

2.1

Giới thiệu chung ___________________________________________________________33

2.2

Kiến trúc mạng ____________________________________________________________33

2.2.1
Giới thiệu chung _________________________________________________________________ 33
2.2.2
Giao thức liên mạng IP ____________________________________________________________ 34
2.2.2.1
Địa chỉ IP[2,3] ______________________________________________________________ 34
2.2.2.2
Cấu trúc gói số liệu[2,3] ______________________________________________________ 36
2.2.2.3
Phân mảnh và hợp nhất phân mảnh của các gói IP[2,3] ______________________________ 37
2.2.2.4
Định tuyến IP[2,3] ___________________________________________________________ 39

2.3

Một số giao thức điều khiển __________________________________________________41

2.3.1

2.3.2
2.3.3

2.4

ICMP[2,3] ______________________________________________________________________ 41
ARP[2,3] _______________________________________________________________________ 42
RARP[2,3] _____________________________________________________________________ 42

Giao thức TCP _____________________________________________________________43

2.4.1
Cấu trúc gói số liệu TCP[2,3] _______________________________________________________ 43
2.4.2
Thiết lập và kết thúc kết nối TCP ____________________________________________________ 44
2.4.2.1
Thiết lập kết nối[3] __________________________________________________________ 44
2.4.2.2
Kết thúc kết nối[3]___________________________________________________________ 45
2.4.3
Điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn __________________________________________ 46
2.4.3.1
Cơ chế cửa sổ động[2,3] ______________________________________________________ 46
2.4.3.2
Cơ chế phát lại thích nghi[3] ___________________________________________________ 46
2.4.3.3
Cơ chế điều khiển tắc nghẽn số liệu _____________________________________________ 47

2.5

Giao thức UDP[2,3] _________________________________________________________47

2.6

Giao thức kết nối điểm điểm PPP [2,3] _________________________________________48
Thiết lập kết nối PPP[3] ___________________________________________________________ 49
Kiểm tra quyền truy nhập[3] ________________________________________________________ 50
Cấu trúc gói số liệu[2,3] ___________________________________________________________ 51
Kiểm tra chất lượng đường kết nối[3] ________________________________________________ 51

2.6.1
2.6.2
2.6.3
2.6.4

Chương 3
3.1

GIAO THỨC SNMP _____________________________________________ 52

Giao thức quản lý mạng đơn giản SNMP _______________________________________52

3.1.1
Lịch sử giao thức SNMP[4] ________________________________________________________ 52
3.1.2
Vài nét về giao thức SNMP[4] ______________________________________________________ 53
3.1.3
Các thành phần cơ bản của SNMP[4] _________________________________________________ 56
3.1.4
Các lệnh cơ bản[5] _______________________________________________________________ 57

3.1.5
Cơ sở thông tin quản lý của SNMP (MIB)[4] ___________________________________________ 59
3.1.6
Cấu trúc thông tin quản lý (SMI)[4] __________________________________________________ 62
3.1.6.1
Kiểu dữ liệu ASN.1 __________________________________________________________ 62
3.1.6.2
Kiểu dữ liệu đặc thù _________________________________________________________ 62
3.1.6.3
Bảng SNMP MIB ___________________________________________________________ 63
3.1.7
Khn dạng gói tin SNMP[4] _______________________________________________________ 65


2
3.2

Thiết kế và Xây dựng chương trình cho giao thức SNMP __________________________67

3.2.1
Thiết kế Modul cho giao thức _______________________________________________________ 67
3.2.1.1
Mơ hình luồng dữ liệu ________________________________________________________ 67
3.2.1.2
Lưu đồ hoạt động ___________________________________________________________ 67
3.2.1.3
Thiết kế lớp đối tượng[5] _____________________________________________________ 70
3.2.1.4
Mơ hình phát triển ___________________________________________________________ 73
3.2.2

Vận hành hệ thống _______________________________________________________________ 76

Chương 4

ỨNG DỤNG GIAO THỨC SNMP TRONG QUẢN TRỊ MẠNG __________ 79

4.1

Ứng dụng trong mạng IP hiện tại _____________________________________________79

4.2

Xu thế quản trị trong mạng NGN[7] ___________________________________________87

4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.2.5

Chất lượng dịch vụ của mạng thế hệ sau ______________________________________________ 87
Quản trị mạng trên cơ sở chính sách __________________________________________________ 87
Quản trị mạng theo chính sách đối với các thiết bị IP truyền thống __________________________ 89
Thực thi phương thức _____________________________________________________________ 89
Mô hình thử nghiệm đối với hệ thống VoIP trong mạng thế hệ sau __________________________ 91

KẾT LUẬN _________________________________________________________________ 92
Tài liệu tham khảo ___________________________________________________________ 93
Phụ lục ____________________________________________________________________ 94

3

Thuật ngữ và kỹ hiệu viết tắt
THUẬT NGỮ, VIẾT TẮT

MÔ TẢ Ý NGHĨA

AG

Access Gateway

AGW

Access Gateway

API

Application Program Interface

ARP

Address Resolution Protocol

AS

Application Server

ASN.1

Abstract Syntax Notation One - Ngôn ngữ ký pháp
cú pháp trừu t-ỵng

BSC

Base Station Controller

BTS

Base Transfer Station

CATV

Community Antenna Television

CBQ

Class-based Queuing

CHAP

Challenge Handshake Authentication Protocol

COPS

Common Open Policy Service

DBS
DiffServ

Direct Broadcast System
Differentiated Service

DWDM

Công nghệ ghép kênh bước sóng quang

FS

Feature Server

GSM

Global System for Mobile Telecom

HLR

Home Location Register

HDLC

High-Level Data Link Control

ICMP

Internet Control Message Protocol

IN

Intelligent Network

ISDN

Integrated Service Digital Network

ITU

Lieân minh Viễn thông thế giới

LAN

Local Area Network

LCP

Link Control Protocol

LDAP

Lightweight Directory Access Protocol

MG

Media Gateway


4
MIB

Management Information Base

MPLS

Multi-Protocol Label Switching

MS

Mobile Subscriber

MSF

MutiService Switching Forum

MTU

Maximum Transmit Unit

NGN

Next Generation Network

NCP

Network Control Protocol

NMSs

Network Management Systems

PAP

(Password Authentication Protocol

PBNM

Policy-base Network Management

PDP

Policy Decision Points

PDU

Protocol Data Unit

PEP

Policy Enforcement Points

PPP

Point-to-Point Protocol

PoP

Point of Presence

POTS

Plain Old Telephone Service

PDH/SONET

công nghệ vi ba

PSDN

Public Switching Data Network

PSTN

Public Switched Telephone System

QoS

Quality of Service

RARP

Reverse Address Resolution Protocol

RED

Random Early Discard

RG

Residental gateway

RPT

Resilient Packet Transport

RGW

Residental Gateway

RSVP

Resource ReSerVation Protocol

SDH/SONET

công nghệ quang

SEN

Service Excution Node

SGMP

Giao thøc ®iỊu khiển cổng đơn giản Simple
Gateway Management Protocol

SGW

Signaling Gateway


5

SMI

Structure of Management Information

SNMP

Simple Network Management Protocol

UDP

User Datagram Protocol

VLR

Visitor Location Register

VPN

Virtual Private Network

WFQ

Weighted Far Queuing

WG

Wireless Gateway

TGW

Trunk Access

TG

Trunking Gateway

TCP/IP

Transmission Control Protocol/Internet Protocol


6

MỞ ĐẦU
Công nghệ Mạng và Viễn thông trên thế giới nói chung, đặc biệt tại Việt Nam nói riêng đang
chuẩn bị bước sang 1 giai đoạn phát triển hoàn toàn mới, với những bước đột phá mang tính
quyết định trong việc xây dựng kiến trúc và hạ tầng công nghệ nhằm cải tiến, hồn thiện mơ hình
mạng viễn thơng tổng thể, làm nền tảng phát triển cho 1 nền Công nghệ Mạng và Viễn thông hội
tụ đa dịch vụ, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của Xã hội hiện đại đang ngày 1 đòi hỏi gắt gao và cấp
thiết. Cùng với định hướng phát triển hạ tầng kiến trúc, mơ hình quản trị mạng cho tồn bộ hệ
thống Cơng nghệ Mạng và Viễn thơng nói chung cũng được đặt ra, nhằm đa dạng hóa và nâng
cao các tính năng trong tác nghiệp điều hành, giám sát hệ thống.
Trong khuôn khổ Luận văn này, tôi xin đề cập đến các vấn đề trong định hướng Công nghệ Mạng
và Viễn thông tương lai ở nước ta, nền tảng kiến trúc của hệ thống quản trị mạng IP và giao thức
hỗ trợ quản trị SNMP phục vụ cho các Hệ quản trị mạng hiện tại và tương lai. Nội dung Luận
văn được chia làm 6 phần.
Phần I giới thiệu tổng quan về mơ hình mạng thế hệ sau NGN (Next Generation Network). Miêu
tả 1 bức tranh tổng thể về mơ hình kiến trúc của mạng NGN, là 1 định hướng phát triển và quy
hoạch mạng viễn thông của nước ta trong tương lai. Từ đó đánh giá được tầm quan trong của
cơng nghệ IP trong lĩnh vực viễn thông ở những giai đoạn phát triển tiếp theo tại Việt Nam cũng

như trên thế giới.
Phần II trình bày kiến trúc và nguyên tắc hoạt động nền tảng của công nghệ IP, các kết nối và
giao thức sử dụng để vận hành cũng như quản trị và bảo vệ mạng Internet/Intranet.
Phần III trình bày kết cấu hoạt động và cấu trúc điều khiển của giao thức SNMP, một trong
những giao thức quan trọng nhất trong quản trị của công nghệ mạng IP. Mô tả phân tích thiết kế
xây dựng giao thức trên nền tảng ngơn ngữ lập trình cấp cao và cách thức vận hành giao thức vừa
được xây dựng.
Phần IV với nền tảng kiến trúc SNMP đã được trình bày ở phần III, phần IV sẽ trình bày ứng
dụng của giao thức SNMP trong thức tế quản trị của các đơn vị cung cấp dịch vụ viễn thông tại
Việt Nam và trên thế giới. Đống thời khẳng định tầm quan trọng và ý nghĩa của giao thức SNMP
trong hệ thống mạng thế hệ sau NGN.


7

Phần cuối cùng đánh giá kết luận tổng thể cho toàn bộ tài liệu Luận văn
Tài liệu Luận văn được xây dựng cùng với sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Tam hiện
đang công tác tại Viện công nghệ thông tin Quốc gia và các Giảng viên đã giảng dạy và đào tạo
lớp cao học K10T3 ngành Công nghệ thông tin của trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc
gia Hà nội.
Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy giáo, đồng nghiệp và các bạn nghiên cứu,
tìm hiểu các lĩnh vực liên quan để hồn thiện đầy đủ hơn đề tài này.


8

Chương 1

TỔNG QUAN MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU

1.1

Mạng viễn thơng hiện tại ở Việt Nam

1.1.1

Khái niệm mạng viễn thơng
Mạng viễn thông là phương tiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu. Mạng có

nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Mạng viễn thông bao gồm các thành phần
chính: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối.

Hình 1.1 Các thành phần chính của mạng viễn thông
 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. Nhờ các thiết bị
chuyển mạch mà đường truyền dẫn được dùng chung và mạng có thể được sử dụng một cách
kinh tế.
 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 kim loại, tuy nhiên có một số trường hợp môi trường truyền là
cáp quang hoặc vô tuyến.
 Môi trường truyền bao gồm truyền hữu tuyến và vô tuyến. Truyền hữu tuyến bao gồm cáp
kim loại, cáp quang. Truyền vô tuyến bao gồm vi ba, vệ tinh. Thiết bị đầu cuối cho mạng
thoại truyền thống gồm máy điện thoại, máy Fax, máy tính, tổng đài PABX.


9

Đặc điểm

1.1.2

Các mạng viễn thông hiện tại 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.
 Mạng Telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đã được mã hoá bằng 5 bit (mã
Baudot). Tốc độ truyền rất thấp (từ 75 tới 300 bit/s)
 Mạng điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POTS (Plain Old Telephone Service): ở đây
thông tin tiếng nói được số hóa và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công
cộng PSTN.
 Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu giữa các
máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên
các giao thức X.21.
 Các tín hiệu truyền hình có thể được truyền theo ba cách: truyền bằng sóng vô tuyến,
truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp CATV (Community Antenna Television) bằng cáp
đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh, hay còn gọi là truyền hình trực tiếp DBS (Direct
Broadcast System).
 Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông qua mạng cục bộ
LAN (Local Area Network) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet, Token Bus và Token Ring.
Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục
đích khác. Ví dụ ta không thể truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X.25 vì trễ qua
mạng này quá lớn.
“Quá khứ là bàn đạp của tương lai”. Do vậy trước khi tìm hiểu mạng viễn thông thế
hệ mới NGN, chúng ta cần rút kinh nghiệm từ lịch sử phát triển của các mạng hiện tại mà
tiêu biểu là:
 Xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di
động và mạng truyền số liệu.
 Xét về góc độ kỹ thuật bao gồm các mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng truy
nhập, mạng báo hiệu và mạng đồng bộ.

 PSTN (Public Switching Telephone Network) là mạng chuyển mạch thoại công cộng.
PSTN phục vụ thoại và bao gồm hai loại tổng đài: tổng đài nội hạt (cấp 5), và tổng đài


10
tandem (tổng đài quá giang nội hạt, cấp 4). Tổng đài tandem được nối vào các tổng đài Toll
để giảm mức phân cấp. Phương pháp nâng cấp các tandem là bổ sung cho mỗi nút một ATM
core. Các ATM core sẽ cung cấp dịch vụ băng rộng cho thuê bao, đồng thời hợp nhất các
mạng số liệu hiện nay vào mạng chung ISDN. Các tổng đài cấp 4 và cấp 5 là các tổng đài
loại lớn. Các tổng đài này có kiến trúc tập trung, cấu trúc phần mềm và phần cứng độc
quyền.


ISDN (Integrated 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 và xây dựng giao tiếp người sử
dụng – mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn các kết nối ISDN cung cấp nhiều ứng dụng
khác nhau bao gồm các kết nối chuyển mạch và không chuyển mạch. Các kết nối chuyển
mạch của ISDN bao gồm nhiều chuyển mạch thực, chuyển mạch gói và sự kết hợp của
chúng. Các dịch vụ mới phải tương hợp với các kết nối chuyển mạch số 64 kbit/s. ISDN phải
chứa sự thông minh để cung cấp cho các dịch vụ, bảo dưỡng và các chức năng quản lý mạng,
tuy nhiên tính thông minh này có thể không đủ để cho một vài dịch vụ mới và cần được tăng
cường từ mạng hoặc từ sự thông minh thích ứng trong các thiết bị đầu cuối của người sử dụng.
Sử dụng kiến trúc phân lớp làm đặc trưng của truy xuất ISDN. Truy xuất của người sử dụng
đến nguồn ISDN có thể khác nhau tùy thuộc vào dịch vụ yêu cầu và tình trạng ISDN của
từng quốc gia. Cần thấy rằng ISDN được sử dụng với nhiều cấu hình khác nhau tùy theo hiện
trạng mạng viễn thông của từng quốc gia.
 PSDN (Public Switching Data Network) là mạng chuyển mạch số liệu công cộng. PSDN
chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu. Mạng 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).


Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom) là mạng cung cấp dịch vụ

thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường truy nhập vô tuyến. Mạng này chuyển mạch dựa
trên công nghệ ghép kênh phân thời gian và công nghệ ghép kênh phân tần số. Các thành
phần cơ bản của mạng này là: BSC (Base Station Controller), BTS (Base Transfer Station),
HLR (Home Location Register), VLR ( Visitor Location Register) vaø MS ( Mobile
Subscriber).


11
Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ thu được lợi nhuận phần lớn từ các dịch vụ như
leased line, Frame Relay, ATM, và các dịch vụ kết nối cơ bản. Tuy nhiên xu hướng giảm lợi
nhuận từ các dịch vụ này bắt buộc các nhà khai thác phải tìm dịch vụ mới dựa trên IP để đảm
bảo lợi nhuận lâu dài. VPN là một hướng đi của các nhà khai thác. Các dịch vụ dựa trên nền
IP cung cấp kết nối giữa một nhóm các user xuyên qua mạng hạ tầng công cộng. VPN có thể
đáp ứng các nhu cầu của khách hàng bằng các kết nối dạng any-to-any, các lớp đa dịch vụ,
các dịch vụ giá thành quản lý thấp, riêng tư, tích hợp xuyên suốt cùng với các mạng
Intranet/Extranet. Một nhóm các user trong Intranet và Extranet có thể hoạt động thông qua
mạng có định tuyến IP. Các mạng riêng ảo có chi phí vận hành thấp hơn hẳn so với mạng
riêng trên phương tiện quản lý, băng thông và dung lượng. Hiểu một cách đơn giản, VPN là
một mạng mở rộng tự quản như một sự lựa chọn cơ sở hạ tầng của mạng WAN. VPN có thể
liên kết các user thuộc một nhóm kín hay giữa các nhóm khác nhau. VPN được định nghóa
bằng một chế độ quản lý. Các thuê bao VPN có thể di chuyển đến một kết nối mềm dẻo trải
dài từ mạng cục bộ đến mạng hoàn chỉnh. Các thuê bao này có thể dùng trong cùng (Intranet)
hoặc khác (Extranet) tổ chức.
Tuy nhiên cần lưu ý rằng hiện nay mạng PSTN/ISDN vẫn đang là mạng cung cấp các
dịch vụ dữ liệu.

Mạng viễn thơng thế hệ mới NGN (Next Generation

1.2
Network)
1.2.1

Khái niệm[1]

Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như:
- 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 chuyển mạch kênh).
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


12
vẫn chưa có một định nghóa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó định nghóa 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 là sự tích hợp mạng thoại PSTN, chủ
yếu dựa trên kỹ thuật chuyển mạch kênh, 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 nặêng 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 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.

1.2.2

Đặc điểm và động cơ phát triển mạng thế hệ mớ [1]i

Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:
1 Nền tảng là hệ thống mạng mở.
- 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.


13
2 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.
3

Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.

Mng 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.
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.


14



Hình 1.2 Topo mạng thế hệ sau
Động cơ xuất hiện mạng thế hệ mới:

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. 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.


15
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. Xuyên suốt quá trình được
gọi là “mạch vòng nội hạt không trọn gói”, 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 dặm 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

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.

1.2.3

Chiến lược tiến hóa[1]
Trong nhiều năm gần đây, nền công nghiệp Viễn thông vẫn đang trăn trở về vấn đề

phát triển công nghệ căn bản nào và dùng mạng gì để hỗ trợ các nhà khai thác trong bối cảnh
luật viễn thông đang thay đổi nhanh chóng, cạnh tranh ngày càng gia tăng mạnh mẽ. Khái
niệm mạng thế hệ mới (hay còn gọi là mạng thế hệ tiếp theo - NGN) ra đời cùng với việc tái
kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm đưa ra nhiều dịch vụ


16
mới, mang lại nguồn thu mới, góp phần giảm chi phí khai thác và đầu tư ban đầu cho các nhà
kinh doanh.
Một chiến lược để phát triển nhịp nhàng từ mạng hiện tại sang kiến trúc mạng mới là
rất quan trọng nhằm giảm thiểu yêu cầu đầu tư trong giai đoạn chuyển tiếp, trong khi sớm tận
dụng được những phẩm chất của mạng NGN. Tuy nhiên bất kỳ bước đi nào trong tiến trình
chuyển tiếp này cũng cần tạo điều kiện dễ dàng hơn cho mạng để rốt cuộc vẫn phát triển
sang kiến trúc NGN dựa trên chuyển mạch gói. Bất cứ giải pháp nào được chọn lựa thì các hệ
thống chuyển mạch truyền thống cũng sẽ phải tồn tại bên cạnh các phần tử mạng công nghệ
mới trong nhiều năm tới.
Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau :
- Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú, đa dạng, đa dịch
vụ, đa phương tiện.
- Mạng có cấu trúc đơn giản.
- Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí khai thác và bảo
dưỡng.
- Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới.
-

Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh.
Việc tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lý và nhu cầu phát triển

dịch vụ, không tổ chức theo địa bàn hành chính mà tổ chức theo vùng mạng hay vùng lưu
lượng.
Ở đây, chủ yếu chúng ta xem xét quá trình tiến hóa về cấu trúc từ mạng hiện có lên cấu trúc
mạng NGN.


17

Hình 1.3 Nhu cầu tiến hóa mạng
Như hình vẽ, chúng ta nhận thấy mạng viễn thông hiện tại gồm nhiều mạng riêng lẻ kết hợp
lại với nhau thành một mạng “hỗn tạp”, chỉ được xây dựng ở cấp quốc gia, nhằm đáp ứng
được nhiều loại dịch vụ khác nhau. Xét đến mạng Internet, đó là một mạng đơn lớn, có tính
chất toàn cầu, thường được đề cập theo một loạt các giao thức truyền dẫn hơn là theo một
kiến trúc đặc trưng. Internet hiện tại không hỗ trợ QoS cũng như các dịch vụ có tính thời gian
thực ( như thoại truyền thống).
Do đó, việc xây dựng mạng thế hệ mới NGN cần tuân theo các chỉ tiêu :
1. NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dịch vụ của mạng Internet và của mạng hiện
hành.
2. Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dịch vụ qua nhiều nhà cung cấp khác nhau. Mỗi
nhà cung cấp mạng hay dịch vụ là một thực thể riêng lẻ với mục tiêu kinh doanh và cung cấp
dịch vụ khác nhau, và có thể sử dụng những kỹ thuật và giao thức khác nhau. Một vài dịch vụ
có thể chỉ do một nhà cung cấp dịch vụ đưa ra, nhưng tất cả các dịch vụ đều phải được truyền
qua mạng một cách thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối.
3.

Mạng tương lai phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối (hay còn gọi là cuộc gọi), thiết lập đường

truyền trong suốt thời gian chuyển giao, cả cho hữu tuyến cũng như vô tuyến. Vì vậy, mạng

18
NGN sẽ tiến hóa lên từ mạng truyền dẫn hiện tại (phát triển thêm chuyển mạch gói) và từ
mạng Internet công cộng ( hỗ trợ thêm chất lượng dịch vụ QoS).
Để thực hiện việc chuyển dịch một cách thuận lợi từ mạng viễn thông hiện có sang
mạng thế hệ mới, việc chuyển dịch phải phân ra làm ba mức (ở hai lớp : kết nối và chuyển
mạch)
Trước hết là chuyển dịch ở lớp truy nhập và truyền dẫn. Hai lớp này bao gồm lớp vật
lý, lớp 2 và lớp 3 nếu chọn công nghệ IP làm nền cho mạng thế hệ mới. Trong đó :
 Công nghệ ghép kênh bước sóng quang DWDM sẽ chiếm lónh ở lớp vật lý IP/MPLS
làm nền cho lớp 3
 Công nghệ ở lớp 2 phải thỏa mãn:
• Càng đơn giản càng tốt
• Tối ưu trong truyền tải gói dữ liệu
• Khả năng giám sát chất lượng, giám sát lỗi và bảo vệ, khôi phục mạng khi có sự cố
phải tiêu chuẩn hơn của công nghệ quang (SDH/SONET) và vi ba (PDH/SONET).
 Hiện tại công nghệ RPT (Resilient Packet Transport) đang phát triển nhằm đáp ứng
các chỉ tiêu này.
Xây dựng mạng truy nhập băng rộng (như ADSL, LAN, modem cáp,…) để có thể cung
cấp phương thức truy nhập băng rộng hướng đến phân nhóm cho thuê bao, cho phép truy
nhập với tốc độ cao hơn. Hiện nay, việc xây dựng mạng con thông minh đang được triển khai
một cách toàn diện, điều đó cũng có nghóa là việc chuyển dịch sang mạng NGN đã bắt đầu.
Thứ hai là chuyển dịch mạng đường dài (mạng truyền dẫn). Sử dụng cổng mạng trung
kế tích hợp hoặc độc lập, chuyển đến mạng IP hoặc ATM, rồi sử dụng chuyển mạch mềm để
điều khiển luồng và cung cấp dịch vụ. Sử dụng phương thức này có thể giải quyết vấn đề tắt
nghẽn trong chuyển mạch kênh.


19

Hình 1.4 Sự hội tụ giữa các mạng
So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai :


20

Cùng với sự tiến hóa ở lớp truy nhập và truyền dẫn, chức năng chuyển mạch của tổng đài ở
lớp điều khiển được thay thế bằng một phần mềm chuyển mạch thông minh gọi là Softswitch
(hay Call Agent) :


21

Thứ ba là mạng chuyển dịch mạng nội hạt. Tổng đài điện thoại có rất nhiều giá máy
và nhiều dữ liệu dịch vụ thoại nội hạt, không chỉ đầu tư lớn mà việc cải tạo cũng sẽ rất khó
khăn. Có thể dùng thiết bị tổng hợp truy nhập băng rộng, có dung lượng lớn, thay thế giá máy
thuê bao hiện có, dùng cổng mạng truy nhập tốc độ cao đến mạng IP, nhằm nâng cấp chuyển
mạch mềm và bộ phục vụ ứng dụng, bảo đảm cho dịch vụ thoại nội hạt và dịch vụ IP.
Từ những phân tích trên, chúng ta xây dựng sự tiến hóa bằng sơ đồ lớp chức năng của
các mạng :


Mạng hiện tại :


22

Hỡnh 1.5 Mô hình logic mạng hiện tại
Maùng trong tửụng lai gan:

Hỡnh 1.6 Mô hình logic mạng t-ơng lai gÇn


Mạng tương lai:


23

Hỡnh 1.7 Mô hình logic mạng t-ơng lai

1.2.4

Cu trỳc mng NGN[1]
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 kèmtheo 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 nết nối (Access + Transport/ Core)
- 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.