Mạng thế hệ sau NGN luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------------------------

VŨ THỊ LÝ

MẠNG THẾ HỆ SAU (NGN)
Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
Tiến sĩ : Phạm Văn Bình

Hà Nội, tháng 10 năm 2012

1


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả trong luận văn là trung thực. Tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung của
luận văn này trước Viện đào tạo sau đại học- Trường đại học Bách khoa Hà
Nội.
Người cam đoan

Vũ Thị Lý

2

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
NGN

: Next General Network

TE

Transit Exchange

RLE

: Remote Local Exchange-

PSTN
CAR
GW
ICMP
IN
IP
MOS
MPE
MTP
MTU
MUP
NMS
NTP
OSI
PCM
PDH
PSTN

QoS
RAS
RCF
RED
RELF
RR
RRJ
RRQ
RSVP
RTCP
SC
SCCP
SCMP
SCP
SDH
SDP
SGCP
SIP
SMTP

(Public Switching Telephone Network)
Committed Access Rate
Gateway
Internet Control Message Protocol
Intelligent Network
Internet Protocol
Mean Opinion Score
Multi Pulse Excited coding
Message Transfer Partsss
Maximum Transfer Unit

Mobile User Part
Network Management System
Network Time Protocol
Open System Interconnection
Pulse Code Modulation
Plesiochronous Digital Hieachy
Public Switch Telephone Network
Quality of Service
Registration- Admission- Status
Registration Confirmation
Random Early Detection
Residual Excited Linear Prediction
Round Robin
Register Reject
Regist Request
Resource Reservation Protocol
Realtime Trasport Coltrol Protocol
Signalling Controler
Signaling Connect Control Part
Stream Conltrol Message Protocol
Service Control Point
Synchronous Digital Hierachy
Session Descripsion Protocol
Simple Gateway Coltrol Protocol
Session Initial Protocol
Simple Mail Transfer Protocol

3

SNMP
SP
SS7
SSP
ST2
STP
TCP
TDM
UAC
UDP

Simple Network Management Protocol
Signal Processor
Signal System7
Service Switching Point
Stream Protocol version 2
Signal Transfer Point
Transmission Control Protocol
Time Division Multiplex
User Agent Client
User Datagram Protocol

4


Danh mục các hình vẽ, đồ thị
TT Số hình

Tên hình vẽ, đồ thị

Trang

1

1.1

Các thành phần chính của mạng viễn thơng

10

2

1.2

Cấu hình mạng cơ bản

11

3

1.3

Cấu trúc mạng phân cấp

11

4

1.4

Mạng báo hiệu Việt Nam

16

5

2.1

Nhu cầu tiến hóa mạng

26

6

2.2

Chiến lược phát triển

26

7

2.3

Sự hội tụ giữa các mạng

27

8

2.4

Hoạt động của chuyển mạch mềm trong NGN

30

9

2.5

Cấu trúc mạng thế hệ sau (góc độ mạng)

34

10

2.6

Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ)

35

11

2.7

Cấu trúc mạng luận lý của mạng NGN

35

12

2.8

Các thành phần của Softswitch

38

13

2.9

Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ

39

14

2.10

Các thực thể chức năng trong NGN

41

15

2.11

Cấu trúc vật lý mạng NGN

42

16

2.12

Các thành phần chính của mạng NGN

43

17

2.13

Cấu trúc của Media Gateway

43

18

2.14

Cấu trúc của Softwitch

45

19

2.15

Cấu trúc của Server ứng dụng

48

21

3.1

Hoạt động của mạng PSTN

55

22

3.2

Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN

57

23

3.3

Vị trí của chuyển mạch mềm Softswitch trong mơ hình 59
phân lớp chức năng của NGN

5

25

4.1

Cấu trúc ứng dụng giao thức H.323

71

25

4.2

Cấu hình mạng theo chuẩn H.323

72

28

4.3

Thiết bị đầu cuối H.323

73

29

4.4

Thiết bị cổng ( H.323 Gateway)

75

30

4.5

Vùng H.323

76

31

4.7

Đăng ký điểm cuối

83

32

4.6

Khám phá Gatekeeper

79

36

5.1

Mạng đa dịch vụ (góc độ dịch vụ)

91

37

5.2

Cấu trúc NGN dạng Module

92

38

5.3

Một số loại hình dịch vụ NGN điển hình

98

39

5.4

Cấu trúc mạng đa dịch vụ ( nhìn từ góc độ mạng)

101

40

5.5

Cấu trúc chức năng lớp ứng dụng

102

41

5.7

Biện pháp chống lại các nguy cơ

107

44

6.1

45

6.2

46

6.3

Xu hướng phát triển và xây dựng một mạng hồn tồn 110
mới
Hình 6.3 Tổ chức lớp truyền tải
117

47

3.18

Hình 6.4Tổ chức lớp ứng dụng dịch vụ và điều khiển

Xu hướng phát triển mạng dựa trên cơ sở mạng hiện 110
tại

117

6


Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của kinh tế đất nước, các ngành hoạt động trong
lĩnh vực dịch vụ cũng khơng ngừng lớn mạnh và Bưu Chính Viễn Thơng là
một trong những ngành đó. Tổng kết trong thời gian vừa qua cho thấy Bưu
Chính Viễn Thơng đã góp phần quan trọng vào sự vươn mình đi lên của nền
kinh tế đất nước trong thời kỳ đổi mới. Trong đóng góp đó khơng thể khơng
kể tới vai trị quan trọng của bộ phận viễn thông.
Không ngừng lớn mạnh cùng thời gian, ngành viễn thông Việt Nam đã
và đang cung cấp ngày càng nhiều loại hình dịch vụ viễn thơng tới người dân
với cả chất lượng và số lượng không ngừng được cải thiện. Dịch vụ thoại đã
khơng cịn mạng lại doanh thu chủ yếu cho nhà khai thác như trước đây. Điều
này đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ phải nhanh chóng phát triển nhiều dịch
vụ giá trị gia tăng mới, tích hợp hệ thống nhằm tận dụng tối đa hạ tầng mạng.
Mạng NGN đã ra đời và phát triển nhanh chóng, đáp ứng nhu cầu này của nhà

cung cấp dịch vụ và khách hàng.
Với đề tài “Mạng viễn thông thế hệ mới - NGN”, luận văn tốt nghiệp
tập chung khái quát các vấn đề liên quan đến mạng NGN bao gồm các khái
niệm, kiến trúc chức năng mạng, các giao thức báo hiệu, các công nghệ nền
tảng và thực tế triển khai các dịch vụ trong mạng NGN ở Việt Nam.
Em xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Phạm Văn Bình đã tận tình hướng
dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

Học viên

Vũ Thị Lý

7


MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA ..........................................................................................................1
Lời cam đoan ...................................................................................................................2
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt .........................................................................3
Danh mục các hình vẽ, đồ thị .........................................................................................5
Lời nói đầu.......................................................................................................................7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI ..........................................10
1.1 MẠNG VIỄN THÔNG HIỆN TẠI
1.1.1. Khái niệm mạng viễn thông .......................................................................10
1.1.2. Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay..............................................13
1.1.3 Sơ lược mạng viễn thông hiện nay
13
1.1.4. Những hạn chế của mạng viễn thông hiện tại .............................................17
1.2 MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI ...........................................................19
1.2.1 Định nghĩa....................................................................................................19

1.2.2 Đặc điểm mạng NGN ..................................................................................19
CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC MẠNG NGN .....................................................................25
2.1 SỰ TIẾN HÓA TỪ MẠNG HIỆN CÓ LÊN MẠNG NGN ...........................25
2.1.1 Chiến lược tiến hóa .......................................................................................25
2.1.2 Sự tiến hóa từ mạng hiện có lên mạng NGN ................................................30
2. 2. CẤU TRÚC CHỨC NĂNG CỦA MẠNG NGN ..........................................33
2.2.1 Mơ hình phân lớp chức năng mạng NGN .....................................................34
2.2.2 Phân tích .......................................................................................................34
2.2.3 Lớp truy nhập và truyền dẫn .........................................................................35
2.2.4 Lớp truyền thông...........................................................................................37
2.2.5 Lớp điều khiển ..............................................................................................38
2.2.6 Lớp ứng dung ................................................................................................39
2.3 CẤU TRÚC VẬT LÝ ......................................................................................42
2.3.1 Cấu trúc vật lý NGN .....................................................................................42
2.3.2 Các thành phần mạng và chức năng .............................................................43
2.4 CÁC CÔNG NGHỆ LÀM NỀN CHO MẠNG THẾ HỆ MỚI. ...................50
2.4.1 Công nghệ truyền dẫn ..................................................................................50
2.4.2 Công nghệ truy nhập ....................................................................................50
2.4.3 Công nghệ chuyển mạch ..............................................................................50
CHƯƠNG 3: CHUYỂN MẠCH MỀM SOFTSWITCHING .....................................55
3.1 GIỚI THIỆU CHUNG ......................................................................................55
3.2 KHÁI NIỆM CHUYỂN MẠCH MỀM ..........................................................58
3.2.1. Vị trí của chuyển mạch mềm trong mơ hình phân lớp chức năng của NGN .58
3.2.2. Thành phần chính của chuyển mạch mềm .....................................................59
3.2.3 Khái quát hoạt động của chuyển mạch mềm Softswitch ................................60
CHƯƠNG 4 CÁC HỆ THỐNG BÁO HIỆU TRONG NGN ....................................68
4.1. MỞ ĐẦU ...........................................................................................................68
4.2. HỆ THỐNG BÁO HIỆU THEO CHUẨN H.323.........................................69

4.2.1. Cấu trúc giao thức H.323. ............................................................

69

8


4.2.2. Các thành phần trong hệ thống H.323 ............................................. 71
4.2.3. Các kênh điều khiển ......................................................................... 76
4.2.3.1. Kênh điều khiển RAS .........................................................................79
4.2.3.2. Kênh báo hiệu cuộc gọi (Call Signalling Channel) ............................81
4.2.3.3. Kênh điều khiển truyền thông H.245 ..................................................81
4.3. GIAO THỨC SIP .................................................................................................85
4.3.1. Các thành phần của SIP ..................................................................................86
4.3.2. Các thông điệp của SIP ...................................................................................86
4.3.3 Hoạt động của SIP ...........................................................................................87
4.3.3.1. Địa chỉ SIP ...................................................................................................87
4.3.3.2. Xác định một SIP server ..............................................................................87
4.4. KẾT LUẬN ............................................................................................................90
CHƯƠNG 5: DỊCH VỤ VÀ CÁC VẪN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN DỊCH VỤ TRONG
MẠNG NGN ..................................................................................................................91
5.1
GIỚI THIỆU ....................................................................................................91
5.2
NHU CẦU NGN ĐỐI VỚI CÁC NHÀ CUNG CẤP DỊCH VỤ ..................92
5.3
YÊU CẦU CỦA KHÁCH HÀNG...................................................................94
5.4
DỊCH VỤ NGN ................................................................................................95
5.5
KIẾN TRÚC DỊCH VỤ THẾ HỆ SAU .......................................................101

5.6 CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN DỊCH VỤ ..................................................103
CHƯƠNG 6: CHIẾN LƯỢC PHÁT TRIỂN NGN CỦA NGÀNH VÀ THỰC TẾ
TRIỂN KHAI MẠNG NGN TẠI VIỆT NAM .........................................................108
6.1
GIỚI THIỆU CHUNG ..................................................................................108
6.2
NGUYÊN TẮC THỰC HIỆN TRIỂN KHAI MẠNG NGN ......................108
6.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG NGN ĐỐI VỚI CÁC NHÀ CUNG CẤP DỊCH
VỤ KHÁC NHAU ......................................................................................................109
6.4
CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT CHO VIỆC PHÁT TRIỂN MẠNG NGN CỦA
NGÀNH.......................................................................................................................112
6.4.1
Giải pháp xây dựng NGN trên cơ sở mạng hiện tại .................................112
6.4.2
Giải pháp xây dựng NGN hoàn toàn mới ................................................114
6.4.3
Nhận xét và đánh giá ...............................................................................115
6.5 THỰC TẾ TRIỂN KHAI MẠNG NGN Ở VIỆT NAM ...................................115
6.5.1 Giới thiệu chung .............................................................................................115
6.5.2 Mạng NGN của VNPT ...................................................................................116
KẾT LUẬN ..................................................................................................................119
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................................120

9


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI
1.1 MẠNG VIỄN THƠNG HIỆN TẠI
1.1.1 Khái niệm về 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 dịch vụ tới khách hàng.
Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: Thiết bị chuyển mạch, thiết
bị truyền dẫn, mơi trường truyền và thiết bị đầu cuối.

Hình 1-1 Các thành phần chính của mạng viễn thơng
-

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 tinh 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 th bao dùng mơi trường thường là cáp kim loại, tuy nhiên một số
môi trường truyền là cáp quang hoặc vô tuyến.

10


-

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 truyền viba, vệ tinh.

-

Thiết bị đầu cuối cho mạng thoại truyền thống gồm máy điện thoại, máy Fax,

máy tính, tổng đài PABX..
-

Mạng viễn thơng cũng có thể định nghĩa như sau: Mạng viễn thơng là một hệ

thống gồm các nút chuyển mạch được nối với nhau bằng các đường truyền dẫn. Nút
được phân thành nhiều cấp và kết hợp với các đường truyền dẫn tạo thành các cấp
mạng khác nhau.

Hình 1-2 Cấu hình mạng cơ bản
Mạng viễn thông hiện nay được chia làm nhiều loại. Đó là mạng mắc lưới,
mạng sao, mạng tổng hợp, mạng vịng kín và mạng thang. Các loại mạng này có ưu
điểm và nhược điểm khác nhau để phù hợp với các đặc điểm của từng vùng địa lý
(trung tâm, hải đảo, biên giới,…) hay vùng lưu lượng (lưu thoại cao, thấp…)
Mạng viễn thơng hiện nay được phân cấp như sau:

Hình 1-3 Cấu trúc mạng phân cấp

11


Trong mạng hiện nay gồm 5 nút:
- Nút cấp 1: Trung tâm chuyển mạch quá giang quốc tế
- Nút cấp 2 : Trung tâm chuyển mạch quá giang đường dài.
- Nút cấp 3: Trung tâm chuyển mạch quá giang nội hạt
- Nút cấp 4: Trung tâm chuyển mạch nội hạt

- Nút cấp 5: Trung tâm chuyển mạch từ xa.
1.1.2. Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay
Các mạng viễn thơng 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 thơng riêng biệt
để phục vụ dịch vụ đó.
►Mạng Telex: Dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đã được mã hóa
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 thơng 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 các 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
song vơ tuyến, truyền qua hệ thống truyền hình cáp CATV (Community Antenna
Television) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua vệ tinh hay cịn gọi là truyền hình
trực tiếp DBS (Direct Broadcast System).
►Trong phạm vi cơ quan số liệu giữa các máy tính được trao đổi thơng qua
mạng cục bộ LAN (Local Area Network) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet, Toke
bus, Tokenring.
■ 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 tandem (tổng đài quá giang nội hạt cấp 4).

12


■ 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.
■ 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 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 chia theo thời gian và công
nghệ ghép kênh phân chia theo 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) và MS (Mobile Subscriber).
1.1.3. Sơ lược mạng viễn thông hiện nay
● Cấu trúc mạng
Để phục vụ cho các dịch vụ thông tin như thoại, số liệu, fax, telex và các
dịch vụ khác như điện thoại di động, nhắn tin….nên nước ta hiện nay ngoài mạng
chuyển mạch cơng cộng cịn có các mạng của một số dịch vụ khác. Riêng mạng
Telex không kết nối với mạng thoại của VNPT, còn các mạng khác đều được kết
nối vào mạng của VNTP thông qua các kênh trung kế hoặc các bộ MSU (Main
Switch Unit), một số khác lại truy nhập vào mạng PSTN qua các thuê bao bình
thường, sử dụng kỹ thuật DLC (Digital Loop Carrier), kỹ thuật truy nhập vô
tuyến…

13


Về cấu trúc mạng, mạng viễn thông của VNPT hiện nay chia thành 3 cấp:
Cấp quốc tế, cấp quốc gia, cấp nội tỉnh/ thành phố.

Xét về khía cạnh các chức năng của các hệ thống thiết bị trên mang thì
mạng viễn thông gồm: Mạng chuyển mạch, mạng truy nhập, mạng truyền dẫn và
các mạng chức năng.
■ Mạng chuyển mạch
Mạng chuyển mạch có 4 cấp (dựa trên các cấp tổng đài chuyển mạch) quá
giang quốc tế, quá giang đường dài, nội tỉnh và nội hạt. Riêng tại thành phồ Hồ Chí
Minh có them cấp quá giang nội hạt.
Hiện tại mạng VNPT đã có các trung tâm chuyển mạch quốc tế và chuyển
mạch quốc gia ở Hà Nội, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh. Mạch của các bưu
điện cũng đang phát triển mở rộng. Nhiều tỉnh, thành phố xuất hiện các cấu trúc
mạng với nhiều tổng đài Host, các thành phố lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí
Minh đã và đang phát triển các Tadem nội hạt.
Mạng viễn thông của VNPT hiện tại được chia thành 5 cấp, trong tương lai
sẽ giảm từ 5 xuống 4 cấp.
Mạng này do các thành viên của VNPT điều hành: Đó là VTN, VTI, và
các bưu điện tỉnh. VTI quản lý các tổng đài chuyển mạch quá giang quốc tế, VTN
quản lý các tổng đài chuyển mạch quá giang đường dài tại 3 trung tâm Hà Nội, Đà
Nẵng và TP Hồ Chí Minh. Phần còn lại do các bưu điện tỉnh quản lý
Các tổng đài có trên mạng viễn thơng Việt Nam: A1000E của Alcatel,
NEAX61 của NEC, AXE10 của Ericsson, EWSD của Siemens.
Các công nghệ chuyển mạch được sử dụng: chuyển mạch kênh (PSTN),
X.25 relay, ATM (số liệu).
Nhìn chung mạng chuyển mạch Việt Nam còn nhiều cấp và việc điều khiển
bị phân tán trong mạng (điều khiển nằm tại các tổng đài).
■ Mạng truy nhập
Với từng mạng cung cấp dịch vụ khác nhau mà có mạng truy nhập tương
ứng

14

■ Mạng truyền dẫn
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 viba PDH.
Cáp quang SDH: Thiết bị này do nhiều hang cung cấp là : Alcatel, Norther
Telecom, Siemen, Fujitsu, Lucent, NEC, Nortel. Các thiết bị có dung lượng
155Mb/s, 622Mb/s, 2,5Gb/s.
Viba PDH: thiết bị này cũng có nguồn gốc từ nhiều hang cung cấp khác nhau
như Siemen, Alcaltel, Fujitsu, SIS, SAT, NOKIA, AWA. Dung lượng 140 Mb/s,
34Mb/s và n*2Mb/s. Công nghệ vi ba SDH được sử dụng hạn chế với số lượng ít.
Mạng truyền dẫn có 2 cấp: mạng truyền dẫn liên tỉnh và mạng truyền dẫn nội
tỉnh.
*Mạng truyền dẫn liên tỉnh
Bao gồm các hệ thống truyền dẫn bằng cáp quang, bằng vô tuyến.
-

Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng cáp quang:
Mạng truyền dẫn đường trục quốc gia nối giữa Hà Nội và TP Hồ Chí Minh

dài 4000km sử dụng STM-16/2F-BSHR, được chia thành 4 vòng ring tại Hà Tĩnh,
Đà Nẵng Qui Nhơn và TP HCM.
Vòng 1: Hà Nội- Hà Tĩnh(884Km)
Vòng 2: Hà Tĩnh – Đà Nẵng(834km)
Vòng 3: Đà Nẵng – Qui Nhơn (817km)
Vòng 4: Qui Nhơn – Tp HCM (1424km)
Các đường truyền dẫn khác Hà Nội- Hải Phịng, Hà Nội- Hịa Bình, Tp Hồ
Chí Minh- Vũng Tàu, Hà Nội- Phủ Lý- Nam Định, Đà Nẵng- Tam Kỳ. Các tuyến
truyền dẫn liên tỉnh này dùng STM-4. Riêng tuyến Hà Nội- Nam Định, Đà NẵngTam Kỳ vẫn còn sử dụng PDH, trong tương lai
-Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng vô tuyến:
Dùng hệ thống viba SDH (STM1- dung lượng 155Mbps), PDH dung lượng

4Mbps, 6Mbps, 140 Mbps. Chỉ có tuyến Bãi Cháy, Hịn Gai dùng SDH các tuyến
khác dùng PDH.

15


*Mạng truyền dẫn nội tỉnh
Khoảng 88% các tuyến truyền dẫn nội tỉnh sử dụng hệ thống viba. Trong
tương lai khi nhu cầu tải tăng thì các tuyến này sẽ được thay thế bởi hệ thống truyền
dẫn quang.
■ Mạng báo hiệu
Hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam sử dụng cả hai loại báo hiệu R2 và
SS7. Mạng báo hiệu số 7 (SS7) được đưa vào khai thác tại Việt Nam theo chiến
lược triển khai từ trên xuống dưới theo tiêu chuẩn của ITU (khai thác thử nghiệm từ
năm 1995 tại VTN và VTI). Cho đến nay, mạng báo hiệu số 7 đã hình thành với
một cấp STP ( điểm chuyển mạch báo hiệu) tại 3 trung tâm (Hà Nôi, Đà Nẵng, Hồ
Chí Minh) của 3 khu vực (Bắc Trung Nam) và đã phục vụ khá hiệu quả.
Báo hiệu cho PSTN ta có R2 và SS7, đối với mạng truyền số liệu qua IP có
H.323, đối với ISDN có báo hiệu kênh D, Q.931..

Hình 1.4 Mạng báo hiệu Việt Nam
■ Mạng đồng bộ
Mạng đồng bộ của VNPT đã thực hiện xây dựng giai đoạn 1 và giai đoạn 2
với 3 đồng hổ chủ PRC tại Hà Nội, Đà Nẵng, Tp HCM và một số đồng hồ thứ cấp
SSU. Mạng đồng bộ Việt Nam hoạt động theo nguyên tắc chủ tớ có dự phòng, bao
gồm 4 cấp, hai loại giao diện chuyển giao tín hiệu đồng bộ chủ yếu là 2 MHz và 2
Mbps. Pha 3 của quá trình phát triển mạng đồng bộ đang được triển khai nhằm nâng
cao hơn nữa chất lượng mạng và chất lượng dịch vụ
Các cấp của mạng đồng bộ được phân thành 4 cấp như sau:

16


-

1. Cấp 0 : cấp đồng hồ chủ.

-

2. Cấp 1 : Cấp nút quốc tế và nút quốc gia

-

3. Cấp 2: Cấp nút nội hạt

-

4. Cấp 3: Cấp nút nội hạt.
Mạng được phân thành 3 vùng độc lập, mỗi vùng có 2 đồng hồ mẫu, một

đồng hồ chính (Cesium) và một đồng hồ dự phòng (GSP). Các đồng hồ này được
đặt tại trung tâm của 3 vùng và được điều chỉnh theo phương thức cần đồng bộ.
Các tổng đài quốc tế và Toll trong vùng được điều khiển bởi đồng hồ chủ
theo phương pháp chủ tớ.
Các tổng đài Tadem và Host tại các tỉnh hoạt động bám theo phương pháp
chủ tớ. Các tổng đài huyện (RSS) cũng hoạt động bám theo các Host theo phương
pháp chủ tớ.
■ Mạng quản lý.
Dự án xây dựng trung tâm quản lý mạng viễn thông quốc gia đang trong
quá trình chuẩn bị để tiến tới triển khai.

■ Các nhà cung cấp dịch vụ
Tại nước ta có 2 nhà cung cấp dịch vụ: đó là các nhà cung cấp dịch vụ
truyền thống (chủ yếu là thoại) và các nhà cung cấp dịch vụ mới (các dịch vụ số
liệu, Internet…)
Các nhà khai thác dịch vụ truyền thống bao gồm tổng cơng ty bưu chính
viễn thơng Việt Nam (VNTP), công ty viễn thông quân đội (Viettel), Công ty cổ
phần viễn thơng Sài Gịn (SPT).
Các nhà khai thác dịch vụ mới bao gồm FPT, SPT …
1.1.4. Những hạn chế của mạng viễn thơng hiện tại
Như phân tích ở trên, hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song
song tồn tại. Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo
dưỡng khác nhau. Như vậy hệ thống mạng viễn thơng hiện tại có rất nhiều nhược
điểm mà quan trọng là:
■ Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng.

17


■ Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ
tới tốc độ truyền dữ liệu. Ngoài ra sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thơng trong
tương lai mà hiện nay chưa dự đốn được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác
nhau
■ Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài
nguyên. Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác
cùng sử dụng.
Mặt khác mạng viễn thông hiện nay được thiết kế khai thác dịch vụ thoại là
chủ yếu. Do đó, đứng ở góc độ này, mạng đã phát triển tới một mức gần như giới
hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết điểm cần khắc phục.
■ Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho các nhà khai thác gần như phụ
thuộc hoàn toàn vào các nhà cung cấp tổng đài. Điều này không những làm giảm

sức cạnh tranh cho các nhà khai thác, đặc biệt là những nhà khai thác nhỏ, mà còn
tốn nhiều thời gian và tiền bạc khi muốn nâng cấp và sử dụng phần mềm mới.
■ Các tổng đài chuyển mạch kênh đã khai thác hết năng lực và trở nên lạc
hậu đối với nhu cầu của khách hàng. Các chuyển mạch Class5 đang tồn tại làm hạn
chế khả năng sang tạo và triển khai các dịch vụ mới, từ đó dẫn đến làm giảm lợi
nhuận của các nhà khai thác.
■ Sự bùng nổ lưu lượng thông tin đã khám phá sự kém hiệu quả của
chuyển mạch kênh TDM. Chuyển mạch kênh truyền thống chỉ dùng để truyền các
lưu lượng thoại có thể dự đốn trước và nó khơng hỗ trợ lưu lượng dữ liệu tăng đột
biến một cách hiệu quả. Khi lượng dữ liệu tăng vượt lưu lượng thoại, đặc biệt với
dịch vụ Internet quay số trực tiếp, thường xảy ra nghẽn mạch do nguồn tài nguyên
hẹp. Trong khi đó chuyển mạch kênh làm lãng phí băng thơng khi các mạch đều rỗi
trong một khoảng thời gian mà khơng có tín hiệu nào truyền đi.
Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai
thác nhận thấy rằng “ Sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN” là chắc chắn xảy
ra. Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự- số,

18


băng hẹp- băng rộng, cơ bản- đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi
phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện nay.

1.2 MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI (Next Generation Network)
1.2.1 Định nghĩa
Mạng viễn thơng 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)

-

Mạng phân phối (phân phối tính thơng minh cho mọi phần tử trong

-

Mạng nhiều lớp (Mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức

mạng).
năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM)
Cho tới 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 chiến lược phát triển
NGN nhưng chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN.
Bắt đầu từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch
gói và cơng nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng
thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai 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 thế xem mạng thơng tin thế hệ mới là sự tích hợp mạng thoại
PSTN chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM với mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật
IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thới cũng có
thể nhập một lượng dữ liệu lớn vào mạng IP nhờ đó coa thể giảm nhẹ gánh nặng
của PSTN.
Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà
còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di
động.

1.2.2 Đặc điểm của mạng NGN

19


Mạng NGN có 4 đặc điểm chính
1. Nền tảng là hệ thống mạng mở
2. Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện
độc lập với mạng lưới.
3. Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống
nhất.
4. Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng ngày càng
tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.
NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất.. Mấy năm gần đây
cùng với sự phát triển của công nghệ IP người ta mới thấy rõ mạng viễn thơng,
mạng truyền hình cáp, mạng máy tính cuối cùng cũng tích hợp trong một mạng IP
thống nhất.
Khi các mạng số liệu trên thế giới được liên kết lại với nhau, một mạng số
liệu mới được thiết lập đó là Internet.Giao thức liên mạng sử dụng Internet là giao
thức IP(Internet Protocol).
TCP/IP là một họ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp
phương tiện truyền thơng liên mạng ,trong đó IP là giao thức chủ chốt cung cấp khả
năng kết nối mạng con thành liên mạng để truyền thơng tin.Vai trị của IP tương tự
như lớp mạng trong mơ hình OSI.

Bộ giao thức TCP/IP
Tầng

Các giao thức

Ứng

DNS, ENRP, FTP, HTTP, IMAP, IRC, NNTP, POP3, SIP,

dụng

SMTP, SNMP, SSH, TELNET, BitTorrent, …

Phiên

ASAP, SMB, …

Giao vận SCTP, TCP, UDP, DCCP, IL, RTP, RUDP, …
Mạng
Liên kết

IPv4, IPv6, …
Ethernet, Wi-Fi, Token ring, MPLS, PPP, …

20


Bộ giao thức TCP/IP có thể được coi là tập hợp các tầng , mỗi tầng
giải quyết một tập vấn đề có liên quan đến việc truyền dữ liệu và cung cấp cho các
tầng cấp trên một dịch vụ được định nghĩa rõ ràng dựa trên việc sử dụng các dịch
vụ của tầng thấp hơn.
•

Tầng ứng dụng: là nơi các chương trình mạng thường dùng nhất

nhằm liên lạc giữa các nút trong một mạng.
• Tầng giao vận :có nhiệm vụ kết hợp các khả năng truyền thông tin trực
tiếp không phụ thuộc vào mạng bên dưới kèm theo kiểm soát lỗi ,phân mảnh và
điều khiển lưu lượng.
• Tầng mạng : giải quyết các vấn đề dẫn các gói tin qua một mạng đơn.
Một ví dụ về giao thức như vậy là :X25,giao thức Host/IMP của mạng ARPANET.
• Tầng liên kết được sử dụng để chuyển các gói tin từ tầng mạng tới các
máy chủ (Host) khác nhau.
Mơ hình OSI mơ tả một tập cố định gồm 7 tầng .Giải pháp phân tầng
này cho phép mỗi tầng kiểm soát một mẫu nhỏ thông tin, thực hiện các thay đổi cần
thiết vào dữ liệu và thêm các thuộc tính cần thiết cho lớp này trước khi chuyển dữ liệu đi tiếp.
Nó có thể so sánh với giao thức TCP/IP như sau:

TCP/IP
Application

OSI
Telnet

SNMP
FTP

Pressentation

DNS

Session
SMTP
TCP

Transport
Network

ARP

UDP

Ethernet

ICMP

IP
Token

Data Link
Physical

RIP

bus

Token
Ring

FDDI

Hình 1.5 Kiến trúc của TCP/IP so với mơ hình OSI

21

Hai nhiệm vụ chính của IP là phân phát gói theo kiểu không liên kết
(connectionless), nghĩa là không cần giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ
liệu,và phân mảnh hoặc tái tạo các gói để phù hợp với kích thước MTU (Maximum
Transfer Unit) của tầng liên kết dữ liệu ở dưới .Nó thích ứng với mọi loại giao thức
ở 2 tầng dưới có tính phổ biến rộng khắp.
Động cơ xuất hiện mạng thế hệ mới
Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển hàng đầu theo hàm số mũ của nhu cầu
truyền dữ liệu và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng trưởng Internet mạnh mẽ..
Do vậy, một sự chuyển đổi sang hệ thống chuyển mạch gói tập trung là khơng thể
tránh khỏi khi mà dữ liệu thay thế vị trí thoại trở thành nguồn tạo ra lợi nhuận
chính. Cùng với sự bùng nổ Interner 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 đến 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 cơng 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 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.
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.
● Xu thế đổi mới viễn thông
Khác với khía cạnh kỹ thuật, q 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 q
trình được gọi là “Mạch vịng nội hạt khơng trọn gói” các luật lệ của chính phủ trên
tồn thế giới đã ép buộc các nhà khai thác lớn phải mở cửa để các công ty mới tham

22


gia thị trường cạnh tranh. Trên quan điểm chuyển mạch, các nhà cung cấp thay thể
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 mơ hình được luật
pháp cho phép khai thác.
● Các nguồn doanh thu mới
Dự báo hiện nay cho thấy mức độ 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 thông sẽ tái định mức mơ hình kinh
doanh của họ dưới ánh sang của các dự báo này . 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.
Những vấn đề cần quan tâm khi phát triển NGN
Trước hết các nhà cung cấp dịch vụ phải xem xét cơ sở TDM mà họ đã lắp
đặt và do vậy phải đối đầu với quyết định khó khăn về việc nâng cấp hệ thống này,
nên đầu tư vốn cho thiết bị chuyển mạch kênh và xây dựng một mạng NGN xếp
chồng, hay thậm chí nên thay thế các tổng đài truyền thống bằng những chuyển
mạch công nghệ mới sau này. Họ cũng phải xem xét ảnh hưởng của sự gia tăng lưu
lượng Internet quay số trực tiếp với thời gian giữ máy ngắn hơn nhiều. Vấn đê lớn
nhất cần cân nhắc khi sắp tới cần hỗ trợ dịch vụ thoại qua IP và hàng loạt các giá trị
gia tăng khác. Một thách thức căn bản hiện nay là mở rộng IP theo nhiều hướng,
khả năng cung cấp đa dịch vụ trong khi vẫn giữ được ưu thế của mạng IP. Để đảm
bảo QoS cần thiết, các nhà khai thác phải có khả năng cam kết cung cấp các thỏa
thuận về mức dịch vụ các yêu cầu băng tần và các tham số chất lượng.
Một khía cạnh khác là quy mô mạng phải đủ lớn để cung cấp cho khách hàng
nhằm chống lại hiện tượng nghẽn cổ chai trong lưu lượng của mạng lõi. Một trong

những đặc trưng của NGN chính là khả năng tăng số lượng của các giao diện mở,
nhưng điều đó cũng hàm chứa các nguy cơ đe dọa an ninh mạng., Do đó, đảm bảo
an tồn thơng tin trở thành vấn đề sống cịn của các nhà khai thác nhằm bảo vệ

23


chống lại sự tấn cơng từ phía các tin tặc. Các cơng cụ an ninh và mật mã hóa phải
ln sẵn sàng.
Công nghệ quang đã chứng minh được là phương tiện truyền tải thông tin
hiệu quả trên khoảng cách lớn, và hiện nay nó là cơng nghệ chủ đạo trong truyền
dẫn trên mạng lõi. Với các cải tiến hiện nay, như công nghệ ghép kênh phân chia
theo mật độ bước song DWDM, nâng cao đáng kể hiệu quả kinh tế về truyền tải
trên mạng cáp quang.
Một vấn đề quan trọng là vấn đề giải pháp quản lý thích hợp cho mạng NGN.
Trong khi muốn xây dựng một mạng quản lý phải làm việc trong một môi trường đa
nhà đầu tư, đa nhà khai thác đa dịch vụ cịn mang tính logic tuy vậy nó vẫn bộc lộ là
điểm cần lưu ý.
Tất cả các yếu tố trên làm cho NGN dường như phức tạp. Tuy nhiên nhìn
mạng NGN trong mạng thơng tin tồn cầu hiện nay, trong đó các mạng chuyển
mạch kênh truyền thống và chuyển mạch gói song song tồn tại, các mạng di động
và cố định không đơn giản trong việc cùng khai thác và thậm chí các thành phần
mạng khác nhau trên mạng cũng yêu cầu quản lý riêng biệt. Trên quan điểm đó,
NGN hướng về một cái gì đó hết sức phức tạp nhưng sẽ cho phép tiết kiệm chi phí
khai thác một cách thích đáng.

24


CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC MẠNG NGN

2.1 SỰ TIẾN HÓA TỪ MẠNG HIỆN CĨ LÊN MẠNG NGN
2.1.1 Chiến lược tiến hóa
Khái niệm mạng thế hệ mới NGN ra đời cùng với việc tái kiến trúc mạng,
tận dụng 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..
Mạng thế hệ sau (NGN) được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau:
-

Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ truyền thống

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 sang cao, năng lực tồn tại mạnh.

Hình 2.1 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 dich vụ khác nhau.

25