Giáo trình Hệ thống viễn thông: Phần 2 - CĐ Kỹ Thuật Cao Thắng

CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN
(NEXT GENERATION NETWORK)
Mục tiêu: cung cấp cho sinh viên kiến thức về cấu trúc mạng NGN, các thành phần
chính của NGN và các dịch vụ mạng NGN
5.1 Sự tiến hoá từ mạng hiện có lên NGN
5.1.1 Chiến lược tiến hoá
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 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.
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).

45


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

Hình 5.1. Nhu cầu tiến hoá mạng
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 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).

46


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

Hình 5.2. Chiến lược phát triển
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 lĩnh 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 SDH/SONE
+ 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 nghĩa 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.

47


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

Hình 5.3. Sự hội tụ giữa các mạng
 So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai:
Thành phần mạng
Mạng truy nhập

Công nghệ hiện tại
- Cáp xoắn băng hẹp
- Truyền hình cáp số
và tương tự chuyên
dụng
- GSM không dây
- Cáp quang

Chuyển mạch và định
tuyến

- Tổng đài PSTN
- Chuyển mạch ATM
Chuyển
mạch
Frame Relay
- Định tuyến IP

- PHD
- SDH

Mạng truyền
đường trục

dẫn

Công nghệ tương lai
- Cáp xoắn băng hẹp
- GSM không dây
- Truyền hình cáp số
và tương tự chuyên
dụng
- Cáp quang
- Cáp xoắn băng rộng
- Modem cáp
- IP qua vệ tinh
- Ethernet
- Định tuyến IP
Chuyển
mạch
quang

- DWDM

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):

48


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

- Nhà cung cấp đưa ra tất cả các giải pháp trong một khối chuyểnmạch duy nhất:
Phần cứng, phần mền mà các trình ứng dụng
- Khách hàng phụ thuộc nhà cung cấp: không có đổi mới, chi phí vận hành và bảo
dưỡng cao.
- Các giải pháp đưa ra từ nhiều nhà cung cấp, ở nhiều mức độ khác nhau với nhiều
sản phẩm nguồn mởtheo chuẩn.
- Khách hàng tự do chọn lựa những sản phẩm tốt nhất để xây dựng từng lớp mạng
trong hệ thống. Các chuẩn mở cho phép mở rộng và giảm chi.
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.

49


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

Hình 5.4. Hoạt động của chuyển mạch mềm trong NGN
5.1.2 Sự tiến hoá từ mạng hiện có lên NGN
 Sự phát triển từ PSTN lên NGN
Thoại luôn là dịch vụ được xét đến hàng đầu trong quá trình xây dựng mạng. Do đó,
ở đây ta xem xét một minh họa về sự chuyển dịch thoại từ PSTN sang NGN.

Mạng PSTN hiện tại:

Phát triển lên NGN:

50


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

 Đối với các mạng dịch vụ khác

Từ những phân tích trên, chúng ta xây dựng sự tiến hóa bằng sơ đồ lớp chức năng
của các mạng:
• Mạng hiện tại:

51


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

• Mạng trong tương lai gần:

• Mạng tương lai:

52


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

 Sự phát triển của mạng hữu tuyến dựa trên công nghệ IP:

Con đường phát triển của các mạng hiện tại là tạo ra một mạng chuyển mạch gói
bên cạnh mạng PSTN để hỗ trợ thoại cũng như số liệu, và cấu hình để vận hành
như một chuyển mạch quá giang khác. Để làm được việc này, điều cần thiết đối với
mạng chuyển mạch gói là phải truyền thông được với PSTN nhờ sử dụng báo hiệu
SS7. Truy cập tốc độ cao sẽ qua các công nghệ DSL (Digital Subcriber Line), các
53


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

modem cáp, các đầu cuối di động và vô tuyến băng rộng. Tuy nhiên truyền dẫn
quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ là xu thế phát triển của tương
lai. Thoại là yếu tố quyết định trong sự phát triển sang các mạng đa dịch vụ. Một số
lượng lớn các thiết bị đang xuất hiện trên thị trường để hộ trợ điện thoại trên các
mạng IP. Các thiết bị này vừa phục vụ cho tư gia khách hàng vừa cho các mạng hữu
tuyến. Có một sức nặng đằng sau ý kiến cho là IP là chọn lựa tất yếu cho tương lai.
Các cổng VoIP quy mô doanh nghiệp vừa mới được đưa vào hoạt động và các nhà
khai thác đã có các mạng IP toàn cầu, trong đó có cả nhà khai thác của Châu Á.
Tập đoàn ITXC ( Internet Telephony Exchange Carrier) đã có một thỏa thuận với
Viễn Thông Nhật Bản ( Telecom Japan) để kết cuối lưu lượng và các nút quốc tế
của họ tại nhiều nước Châu Á. Công ty VIP Calling có nhiều nút tại Châu Á, kể cả
một nút vừa được thông báo ở Đài Loan. Công ty Singtel đang cung cấp một tuyến
kết nối từ Singapore tới Trung Quốc và Trung Quốc đã tiến hành thử nghiệm với
điện thoại Internet, qua đó thấy rằng nó được sử dụng cho các cuộc gọi nội địa
nhiều hơn quốc tế. VSNL ở Ấn Độ cũng đang tiến hành thử nghiệm với điện thoại
Internet nhưng thu được chất lượng thoại kém vì thiếu dung lượng đường trục quốc
tế. Các dịch vụ VoIP sẽ bắt đầu được sử dụng rộng rãi ở Hồng Kông từ 1/1/2000
khi chấm dứt sự độc quyền của HongKong Telecom. Nhiều nhà khai thác điện thoại
Internet khác đang chuẩn bị dịch vụ ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Hồng Kông

và Thái Lan. Để cung cấp truy nhập tốc độ cao, các modem cáp hiện nay được triển
khai rộng rãi tại Mỹ, và ADSL đang được triển khai tại nhiều thành phố của Mỹ.
Những công nghệ này cũng bắt đầu phát triển ở Châu Âu, Châu Á, đặc biệt là Trung
Quốc, nơi mạng truyền hình cáp đã tới nhiều gia đình hơn cả PSTN. Trung Quốc đã
thông báo chuyển sang điện thoại IP, coi đó là cơ sở mạng tương lai của họ. Các hệ
thống truy nhập vô tuyến băng rộng cũng đang được hoạch định để cài đặt qua các
hệ thống “cáp vô tuyến” ở nhiều vùng Châu Á và hãng Sony đã công bố kế hoạch
triển khai một mạng vô tuyến băng rộng ở Nhật Bản trong vòng ba năm tới đây.
Việt Nam đã có kế hoạch xây dựng mạng thế hệ mới. Theo cấu hình và tổ chức khai
thác mạng dựa trên địa bàn hành chính hiện nay của mạng Viễn thông Việt Nam,
chất lượng dịch vụ viễn thông được cung cấp sẽ bị ảnh hưởng. Vì vậy, việc cung
cấp các dịch vụ Viễn thông và tổ chức khai mạng dựa trên số lượng thuê bao theo
vùng địa lý, nhu cầu phát triển dịch vụ và tổ chức theo cùng lưu lượng đã được đề
xuất. Tuy nhiên, lộ trình vẫn chưa thể công bố.
5.1.3 Kết luận
Xu hướng phát triển mạng Viễn thông theo cấu trúc mạng thế hệ mới là xu hướng
chung trên thế giới. Mỗi quốc gia, mỗi nhà khai thác phải chọn một cách đi, một lộ
trình phù hợp với tình hình thực tế mạng của mình.
Không chỉ ở Việt Nam, nhiều nước trên thề giới, do đặc điểm địa lý, kinh tế, văn
hóa, xã hội ở từng vùng mà nhu cầu phát triển dịch vụ viễn thông ở các vùng trong
toàn quốc là khác nhau. Có sự chênh lệch khá lớn giữa nhu cầu và khả năng phát
triển dịch vụ, khả năng thu hồi vốn đầu tư mạng viễn thông giữa các vùng trong cả
nước, đặc biệt là giữa các đô thị và các các vùng nông thôn miền núi. Mặt khác, với
tính chất truyền thông không chỉ là một ngành kinh doanh đơn thuần mà còn mang

54


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

ý nghĩa sâu sắc về chính trị, xã hội, an ninh quốc gia, đặc biệt trong nền kinh tế tri
thức và xu thế mở cửa hội nhập.
Do những đặc điểm này, ở nhiều quốc gia, 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 lưu lượng. Trong quá trình xây dựng và tổ chức
mạng phạm vi giữa các lớp, việc kết nối giữa các thành phần mạng được xác định
và phân định rõ ràng trách nhiệm và quyền lợi của các nhà kinh doanh dịch vụ
(cung cấp dịch vụ) và các nhà kinh doanh mạng ( cung cấp kết nối), nhằm đảm bảo
tính cạnh tranh lành mạnh để cùng phát triển, đồng thời giữ vững vai trò chủ đạo
của Nhà nước nhằm đảm bảo an toàn thông tin, góp phần giữ vững an ninh chính
trị, xã hội và phát triển kinh tế trên toàn quốc.
Mạng Viễn thông Việt Nam mà nồng cốt là mạng viễn thông của tổng công ty
BCVT VN đã được số hóa hoàn toàn về cả truyền dẫn lẫn chuyển mạch với các
thiết bị công nghệ mới, hiện đại trên toàn quốc, cùng với mạng thuê bao rộng lớn và
nhiều điểm cung cấp dịch vụ, là một thuận lợi lớn trong quá trình phát triển tiến tới
cấu trúc mạng thế hệ mới cung cấp đa dịch vụ, đa phương tiện, chất lượng cao.
5.2 Cấu trúc chức năng của 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 viễnthông 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 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.
1. Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN

55


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

Hình 5.5. Cấu trúc mạng thế hệ sau (góc độ mạng)
Xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc mạng thế
hệ sau còn có thêm lớp ứng dụng dịch vụ. Trong môi trường phát triển cạnh tranh
thì sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng dịch vụ.

Hình 5.6. Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ)
API : Application Program Interface
2. Phân tích

56


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

Hình 5.7. Cấu trúc luận lý của mạng NGN
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 lẽ, 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 (INIntelligent 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

57


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới được đưa vào 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.

5.2.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập
 Phần truyền dẫn
- Lớp vật lý: Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh bước sóng quang DWDM
sẽ được sử dụng.
- Lớp 2 và lớp 3:
+ 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.
+ ATM hay IP/MPLS có thể được sử dụng làm nền cho truyền dẫn trên mạng lõi để
đảm bảo QoS.
+ Mạng lõi có thể thuộc mạng MAN hay mạng đường trục
+ Các router sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn, ngược lại, khi lưu lượng
thấp, switch – router có thể đảm nhận luôn chức năng của những router này.
- Thành phần:
+ Các nút chuyển mạch/ Router (IP/ATM hay IP/MPLS), các chuyển mạch kênh
của mạng PSTN, các khối chuyển mạch PLM nhưng ở mạng đường trục, kỹ thuật
truyền tải chính là IP hay IP/ATM
+ Có các hệ thống chuyển mạch, hệ thống định tuyến cuộc gọi
- Chức năng:
+ 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).
+ Lớp ứng dụng sẽ đưa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và nó sẽ thực hiện các
yêu cầu đó.
 Phần truy nhập:
- Lớp vật lý:
+ 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.
- Lớp 2 và lớp 3: Công nghệ IP sẽ làm nền cho mạng truy nhập.
- 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 IAD.
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.
58


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI 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, …
5.2.2 Lớp truyền thông
- Thành phần : Thiết bị ở lớp truyền thông là các cổng truyền thông (MG– Media
Gateway) bao gồm :
+ Các cổng truy nhập: AG (Access Gateway) kết nối giữa mạng lõi với mạng truy
nhập, RG (Residental gateway) kết nối mạng lõi với mạng thuê bao tại nhà.
+ Các cổng giao tiếp: TG (Trunking Gateway) kết nối giựa mạng lõi với mạng

PSTN/ISDN, WG (Wireless Gateway) kết nối mạng lõi với mạng di động,...
- Chức năng:
Lớp truyền thông có khả năng tương thích các kỹ thuật truy nhập khác với kỹ thuật
chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đường trục. Hay nói cách khác, lớp này chịu
trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (chẳng hạn như PSTN, FramRelay,
LAN, vô tuyến,…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và
ngược lại.
Nhờ đó, các nút chuyển mạch (ATM + IP) và các hệ thống truyền dẫn sẽ thực hiện
chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập
dưới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển.
5.2.3 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), AS (Application 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:
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.
59


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

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.

Hình 5.8. Các thành phần của Softswitch
5.2.4 Lớp ứng dụng
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 thoạitruyền 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.
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

Video theo yêu cầu
Nhóm các dịch vụ đa phương tiện
Thương mại điện tử
Các trò chơi trên mạng thời gian thực. ……
5.2.5 Lớp quản lý

60


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

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. Tuy nhiên cần phân biệt các chức năng quản lý với các chức
năng điều khiển. Vì căn bản 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.
Từ những phân tích trên, ta xây dựng sơ đồ các thực thể chức năng của mạng NGN:

Hình 5.9. Các thực thể chức năng của mạng NGN
AS-F: Application Server Function
MS-F: Media Server Function
MGC-F: Media Gateway Control Function
CA-F: Call Agent Function
IW-F: Interworking Function
R-F: Routing Function
A-F: Accounting Function
SG-F: Signaling Gateway Function

MG-F: Media Gateway Function
Nhiệm vụ của từng thực thể như sau:
- AS-F: đây là thực thể thi hành các ứng dụng nên nhiệm vụ chính là cung cấp các
logic dịch vụ và thi hành một hay nhiều các ứng dụng/dịch vụ.
- MS-F: cung cấp các dịch vụ tăng cường cho xử lý cuộc gọi. Nó hoạt động như
một server để xử lý các yêu cầu từ AS-F hoặc MGC-F.
- MGC-F: cung cấp logic cuộc gọi và tín hiệu báo hiệu xử lý cuộc gọi cho một hay
nhiều Media Gateway.
- CA-F: là một phần chức năng của MGS-F. Thực thể này được kích hoạt khi
MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi.
- IW-F: cũng là một phần chức năng của MGC-F. Nó được kích hoạt khi MGC-F
thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau.
- R-F: cung cấp thông tin định tuyến cho MGC-F.

61


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

- A-F: cung cấp thông tin dùng cho việc tính cước.
- SG-F: dùng để chuyển các thông tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP.
- MG-F: dùng để chuyển thông tin từ dạng truyền dẫn này sang dạng truyền dẫn
khác.
Trên đây chỉ là những chức năng cơ bản nhất của mạng NGN. Và tùy thuộc vào nhu
cầu thực tế mà mạng có thêm những chức năng khác nữa.
5.3 Cấu trúc vật lý
NGN - Next Gerneration Network – cần được hiểu rõ là mạng thế hệ sau hay mạng
thế hệ kế tiếp mà không phải là mạng hoàn toàn mới, nên khi xây dựng và phát triển
mạng theo xu hướng NGN, người ta chú ý đến vấn đề kết nối mạng thế hệ sau với
mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt

được hiệu quả khai thác tối đa.
5.3.1 Cấu trúc vật lý của mạng NGN

Hình 5.10. Cấu trúc vật lý của mạng NGN
5.3.2 Các thành phần mạng và chức năng
Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần quan tâm, nhưng ở
đây ta chỉ nghiên cứu những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến của NGN
so với mạng viễn thông truyền thống. Cụ thể là:
1. Media Gateway (MG)
2. Media Gateway Controller (MGC - Call Agent - Softswitch)
3. Signaling Gateway (SG)
4. Media Server (MS)
5. Application Server (Feature Server)

62


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

Hình 5.11. Các thành phần chính của mạng NGN
5.3.2.1 Media Gateway (MG)
Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và
video giữa mạng gói IP và 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 tính
hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF,…

63

CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

Hình 5.12. Cấu trúc của Media Gateway
 Các chức năng của một Media Gateway :
- Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol).
- Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP - Digital Signal
Processing) dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). Đồng thời
quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này.
- Hỗ trợ các giao thức đã có như loop-start, ground-start, E&M, CAS, QSIG và
ISDN qua T1.
- Quản lý tài nguyên và kết nối T1.
- Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP.
- Có phần mềm Media Gateway dự phòng.
- Cho phép khả năng mở rộng Media Gateway về: cổng (ports), cards, các nút mà
không làm thay đổi các thành phần khác.
 Đặc tính hệ thống :
Một Media Gateway có các đặc tính sau:
- Là một thiết bị vào/ra đặc hiệu (I/O)
- Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin
cấu hình, các bản tin MGCP, thư viện DSP,…
- Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập (logging)
- Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP), mở rộng một vài giao diện
T1/E1 với mạng TDM.
- Mật độ khoảng 120 port (DSO’s).
- Sử dụng bus H.110 để đảm bảo tính linh động cho hệ thống nội bộ
5.3.2.2 Media Gateway Controller (MGC)
MGC là đơn vị chức năng chính của 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 nó còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS.

64


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

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. Nó còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin .
Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho Softswitch.

Hình 5.13. Cấu trúc Softswitch
 Các chức năng của Media Gateway Controller
- Quản lý cuộc gọi
- Các giao thức thiết lập cuộc gọi thoại: H.323, SIP
- Giao thức điều khiển truyền thông: MGCP, Megaco, H.248
- Quản lý lớp dịch vụ và chất lượng dịch vụ
- Giao thức quản lý SS7: SIGTRAN (SS7 over IP)
- Xử lý báo hiệu SS7
- Quản lý các bản tin liên quan QoS như RTCP
- Thực hiện định tuyến cuộc gọi
- Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR- Call Detail Record)
- Điều khiển quản lý băng thông
- Đối với Media Gateway:
 • Xác định và cấu hình thời gian thực cho các DSP
 • Phân bổ kênh DS0
 • Truyền dẫn thoại (mã hóa, nén, đóng gói)
- Đối với Signaling Gateway, MGC cung cấp :
 • Các loại SS7

 • Các bộ xử lý thời gian
 • Cấu hình kết nối
 • Mã của nút mạng hay thông tin cấu hình
- Đăng ký Gatekeeper
 Đặc tính hệ thống
- Là một CPU đặc hiệu, yêu cầu là hê thống đa xử lý, có khả năng mở rộng theo
chiều ngang
65


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

- Cần bộ nhớ lớn để lưu trữ cơ sở dữ liệu. Điều này cũng rất cần thiết cho các quá
trình đa xử lý
- Chủ yếu làm việc với lưu lượng IP, do đó yêu cầu các kết nối tốc độ cao
- Hỗ trợ nhiều loại giao thức
- Độ sẵn sàng cao.
5.3.2.3 Signalling Gateway Controller (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 là xử lý thông tin báo hiệu.
 Các chức năng của Signaling Gateway:
- Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu.
- Truyền thông tin báo hiệu giữa Media Gateway Controller và Signaling Gateway
thông qua mạng IP.
- Cung cấp đường dẫn truyền dẫn cho thoại, dữ liệu và các dạng dữ liệu khác (Thực
hiện truyềndữ liệu là nhiệm vụ của Media Gateway).
- Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho các dịch vụ viễn thông.
 Đặc tính hệ thống :

- Là một thiết bị vào ra I/O
- Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin
cấu hình, các lộ trình,…
- Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập (logging), do đó không
yêu cầu dung lượng lớn.
- Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP)
- Giao giện với mạng SS7 bằng cách sử dụng một luồng EE•/T1, tối thiểu 2 kênh
D, tối đa 16 kênh D
- Để tăng hiệu suất và tính linh động người ta sử dụng bus H.110 hay H.100
- Yêu cầu độ sẵn sàng cao: nhiều SG, nhiều liên kết báo hiệu,…
5.3.2.4 Media Server (MS)
Media Server là thành phần lựa chọn của Softswitch, được sử dụng để xử lý các
thông tin đặc biệt. Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao
nhất.
 Các chức năng của một Media Server:
- Chức năng voicemail cơ bản.
- Hộp thư fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hay các bản tin ghi
âm trước (pre-recorded message).
- Khả năng nhận tiếng nói (nếu có).
- Khả năng hội nghị truyền hình (video conference).
- Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text)
 Đặc tính hệ thống:
- Là một CPU, có khả năng quản lý lưu lượng bản tin MGCP
- Lưu trữ các phương pháp thực hiện liên kết với DSP nội bộ hay lân cận
- Cần dung lượng bộ nhớ lớn để lưu trữ các cơ sở dữ liệu, bộ nhớ đệm, thư viện,…
- Dung lượng đĩa tương đối nhỏ.

66

CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

- Quản lý hầu hết lưu lượng IP nếu tất cả tài nguyên IP được sử dụng để xử lý
thoại.
- Sử dụng bus H.110 để tương thích với card DSP và MG.
- Độ sẵn sàng cao.
5.3.2.5 Application Server/Feature Server (AS/FS)

Hình 5.14. Cấu trúc của Server ứng dụng
Server đặc tính là một server ở mức ứng dụng chứa một loạt các dịchvụ của doanh
nghiệp. Chính vì vậy nó còn được gọi là Server ứng dụngthương mại. Vì hầu hết
các Server này tự quản lý các dịch vụ và truyềnthông qua mạng IP nên chúng không
ràng buộc nhiều với Softswith về việcphân chia hay nhóm các thành phần ứng
dụng.
Các dịch vụ cộng thêm có thể trực thuộc Call Agent, hoặc cũng có thể thực hiện
một cách độc lập. Những ứng dụng này giao tiếp với Call Agent thông qua các giao
thức như SIP, H.323,…Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu
truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng.
 Chức năng của Feature Server:
- Xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa
chuyển mạch.
 Một vài ví dụ về các dịch vụ đặc tính:
- Hệ thống tính cước – Call Agents sử dụng các bộ CDR (Call Detail Record).
Chương trình CDR có rất nhiều đặc tính, chẳng hạn khả năngứng dụng tốc độ dựa
trên loại đường truyền, thời điểm trong ngày, ... Dịch vụ này cho phép khách hàng
truy nhập vào bản tin tính cước của họ thông qua cuộc gọi thoại hay yêu cầu trang
Web.
- H.323 Gatekeeper- dịch vụ này hỗ trợ định tuyến thông qua các miền khác nhau (
các mạng khác nhau). Mỗi miền có thể đang ký số điện thoại và số truy nhập trung
kế với Gatekeeper thông qua giao thức

67


CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

- H.323. Gatekeeper sẽ cung cấp dịvh vụ định tuyến cuộc gọi (và chuyển dịch sang
dạng số) cho mỗi đầu cuối H.323. Gatekeeper còn có thể cung cấp điều khiển tính
cước và quản lý băng thông cho Softswitch.
- VPN- Dịch vụ này sẽ thiết lập mạng riêng ảo cho khách hàng với các đặc tính
sau:
• Băng thông xác định ( thông qua mạng thuê riêng tốc độ cao)
• Đảm bảo QoS
• Nhiều tính năng riêng theo chuẩn
• Kế hoạch quay số riêng
• Bảo mật các mã thoại được truyền dẫn.
…..
 Đặc tính hệ thống
- Nó đặc biệt yêu cầu một CPU tiện ích cao. Điều này cũng còn phụ thuộc vào các
ứng dụng đặc biệt khác nhau.
- Cần bộ nhớ lớn với độ trễ thấp.
- CPU có khả năng mở rộng để đáp ứng cho viêc nâng cấp dịch vụ và lưu lượng.
- Đặt một vài cơ sở dữ liệu trong Server.
- Dung lượng đĩa lớn, tùy thuộc vào đặc tính của ứng dụng. Chẳng hạn như dung
lượng 100GB-2TB cho ngân hàng voice mail.
- Giao diện Ethernet (với mạng IP) được thực hiện với đầy đủ khả năng dự phòng.

68

CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN

CÂU HỎI
Câu 1: So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai?
Câu 2: Trình bày sự tiến hoá từ mạng hiện có lên mạng NGN?
Câu 3: Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN có mấy lớp? Vẽ hình và trình
bày chức năng từng lớp?
Câu 4: Xét về cấu trúc vật lý thì mạng NGN có những thành phần nào? Trình bày
cấu trúc và chức năng của các thành phần đó?
Câu 5: Trình bày các thực thể chức năng của mạng NGN?

69