(Luận văn thạc sĩ) giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng NGN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
------------***-----------

NGUYỄN ANH ĐỨC

GIẢI PHÁP NÂNG CAO
CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ MẠNG NGN
Ngành: Kỹ thuật điện tử - viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và Thông tin liên lạc
Mã số: 2.07.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS - TS. Nguyễn Cảnh Tuấn

Hà nội – 2006


4

3.3.1.

Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) .......................................... 100

3.3.2.

Mô hình dịch vụ tích hợp (IntServ) ............................................ 100

3.3.3.

Mô hình dịch vụ DiffServ .......................................................... 102

3.3.4.

Mô hình phân luồng l-u l-ợng MPLS ........................................ 104

Kỹ thuật l-u l-ợng hỗ trợ qos trong MPLS .............. 105

3.4.

3.4.1.

Các mục tiêu chất l-ợng của kỹ thuật l-u l-ợng (TE)................. 105

3.4.2.

Những hạn chế của cơ chế điều khiển IGP hiện tại .................... 106

3.4.3.

Quản lý l-u l-ợng MPLS ........................................................... 106

3.4.4.

Quản lý l-u l-ợng qua MPLS .................................................... 108

3.4.4.1.

Hoạt động cơ bản của các trung kế l-u l-ợng ...................... 108

3.4.4.2.

Quản lý các thuộc tính kỹ thuật l-u l-ợng cơ bản trên các trung

kế của mạng MPLS .............................................................................. 109
3.5.

kinh nghiệm Sử dụng công nghệ MPLS trên mạng NGN

của VNPT. ............................................................................................... 110
3.5.1.

Cấu trúc mạng lõi NGN của VNPT ............................................ 110

3.5.2.

Thiết bị sử dụng trên lớp mạng lõi NGN của VNPT ................... 113

3.5.3

Xác lập cấu hình MPLS trên thiết bị M160 nhằm đảm bảo chất

l-ợng dịch vụ. ......................................................................................... 114
3.5.3.1

Xác lập MPLS trên thiết bị lớp mạng lõi M160: ................... 114

3.5.3.2

Thiết lập QoS trên thiết bị lớp mạng lõi Router M160 của

VNPT

.......................................................................................... 115

3.5.3.3

Kiểm tra về sự chuyển tiếp nhÃn trên mạng lõi NGN của VNPT
.......................................................................................... 117

3.6.

Kết luận..................................................................................... 120

Phần kết luận ...................................................................................... 122
Tài liệu tham khảo ........................................................................... 124


1

MC LC
Mục lục ...................................................................................................... 1
Danh mục các từ viết tắt ................................................................... 5
Danh mục các hình vẽ .......................................................................... 9
Ch-ơng I - Tỉng quan m¹ng thÕ hƯ míi (NGN) ........................... 12
1.1. CÊu trúc chức năng của mạng NGN ....................................... 12
1.1.2.1.

Lớp truy nhập ....................................................................... 14

1.1.2.2.

Lớp chuyển tải ...................................................................... 15

1.1.2.3.

Lớp điều khiển ...................................................................... 17

1.1.2.4.

Lớp dịch vụ........................................................................... 20

1.1.2.5.

Lớp quản lý .......................................................................... 21

1.2. cấu trúc vật lý cđa m¹ng NGN ............................................... 22
1.2.1. CÊu tróc vËt lý của mạng NGN ........................................................ 23
1.2.2. Các thành phần mạng và chức năng .................................................. 23
1.2.2.1. Media Gateway (MG) ............................................................... 25
a)

Các chức năng của một Media Gateway : ....................................... 25

b)

Đặc tính hệ thèng : ........................................................................ 26

1.2.2.2. Media Gateway Controller ....................................................... 26
a)

C¸c chøc năng của Media Gateway Controller ............................... 27

b)

Đặc tính hệ thống .......................................................................... 28

1.2.2.3 Signalling Gateway (SG) ............................................................ 28
a)

Các chức năng của Signaling Gateway: .......................................... 28

b)

Đặc tính hệ thống : ........................................................................ 29

1.2.2.4. Media Server ............................................................................ 29
1.2.2.5. Application Server/Feature Server ............................................ 30
a)

Chức năng cđa Feature Server : ..................................................... 31

b)

Mét vµi vÝ dơ vỊ các dịch vụ đặc tính : ........................................... 31


2

c)

Đặc tính hệ thống .......................................................................... 32

1.3. các công nghệ nền tảng cho mạng thế hệ mới ................ 32
1.3.1. IP .................................................................................................... 33
1.3.2. ATM ............................................................................................... 35
1.3.3. IP over ATM................................................................................ 36
1.3.4. MPLS.............................................................................................. 37
1.3.5. bảng so sánh giữa các công nghệ .................................. 39
1.4. Kết luận ............................................................................................ 40
Ch-ơng II các dịch vụ và chất l-ơng dịch vụ trên nền
mạng NGN................................................................................................. 43
Tổng quát các dịch vụ trên mạng ngn .......................... 43

2.1.
2.1.1

Các dịch vụ dựa trên nền IP......................................................... 44

2.1.2.

Tổng quát các dịch vụ mạng thông minh - IN .............................. 46

2.1.3.

Các dịch vụ đang triển khai trên mạng NGN của VNPT ............... 47

2.2.

2.1.3.1.

Dịch vụ trả tr-ớc 1719.......................................................... 47

2.1.3.2.

Dịch vụ mạng riêng ảo VPN ................................................. 48

2.1.3.4.

Dịch vụ miễn c-ớc ở ng-ời gọi 1800 (Freephone).................. 50

2.1.3.5.

Dịch vụ giải trí giải th-ởng 1900 (Premium Service) ............. 51

2.1.3.6.

Dịch vụ truyền hình hội nghị NGN ........................................ 51

Chất l-ợng dịch vụ (Qos) trên mạng NGN. ..................... 53

2.2.1.

Khái niệm về QoS ....................................................................... 53

2.2.2.

Sự cần thiết triển khai QoS. ......................................................... 53

2.2.3.

Các yếu tố ảnh h-ởng đến chất l-ợng dịch vụ. ............................. 53

2.2.3.1.

Trễ cơ bản (latency/delay) .................................................... 53

2.2.3.2.

Tr-ợt (jitter) ......................................................................... 54

2.2.3.3.

Mất gói (Packet Loss) ........................................................... 54

2.2.3.4.

Băng thông. .......................................................................... 55

2.2.4.

Các biện pháp thực hiện để nâng cao chất l-ợng dịch vụ .............. 55


3

2.2.4.1.

Lớp dịch vụ CoS ................................................................... 55

2.2.4.2.

Các dịch vụ phân biệt ........................................................... 55

2.2.4.3.

Các dịch vụ internet. ............................................................ 56

2.2.4.4.

Kỹ thuật l-u l-ợng MPLS ...................................................... 56

Đánh giá chung ........................................................................ 57

2.3.

Ch-ơng iii: giảI pháp nâng cao chất l-ợng dịch vụ mạng
ngn ............................................................................................................. 58
Sự ra ®êi cđa c«ng nghƯ MPLS ............................................ 59

3.1.

3.1.1.

C«ng nghƯ IP .............................................................................. 59

3.1.2.

C«ng nghƯ ATM ......................................................................... 60

3.1.3.

C«ng nghƯ MPLS ........................................................................ 61

Tỉng quan về công nghệ chuyển mạch MPLS .............. 65

3.2.

3.2.1.

Các khái niệm cơ bản MPLS ....................................................... 65

3.2.2.

Thành phần cơ bản của MPLS ..................................................... 67

3.2.3.

Hoạt động của MPLS .................................................................. 68

3.2.3.1.

Chế độ hoạt động khung MPLS ............................................. 69

3.2.3.2.

Chế độ hoạt động tế bào MPLS ............................................. 75

3.2.3.3.

Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM-PVC.............. 82

3.2.4.

Các giao thức sử dụng trong mạng MPLS .................................... 84

3.2.4.1.
a)

Phát hiện LSR lân cận .................................................................... 84

b)

Giao thức chuyển tải tin cậy ........................................................... 85

c)

Các bản tin LDP ............................................................................ 86

3.2.4.2.

Giao thức CR-LDP ................................................................ 88

a)

Khái niệm định tuyến c-ỡng bức .................................................... 88

b)

Các phần tử định tuyến c-ỡng bức.................................................. 92

3.2.4.3.
3.2.5.
3.3.

Giao thức phân phối nhÃn ..................................................... 84

Giao thøc RSVP .................................................................... 94

Giao thøc RSVP trong m¹ng MPLS hỗ trợ QoS............................ 96

Chất l-ợng dịch vụ mạng sử dụng c«ng nghƯ MPLS .. 99


4

3.3.1.

Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) .......................................... 100

3.3.2.

Mô hình dịch vụ tích hợp (IntServ) ............................................ 100

3.3.3.

Mô hình dịch vụ DiffServ .......................................................... 102

3.3.4.

Mô hình phân luồng l-u l-ợng MPLS ........................................ 104

Kỹ thuật l-u l-ợng hỗ trợ qos trong MPLS .............. 105

3.4.

3.4.1.

Các mục tiêu chất l-ợng của kỹ thuật l-u l-ợng (TE)................. 105

3.4.2.

Những hạn chế của cơ chế điều khiển IGP hiện tại .................... 106

3.4.3.

Quản lý l-u l-ợng MPLS ........................................................... 106

3.4.4.

Quản lý l-u l-ợng qua MPLS .................................................... 108

3.4.4.1.

Hoạt động cơ bản của các trung kế l-u l-ợng ...................... 108

3.4.4.2.

Quản lý các thuộc tính kỹ thuật l-u l-ợng cơ bản trên các trung

kế của mạng MPLS .............................................................................. 109
3.5.

kinh nghiệm Sử dụng công nghệ MPLS trên mạng NGN

của VNPT. ............................................................................................... 110
3.5.1.

Cấu trúc mạng lõi NGN của VNPT ............................................ 110

3.5.2.

Thiết bị sử dụng trên lớp mạng lõi NGN của VNPT ................... 113

3.5.3

Xác lập cấu hình MPLS trên thiết bị M160 nhằm đảm bảo chất

l-ợng dịch vụ. ......................................................................................... 114
3.5.3.1

Xác lập MPLS trên thiết bị lớp mạng lõi M160: ................... 114

3.5.3.2

Thiết lập QoS trên thiết bị lớp mạng lõi Router M160 của

VNPT

.......................................................................................... 115

3.5.3.3

Kiểm tra về sự chuyển tiếp nhÃn trên mạng lõi NGN của VNPT
.......................................................................................... 117

3.6.

Kết luận..................................................................................... 120

Phần kết luận ...................................................................................... 122
Tài liệu tham khảo ........................................................................... 124


5

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AS

Autonomous System

Hệ tự quản

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Phương thức chuyển tải không
đồng bộ

BRAS

BGP

BroadBand

Remote

Access Máy chủ truy nhập từ xa băng

Server

rộng

Border Gateway Protocol

Giao thức định tuyến cổng
miền.

CoS

Class of Service

Lớp dịch vụ

DLCI

Data Link Connection Identifier

Nhận dạng kết nối lớp liên kết
dữ liệu

FEC

Forwarding Equivalence Class

Nhóm

chuyển

tiếp

tương

đương
FIB

Forwarding Infomation Base

Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp
trong bộ định tuyến

FR

Frame Relay

GMPLS

Generalized Multiprotocol Label Chuyển mạch nhãn đa giao

Switcfhing

IETF

IGP

Chuyển dịch khung

thức tổng quát

International Engineering Task Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật
Force

quốc tế cho Internet

Interior Gateway Protocol

Giao thức định tuyến trong
miền


6

IN

Intelligent Network

Mạng trí tuệ

IP

Internet Protocol

Giao thức định tuyến Internet

IPOA

IP over ATM

IP trên ATM

IPOS

IP over SONET

IP trên SONET

IPv4

IP version 4

IP phiên bản 4.0

ISDN

Intergrated

Service

Digital Mạng số liên kết đa dịch vụ

Network
IS-IS

Intermediate

System

– Giao thức định tuyến IS-IS

Intermediate System
LAN

Local Area Network

Mạng cục bộ

LANE

Local Area Network Emulation

Mô phỏng mạng cục bộ

LC-ATM

Label Controlled ATM Interface

Giao diện ATM điều khiển bởi
nhãn

LDP

Label Distribution Protocol

Giao thức phân phối nhãn

LFIB

Label Forwarding Information Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn
Base

LIB

Label Information Base

Bảng thông tin nhãn trong bộ
định tuyến

LSP

Label Switched Path

Tuyến chuyển mạch nhãn

LSR

Label Switching Router

Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn

MAC

Media Access Controller

Thiết bị điều khiển truy nhập
mức phương tiện truyền thông


7

MG

Media Gateway

Cổng chuyển đổi phương tiện

MGC

Media Gateway Controller

Thiết bị điều khiển MG

MPLS

MultiProtocol Label Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao
thức

MPOA

MPLS over ATM

MPLS trên ATM

MSF

MultiService Switch Forum

Diễn đàn chuyển mạch đa dịch
vụ

NGN

Next Generation Network

Mạng thế hệ sau

NHRP

Next Hop Resolution Protocol

Giao thức phân tích địa chỉ nút
tiếp theo

OPSF

Open Shortest Path First

Giao thức định tuyến OSPF

PPP

Point to Point Protocol

Giao thức điểm - điểm

PSTN

Public switch telephone Network Mạng chuyển mạch thoại công
cộng

PVC

Permanent Virtual Circuit

Kênh ảo cố định

QOS

Quality Of Service

Chất lượng dịch vụ

RFC

Request for Comment

Các tài liệu về tiêu chuẩn IP do

IETF đưa ra

RIP

Realtime Internet Protocol

Giao thức báo hiệu IP thời gian
thực

RSVP

Resource Reservation Protocol

Giao thức giành trước tài
nguyên (hỗ trợ QoS)


8

SDH

Synchronous Digital Hierrachy

Hệ thống phân cấp số đồng bộ

SNAP

Service Node Access Point

Điểm truy nhập nút dịch vụ

SPF

Shortest Path First

Giao thức định tuyến đường
ngắn nhất

SVC

Switched Virtual Circuit

Kênh ảo chuyển mạch

TCP

Transport Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền tải

TDM

Time Division Multiplexing

Ghép kênh theo thời gian

TE

Terminal Equipment

Thiết bị đầu cuối

TGW

Trunking Gateway

Cổng trung kế

UDP

User Datagram Protocol

Giao thức UDP

VC

Virtual Circuit

Kênh ảo

VCI

Virtual Circuit Identifier

Trường nhận dạng kênh ảo
trong tế bào

VPI

Virtual Path Identifier

Nhận dạng đường ảo

VPN

Virtual Private Network

Mạng riêng ảo

WAN

Wide Area Network

Mạng diện rộng

WDM

Wave Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo
bước sóng


9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1. Cấu trúc phân lớp mạng NGN .............................................................. 13
Hình 1-2. Cấu trúc mạng NGN ............................................................................ 13
Hình 1-3. Các thành phần của softswitch ............................................................. 18
Hình 1-4. Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ. .............................................. 19

Hình 1-5. Các thực thể chức năng trong NGN ...................................................... 21
Hình 1-6. Cấu trúc vật lý mạng NGN .................................................................... 23
Hình 1-7. Các thành phần chính của mạng NGN .................................................. 24
Hình 1-8. Cấu trúc của Media Gateway................................................................ 25
Hình 1-9. Cấu trúc của softswitch ......................................................................... 27
Hình 1-10. Cấu trúc của Server ứng dụng ............................................................ 31
Hình 1-11. Các xu hướng phát triển trong cơng nghệ mạng ................................. 33
Hình 2-1. Mơ hình kết nối mạng dịch vụ VPN ....................................................... 49
Hình 2-2. Sơ đồ mơ tả dịch vụ truyền hình hội nghị NGN................................... 52
Hình 3-1. Khn dạng nhãn cho các gói khơng có cấu trúc nhãn gốc. ................. 65
Hình 3-2. Mạng MPLS trong chế độ hoạt động khung .......................................... 70
Hình 3-3. Cấu trúc LSR biên trong chế độ hoạt động khung................................. 71
Hình 3-4. Vị trí của nhãn MPLS trong khung lớp 2. ............................................. 72
Hình 3-5. Bảng định tuyến nhãn LFIB .................................................................. 74
Hình 3-6. Phân bổ nhãn trong mạng ATM-MPLS ................................................. 77
Hình 3-7. Trao đổi thơng tin giữa các LSR cận kề. ............................................... 78
Hình 3-8. Cơ chế thiết lập kênh ảo điều khiển MPLS. .......................................... 79
Hình 3-9. Bảng định tuyến nhãn LFIB trong mạng ATM ...................................... 80
Hình 3-10. Kết nối MPLS qua mạng ATM - PVC .................................................. 83
Hình 3-11. Gửi và nhận các bản tin PATH và RESV ............................................ 96


10

Hình 3-12. Nhãn phân phối trong bảng tin RESV ................................................. 97
Hình 3-13. Mơ hình dịch vụ IntServ. ................................................................... 101
Hình 3-14. Mơ hình DiffServ tại biên và lõi của mạng ....................................... 104
Hình 3-15. Sơ đồ kết nối mạng lõi NGN của VNPT ............................................ 112
Hình 3.16. Cấu trúc hệ thống Router M160 ........................................................ 114

MỞ ĐẦU
Mơi trường kinh doanh ngày càng mang tính cạnh tranh và phức tạp hơn
bao giờ hết. Sự đa dạng và chất lượng dịch vụ ngày một trở thành chìa khố để
có thể dẫn tới thành cơng. Song song với xu thế này, nhu cầu cũng ngày càng
gia tăng đối với các dịch vụ truyền thông mới, đủ khả năng đáp ứng việc cung
cấp dịch vụ hoặc tăng tính cạnh tranh. Vì vậy trọng tâm của Mạng thế hệ mới
(Next Generation Networks - NGN) là sự phát triển các dịch vụ mới trên đó.
Vậy Mạng thế hệ mới là gì?. Mạng thế hệ mới - NGN là bước tiếp theo
trong lĩnh vực truyền thông thế giới. Theo khuyến nghị của ITU-T, mạng NGN
là một mạng hội tụ bao gồm các đặc điểm sau:
-

Mạng sử dụng công nghệ chuyển mạch gói có đảm bảo QoS.

-

Phân tách chức năng chuyển tải và chức năng dịch vụ.

-

Dễ dàng thiết lập dịch vụ mới và khách hàng có quyền lựa chọn dịch
vụ mới.

-

Hỗ trợ tính năng giữa cố định và di động.

NGN là mạng truyền thông được hỗ trợ bởi ba mạng: mạng thoại PSTN,
mạng không dây Wireless và mạng số liệu Internet. NGN là sự hội tụ cả ba
mạng trên vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thơng

minh, hiệu quả cho phép truy nhập mang tính tồn cầu, tích hợp nhiều cơng
nghệ mới, ứng dụng mới và mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển
hơn. Thuật ngữ NGN nói chung được sử dụng để đặt tên cho một cấu trúc mạng
ở đó tồn tại các cơ sở hạ tầng dịch vụ được cung cấp và hội tụ cơng nghệ thơng
tin và viễn thơng trên đó.


11

Mạng NGN là một mạng dựa trên cơ sở công nghệ gói, có khả năng cung
cấp đa dạng các dịch Viễn thơng và có khả năng tận dụng các đường truyền
băng rộng, các công nghệ truyền dẫn bảo đảm QoS và trên đó các chức năng
liên quan tới dịch vụ là độc lập với các cơng nghệ truyền dẫn.
Nó cho phép người dùng truy cập khơng hạn chế từ phía các nhà cung
cấp dịch vụ khác nhau.
Mạng NGN đảm bảo tính lưu động nói chung và khả năng cung cấp dịch
vụ ở khắp nơi và như nhau tới các khách hàng.
Trên mạng NGN có 2 vấn đề rất quan trọng cần quan tâm là:
1. Thiết lập dịch vụ mới dễ dàng.
2. Bảo đảm chất lượng dịch vụ QoS.
Trong khuôn khổ luận văn này sẽ quan tâm đến vấn đề bảo đảm chất
lượng dịch vụ QoS của mạng NGN.
Mạng NGN là một mạng bao gồm nhiều lớp mạng như: lớp dịch vụ, lớp
điều khiển, lớp chuyển tải và lớp truy nhập do đó QoS của NGN sẽ phụ thuộc
vào QoS của nhiều lớp mạng. Tuy nhiên trong đó, QoS của mạng lõi là quan
trọng nhất.
Vì vậy, luận văn này quan tâm đến các cơng nghệ cơ bản có thể áp dụng
cho mạng lõi NGN và từ đó xác định cơng nghệ nào có khả năng tốt nhất đảm
bảo QoS cho mạng lõi do đó đảm bảo QoS cho các dịch vụ mạng NGN. Đây
cũng chính là mục tiêu của đề tài Luận văn này.

12

CHƢƠNG I - TỔNG QUAN MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN)
1.1. CẤU TRÚC CHỨC NĂNG CỦA MẠNG NGN
Cho đến nay, mạng thế hệ mới vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa
có một khuyến nghị chính thức nào của Liên minh Viễn thơng thế giới ITU về
cấu trúc của nó. Nhiều hãng viễn thơng lớn đã đưa ra mơ hình cấu trúc mạng
thế hệ mới như Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC... Bên cạnh
việc đưa ra nhiều mơ 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 mơ hình cấu trúc tương đối rõ ràng và các giải pháp mạng khá cụ thể
là Alcatel, Siemens, Ericsions.
Nhìn chung từ các mơ hình này, cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung là
bao gồm 5 lớp chức năng sau :
-

Lớp dịch vụ

-

Lớp điều khiển

-

Lớp chuyển tải

-

Lớp truy nhập

-

Lớp quản lý

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.
1.1.1. Mơ hình phân lớp chức năng mạng NGN.
Lớp dịch vụ
Giao diện mở API

Giao diện mở API

Lớp chuyển tải
Giao diện mở API

Lớp truy nhập

Lớpquản lý

Lớp điều khiển


13

Hình 1-1. Cấu trúc phân lớp mạng NGN
Với API : Application Program Interface.
Sự phân lớp trên chỉ có ý nghĩa tương đối. Cho ta cái nhìn bóc tách về mạng

NGN. Tuy nhiên trong mỗi lớp có thể được phân lớp nhỏ hơn tuỳ theo góc nhìn của
các nhà nghiên cứu về mạng NGN. Có thể có những thiết bị nằm ở lớp này hoặc lớp
kia.

1.1.2. Phân tích

Lớp dịch vụ

Lớp chuyển tải
Lớp truy nhập

Hình 1-2. Cấu trúc 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,


14

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. Ngồi ra, chúng cịn 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 cơng 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 nhanh chóng, dễ dàng; những nhà khai thác có thể chọn lựa
các nhà cung cấp thiết bị tốt nhất cho từng lớp trong mơ hình mạng NGN.
1.1.2.1.
-

Lớp truy nhập

Lớp vật lý :


15

•

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.

•

Vơ tuyến : thơng 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 trị giao diện
để kết nối các thiết bị đầu cuối vào mạng qua hệ thống mạng
ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vơ tuyến.

•

Các thiết bị truy nhập tích hợp IAD.
Th 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, ...
1.1.2.2.

Lớp chuyển tải

a)

Phần truyền thông

-

Thành phần : Thiết bị ở phần 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.


16

•

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 :
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, phần này chịu
trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (chẳng hạn như PSTN, FramRelay,
LAN, vô tuyến,...) sang mơi 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.
b)

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 ln 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 chuyển tải chính là IP hay

IP/ATM.


17

•
-

Có các hệ thống chuyển mạch, hệ thống định tuyến cuộc gọi.

Chức năng :
•

Lớp chuyển 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 hỗn, tỷ lệ mất gói và
Jitter cho phép,... đối với mạng chuyển mạch gói; băng thơng, độ trì hỗn đối
với mạng chuyển mạch kênh TDM). Lớp dịch vụ sẽ đưa ra các yêu cầu về năng
lực chuyển tải và nó sẽ thực hiện các yêu cầu đó.
1.1.2.3.
-

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).


18

Hình 1-3. Các thành phần của softswitch
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...


19

Các giao diện logic và vật lý tiêu chuẩn
Hình 1-4. Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ.
-

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 thơng tin này đến các
thành phần thích hợp trong lớp điều khiển.


20



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.
1.1.2.4.
-

Lớp dịch vụ

Thành phần :
Lớp dịch vụ gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service Execution Node),

thực chất là các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông
qua lớp truyền tải.
-

Chức năng :
Lớp dịch vụ cung cấp các dịch vụ có băng thơng 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 dịch vụ, còn một số dịch vụ khác sẽ
được điều khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống. Lớp dịch vụ
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 thơng tin và nội dung

•

VPN cho thoại và số liệu

•

Video theo u cầu

•

Nhóm các dịch vụ đa phương tiện

•

Thương mại điện tử

•

Các trị chơi trên mạng thời gian thực.


21

•

......

1.1.2.5.

Lớp quản lý

Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ lớp kết nối cho đến
lớp ứng dụng.
Tại lớp quản lý, người ta có thể triển khai kế hoạch xây dựng mạng giám
sát viễn thông TMN, như một mạng riêng theo dõi và điều phối các thành phần
mạng viễn thông đang hoạt động. 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 1-5. Các thực thể chức năng trong 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


22

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.

-

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.
1.2. CẤU TRÚC VẬT LÝ CỦA MẠNG NGN
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


23

nối mạng thế hệ sau với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thơng
hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa.
1.2.1. Cấu trúc vật lý của mạng NGN

ình

Hình 1-6. Cấu trúc vật lý mạng NGN

1.2.2. Các thành phần mạng và chức năng

SOFSWITCH