DSpace at VNU: Thiết kế mạng truy nhập NGN của một vùng lưu lượng

Đại học quốc gia hà nội
Tr-ờng đại học công nghệ

Đặng Việt Hà

thiết kế mạng truy nhập NGN
của một vùng l-u l-ợng

Luận văn thạc sĩ

Hà Nội - 2006
Đại học quốc gia hà nội
Tr-ờng đại học công nghệ


Đặng Việt Hà

thiết kế mạng truy nhập NGN
của một vùng l-u l-ợng
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

Ng-ời h-ớng dẫn khoa học
Pgs.ts nguyễn cảnh tuấn

Hà Nội 2006
Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi không trùng lặp với các đề tài khóa
tr-ớc. Nội dung luận văn không sao chép của bất kỳ luận văn nào. Nếu có gì gian
lận tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm.


Mở đầu
Ngày nay, chúng ta đang chứng kiến những biến động lớn lao về bản chất
l-u l-ợng truyền tải trên mạng. L-u l-ợng phi thoại đang dần lấn l-ớt l-u l-ợng
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,
l-u l-ợng tăng theo hàm số mũ, số ng-ời 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 nh- 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 đ-ợc phần nào nhu cầu của
ng-ời sử dụng cũng nh- nhà cung cấp dịch vụ. NGN với những đặc điểm nổi bật:
Dịch vụ mới lợi nhuận mới
Tiết kiệm chi phí đầu t Dễ dàng t-ơng 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 n-ớc đang trong giai đoạn
đầu nên ch-a 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 ch-a có tài liệu nào h-ớng
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
b-ớc đầu của lộ trình chuyển đổi tiến tới NGN. Do đó đề tài luận văn: Thiết kế
mạng truy nhập NGN của một vùng l-u l-ọng nghiên cứu tổng thể mạng NGN

và tập trung đi sâu nghiên cứu định cỡ mạng truy nhập của một vùng l-u l-ợng. Kết
quả của luận văn có thể là một ph-ơng pháp luận ứng dụng trong mạng NGN của
Tập đoàn trong thời điểm hiện nay.
Nội dung chính của Luận văn chia làm 3 ch-ơng nh- sau:
Ch-ơng 1: Tổng quan mạng thế hệ sau - NGN
Ch-ơng 2: Mạng truy nhập NGN
Ch-ơng 3: Tính toán thiết lập mạng truy nhập NGN của Thành phố
Việt Trì
Mục tiêu chính của luận văn là xây dựng các b-ớc thiết lập cấu trúc và
ph-ơng pháp định cỡ mạng truy nhập NGN của một vùng l-u l-ợng.

Tr-ớc hết, tôi đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới PGS. TS
Nguyễn Cảnh Tuấn, ng-ời đã dìu dắt và h-ớng dẫn tôi trong suốt quá trình làm
luận văn tốt nghiệp.


Ch-ơng 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 ph-ơng tiện truyền đ-a 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 nh- 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 đ-ợc nối vào tổng đài nội hạt và tổng đài nội hạt đ-ợc 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 đ-a 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 tr-ờng th-ờng là cáp kim loại, tuy nhiên
có một số tr-ờng hợp môi tr-ờng truyền là cáp quang hoặc vô tuyến. Các hệ thống
thiết bị truyền dẫn trên mạng viễn thông VNPT hiện nay chủ yếu sử dụng hai loại
công nghệ là cáp quang SDH và vi ba PDH.

Hình 1.2 Cấu trúc theo các phần tử mạng

Mạng đ-ờng trục: Mạng đ-ờng trục bao gồm các tuyến truyền dẫn đ-ờng trục và
các tổng đài chuyển tiếp. Các tổng đài chuyển tiếp đóng vai trò nh- một cổng vào ra
để các tổng đài nội hạt qua nó tham gia vào mạng truyền dẫn đ-ờng trục. Tổng đài
chuyển tiếp thực hiện đo các cuộc gọi đ-ờng dài và quản lý c-ớc đ-ờng dài đối với các
tổng đài nội hạt trực thuộc. Để thực hiện tính c-ớc ng-ời ta chia đất n-ớc theo các
vùng hành chính, c-ớc phí tiêu chuẩn đ-ợc đặt theo khoảng cách giữa các vùng c-ớc
Mạng đ-ờng trục đ-ợc phân cấp từ 2 đến 4 tầng chuyển mạch tùy theo độ lớn của
vùng và l-u l-ợng tải: quá giang quốc tế, quá giang đ-ờng dài, nội tỉnh và nội hạt. Mỗi
tầng trung tâm chuyển mạch đ-ợc đặt tại một vùng quản trị của nó. Các tổng đài ở cấp

gọi trong nội vùng và

chuyển mạch cuộc

bảo đảm việc

trung ATM nội vùng

(ATM/IP), các bộ tập

Cấp vùng

Cấp đ-ờng trục

Phân loại theo các phần tử mạng


đ-ờng trục đ-ợc nối với nhau theo hình l-ới để đảm bảo an toàn khi xảy ra sự cố.
Mạng nội hạt: Mạng nội hạt bao gồm các tổng đài nội hạt, các bộ tập trung l-u
l-ợng và các đ-ờng dây thuê bao, tuyến truyền dẫn trung kế kết nối các tổng đài nội
hạt. Phần kết nối đ-ờng dây thuê bao đến tổng đài nội hạt đ-ợc gọi là mạng truy nhập
Các cuộc gọi nội hạt sẽ đ-ợc kết nối qua một hay nhiều tổng đài nội hạt, các
cuộc gọi đ-ờng dài đ-ợc kết nối thông qua tổng đài nội hạt lên các tổng đài chuyển
tiếp của mạng đ-ờng dài
1.1.2 Hạn chế của mạng PSTN
Mạng viễn thông hiện nay đ-ợc 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 nh- 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 nh- 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 l-u l-ợng thông tin đã khám phá sự kém hiệu quả của chuyển
mạch kênh TDM. Chuyển mạch kênh truyền thống chỉ dùng để truyền các l-u
l-ợng thoại có thể dự đoán tr-ớc, và nó không hỗ trợ l-u l-ợng dữ liệu tăng đột
biến một cách hiệu quả. Khi l-ợng dữ liệu tăng v-ợt l-u l-ợng thoại, đặc biệt
đối với dịch vụ truy cập Internet quay số trực tiếp, th-ờng 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 đ-ợc 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 ph-ơng pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo d-ỡng khác
nhau. Nh- vậy, hệ thống mạng viễn thông hiện tại tồn tại rất nhiều nh-ợc điểm:


- Chỉ truyền đ-ợc các dịch vụ độc lập t-ơng 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 h-ởng mạnh mẽ tới
tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông mới
trong t-ơng lai mà hiện nay ch-a dự đoán đ-ợc, 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.
Tr-ớc 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 (t-ơng tự - số,
băng hẹp - băng rộng, cơ bản - đa ph-ơng tiện,) để việc quản lý tập trung, giảm chi
phí bảo d-ỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện nay. ý t-ởng
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 tr-ởng Internet mạnh mẽ. Các hệ thống
mạng công cộng hiện nay chủ yếu đ-ợc xây dựng nhằm truyền dẫn l-u l-ợng thoại,
truyền dữ liệu thông tin và video đã đ-ợc vận chuyển trên các mạng chồng lấn, tách
rời đ-ợc 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 l-ợng cao qua IP.
Những lý do chính dẫn tới sự xuất hiện của mạng thế hệ mới:
Cải thiện chi phí đầu t-


Công nghệ căn bản liên quan đến chuyển mạch kênh truyền thống đ-ợc 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 ch-a thật sự tối -u cho mạng truyền
số liệu.
Kết quả là ngày càng có nhiều dòng l-u l-ợng số liệu trên mạng PSTN đến mạng Internet
và sẽ xuất hiện một giải pháp với định h-ớng số liệu làm trọng tâm để thiết kế mạng chuyển
mạch t-ơng 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 th-ớc 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 h-ởng 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 tr-ờng

cạnh tranh. Trên quan điểm chuyển mạch, các nhà cung cấp thay thế phải có khả năng giành
đ-ợc khách hàng địa ph-ơng nhờ đầu t- trực tiếp vào những chặng cuối cùng của đ-ờng 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 đ-ợc 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 d-ới ánh sáng của các dự báo
này.


Tài liệu tham khảo

Tiếng Việt
[1]

Công nghệ truy nhập đa dịch vụ, Nhà xuất bản B-u điện - 08/2001

[2]

H-ớng dẫn xây dựng cấu trúc mạng viễn thông (giai đoạn 2006 - 2008 và giai
đoạn 2009 -2010), Tổng Công ty B-u chính Viễn thông Việt Nam

[3]

Lập qui hoạch mẫu cho khu vực phía Bắc đến năm 2010 theo h-ớng NGN,
Viện Khoa học kỹ thuật B-u điện - 2004

[4]

Tìm hiểu đ-ờng dây thuê bao số xDSL, Nhà xuất bản B-u điện - 10/2001

Tiếng Anh
[5]

G902 Frame recommendation on functional access networks (AN):
Architecture and function, access types, management and service node aspects
- 11/95

[6]

Y2001 Genaral overview of NGN - 12/2004

[7]

Y2011 General principles and general reference model for NGN- 2004

[8]

Y1231 IP Access Networks - 2000

[9]



[10]