Nghiên cứu công nghệ mạng NGN và cấu hình mạng NGN của VNPT

..

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MẠNG NGN
VÀ CẤU HÌNH MẠNG NGN CỦA VNPT

NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ : 605270
SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG
Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

HÀ NỘI 2007


LUẬN VĂN CAO HỌC

MỤC LỤC

MỤC LỤC
Lời nói đầu
Mục lục
Danh mục bảng và hình vẽ
Các từ viết tắt

Trang

Chương 1

1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3

TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU NGN ................. 01
Định hướng phát triển của mạng viễn thông ............................ 01
Về truyền dẫn ............................................................................ 01
Về chuyển mạch ........................................................................ 02
Về truyền số liệu và Internet ..................................................... 02
Những hạn chế của tổng đài chuyển mạch kênh ...................... 03
Giá thành cao ............................................................................ 03
Dịch vụ gia tăng rất hạn chế ..................................................... 03
Khơng tối ưu hóa về truyền dẫn, khả năng dự phịng thấp ....... 04
Tổng đài chuyển mạch gói trong NGN ..................................... 04
Định nghĩa mạng NGN ............................................................. 04
Các đặc điểm của mạng NGN................................................... 04
Ưu điểm của tổng đài chuyển mạch gói trong NGN ................ 06

Chương 2
2.1
2.1.1

2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3

KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ DỊCH VỤ .......................... 09
Cấu hình hệ chuyển mạch mạng thế hệ mới NGN ................... 09
Lớp quản lý ............................................................................... 09
Lớp dịch vụ ............................................................................... 09
Lớp truyền dẫn và truy nhập ..................................................... 10
Lớp truyền thông ....................................................................... 11
Lớp điều khiển .......................................................................... 11
Một số phần tử đặc trưng và chức năng .................................... 12
Cổng phương tiện MG .............................................................. 13
Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC ..................................... 14
Cổng báo hiệu SG ..................................................................... 15
Máy chủ phương tiện MS ......................................................... 16
Máy chủ ứng dụng AS .............................................................. 18
Dịch vụ cơ bản trong mạng NGN ............................................. 19
Mơ hình Parlay .......................................................................... 19

Mơ hình JAIN ........................................................................... 23
Một số dịch vụ trong mạng NGN ............................................. 23

Chương 3

CÔNG NGHỆ MẠNG LÕI TRONG NGN ......................... 25

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


LUẬN VĂN CAO HỌC

MỤC LỤC

3.1.5
3.1.6
3.2

Công nghệ mạng lõi IP/MPLS .................................................. 25
Cấu trúc gói MPLS ................................................................... 26
Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switch Path) ............... 27
Lớp chuyển tiếp tương đương FEC .......................................... 28
Các phương thức trao đổi cơ sở dữ liệu trong bảng LIB
giữa các LSP ............................................................................. 29
Bảng chỉ mục chuyển tiếp nhãn chặng kế tiếp NHLFE ........... 30
Giao thức phân phối nhãn LDP ................................................ 31
Công nghệ ghép kênh quang phân chia theo bước sóng........... 33

Chương 4
4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.2.1
4.1.2.2
4.1.2.3
4.1.2.4
4.1.2.5
4.1.3
4.1.3.1
4.1.3.2
4.1.3.3
4.1.3.4
4.1.4
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.2.5
4.3
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
4.4
4.5
4.5.1
4.5.2

4.5.2.1

GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG MẠNG THẾ HỆ SAU40
Báo hiệu H.323 ........................................................................ 40
Tổng quan về H.323 .................................................................. 40
Các thành phần của H.323 ........................................................ 41
Terminal .................................................................................... 43
Gateway .................................................................................... 44
Gatekeeper ................................................................................ 45
Multipoint Control Unit ............................................................ 47
Vùng hoạt động ......................................................................... 48
Các giao thức thuộc H.323........................................................ 49
Các giao thức mã hóa, giải mã cho tín hiệu thoại và hình ........ 49
Giao thức báo hiệu RAS (H.225).............................................. 49
Giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225 .......................................... 52
Giao thức báo hiệu điều khiển H.245 ....................................... 54
Quá trình thực hiện báo hiệu ..................................................... 56
Giao thức SIP ............................................................................ 59
Giao thức khởi tạo phiên SIP .................................................... 59
Thành phần kiến trúc của SIP ................................................... 60
Các chức năng của SIP ............................................................. 62
Đánh giá SIP ............................................................................. 63
So sánh H.323 và SIP................................................................ 63
Giao thức MGCP ...................................................................... 66
Kiến trúc và thành phần ............................................................ 66
Thiết lập cuộc gọi...................................................................... 67
Đánh giá MGCP ........................................................................ 68
So sánh giữa MGCP, SIP và H.323 .......................................... 69
Giao thức Megaco/H.248 ................................................................... 71
Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh mang BICC .. 72

Cấu trúc kết nối cuộc gọi của BICC ......................................... 73
Yêu cầu đối với BICC............................................................... 74
Yêu cầu về dịch vụ .................................................................... 74

3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


LUẬN VĂN CAO HỌC

MỤC LỤC

4.5.2.2 Mơ hình chức năng BICC ......................................................... 74
4.6
Giao thức SIGTRAN ................................................................ 77
Chương 5
5.1
5.2
5.3
5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4

CẤU HÌNH MẠNG NGN CỦA VNPT ................................. 79
Sự cần thiết cho việc xây dựng mạng NGN của VNPT .......... 79
Cấu hình mạng NGN của VNPT ............................................. 81
Đặc điểm mạng NGN của VNPT ............................................ 88
Virtual Trunking ....................................................................... 88
Giao tiếp giữa các hiQ9200 với nhau ....................................... 93
Báo hiệu trong mạng NGN ....................................................... 96
QoS trong mạng NGN .............................................................. 97

Kết luận
Tài liệu tham khảo

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


LUẬN VĂN CAO HỌC

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ
Trang

Bảng 1.1

Bảng so sánh một số thơng số cơ bản của hai công nghệ ............. 08

Bảng 3.1

Bảng chỉ dẫn gắn nhãn tại các LSR biên hướng vào .................... 28

Bảng 3.2

Bảng định tuyến nhãn LIB ............................................................ 28

Hình 2.1

Mơ hình phân lớp hệ chuyển mạch NGN ..................................... 09

Hình 2.2

Kiến trúc mạng NGN .................................................................... 12

Hình 2.3

Sơ đồ khối chức năng của Trunking Media Gateway .................. 13

Hình 2.4

Sơ đồ khối của một cổng báo hiệu SG.......................................... 16

Hình 2.5

Sơ đồ khối của MS ........................................................................ 17

Hình 2.6

Mơ hình Parlay .............................................................................. 20

Hình 2.7

Kiến trúc Parlay ............................................................................ 22

Hình 3.1

Cấu trúc mạng MPLS.................................................................... 25

Hình 3.2

Khn dạng gói MPLS ................................................................. 26

Hình 3.3

Đầu khn dạng màu MPLS ......................................................... 26

Hình 3.4

Các mặt phẳng trong MPLS.......................................................... 31

Hình 3.5

Tăng dung lượng bằng SONET TDM ( hay SDH ) ...................... 34

Hình 3.6

Tăng dung lượng bằng ghép bước sóng........................................ 35

Hình 3.7

Các kênh ghép bước sóng trong CWDM ...................................... 37

Hình 4.1

Mơ hình mạng H.323 đơn giản ..................................................... 41

Hình 4.2

Mạng H.323 .................................................................................. 42

Hình 4.3

Các giao thức thuộc H.323............................................................ 42

Hình 4.4

Chồng giao thức tại đầu cuối H.323 ............................................. 43

Hình 4.5

Cấu tạo của Gateway .................................................................... 44

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


LUẬN VĂN CAO HỌC

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

Hình 4.6

Chồng giao thức của một gateway ................................................ 45

Hình 4.7

Chức năng của một GateKeeper ................................................... 46

Hình 4.8

Cấu tạo của MultiPoint Control Unit ............................................ 48

Hình 4.9

Một vùng hoạt động ...................................................................... 49

Hình 4.10

Quá trình báo hiệu cuộc gọi cơ bản sử dụng H.225 ..................... 53

Hình 4.11

Quá trình thiết lập cuộc gọi........................................................... 57

Hình 4.12

Quá trình báo hiệu điều khiển thiết lập cuộc gọi .......................... 57

Hình 4.13

Q trình trao đổi thơng tin........................................................... 58

Hình 4.14

Q trình kết thúc cuộc gọi ........................................................... 58

Hình 4.15

Cấu trúc của hệ thống SIP............................................................. 60

Hình 4.16

Quan hệ giữa MG và MGC ........................................................... 67

Hình 4.17

Thiết lập cuộc gọi giữa A và B ..................................................... 68

Hình 4.18

Quan hệ giữa H.323, Gateway và MGC, MG .............................. 69

Hình 4.19

Báo hiệu thiết lập cuộc gọi trong hai mạng H.323 và MGCP ...... 70

Hình 4.20

Q trình chuẩn hóa Megaco ........................................................ 71

Hình 4.21

Kết nối BICC ................................................................................ 73

Hình 4.22

Mơ hình chức năng của BICC ...................................................... 75

Hình 4.23

Cấu trúc điều khiển cuộc gọi loại 1 .............................................. 76

Hình 4.24

Cấu trúc điều khiển cuộc gọi loại 2 .............................................. 76

Hình 4.25

SIGTRAN Protocol Stack ............................................................. 78

Hình 5.1

Sơ đồ tổng thể mạng NGN của VNPT ......................................... 82

Hình 5.2

Sơ đồ kết nối NGN phase 2 .......................................................... 83

Hình 5.3

Cấu hình tại Hà Nội ...................................................................... 85

Hình 5.4

Cấu hình tại thành phố Hồ Chí Minh............................................ 86

Hình 5.5

Cấu hình tại các tỉnh ..................................................................... 87

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


LUẬN VĂN CAO HỌC

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

Hình 5.6

Kiến trúc Virtual Trunking ........................................................... 88

Hình 5.7

Thứ tự bảng tin của mơ hình Virtual Trunking ............................ 90

Hình 5.8

Fax Over IP ................................................................................... 91

Hình 5.9

Modem Over IP............................................................................. 92

Hình 5.10

ISDN Data Over IP ....................................................................... 93

Hình 5.11

Giao tiếp giữa các hiQ bằng BICC ............................................... 94

Hình 5.12

Thứ tự bản tin giao tiếp giữa các hiQ ........................................... 95

Hình 5.13

Mơ tả về báo hiệu trong mạng NGN............................................ 97

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


LUẬN VĂN CAO HỌC

CÁC TỪ VIẾT TẮT

Xác nhận chấp thuận

ACF

Admision Confirm

ADSL

Asymetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối
xứng

AN

Access Network

Mạng truy nhập

API

Application Program Interface

Giao diện lập trình ứng
dụng

AS

Application Server

Máy chủ ứng dụng

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ truyền không đồng bộ

ARJ

Admision Reject

Từ chối chấp thuận

ARQ

Admision Request

Yêu cầu chấp thuận

BCF

Bandwith Confirm

Xác nhận băng thơng

BDI

Backward Defect Identifier

Ơ nhận dạng lỗi về trước

BICC

Bearer Independent Call Control

Giao thức điều khiển cuộc gọi
độc lập kênh mang

BRJ

Bandwidth Reject

Từ chối băng thông

BRQ

Bandwidth Request

Yêu cầu băng thông

CBQ

Class Based Queuing

Xếp hàng dựa trên lớp

CDMA Code Devision Multiple Access

Đa truy cập phân chia theo mã

CDR

Call Detail Record

Ghi âm chi tiết cuộc gọi

CIC

Circuit Identification Code

Mã định dạng mạch

COSP

Common Open Service Protocol

Giao thức dịch vụ mở chung

COT

Continuity Test

Kiểm tra liên tục

CWDM Coarse WDM

Ghép kênh quang theo bước
sóng thơ

DCF

Disengage Confirm

Xác nhận u cầu thốt

DSP

Digital Signal Processor

Bộ xử lý tín hiệu số

DRQ

Disengage Request

u cầu thoát

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


LUẬN VĂN CAO HỌC

DWDM Dense wavelength division

CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ghép kênh theo bước sóng

Multiplex

mật độ cao

ECN

Explicit Congestion Notification

Thơng báo nghẽn chính xác

EN

Enterprise Network

Mạng doanh nghiệp

FDI

Forwarding Defect Identifier

Ơ nhận dạng lỗi tiếp theo

FEC

Forwarding Equivalence Class

Lớp chuyển tiếp tương đương

FS

Feature Server

Máy chủ đặc tính

GW

Gateway

Cổng

GK

Gatekeeper

Bộ giữ cổng

GRQ

Gatekeeper discovery Request

Yêu cầu phát hiện bộ giữ cổng

HTTP

Hyper Text Transfer Protocol

Giao thức truyền siêu văn bản

IVR

Interactive Voice Response

Đáp ứng thoại tương tác

IRQ

Information Request

Yêu cầu thông tin

IRR

Information Response

Phản hồi thông tin

LAN

Local Area Network

Mạng nội bộ

LDP

Label Distribution Protocol

Giao thức phân phối nhãn

LIB

Label Information Base

Cơ sở thông tin nhãn

LMP

Link Maintenance Protocol

Giao thức quản lý liên kết

LRQ

Location Request

Yêu cầu vị trí

LSP

Label Switch Path

Đường chuyển mạch nhãn

LSR

Label Switch Router

Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn

MAN

Metropolitan Area Network

Mạng đô thị

MCU

Multipoint Control Unit

Bộ điều khiển đa điểm

MG

Media Gateway

Cổng phương tiện

MGC

Media Gateway Control

Bộ điều khiển cổng phương tiện

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


LUẬN VĂN CAO HỌC

MGCP

CÁC TỪ VIẾT TẮT

Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển bộ cổng
phương tiện

MME

MPLS Management Entity

Thực thể quản lý MPLS

MP

Multipoint Processor

Bộ xử lý đa điểm

MPLS

Multi Protocol Label Switch

Chuyển mạch nhãn đa giao thức

NGN

Next Generation Netwwork

Mạng thế hệ sau

O_NNI Optical Network – Network

Giao diện mạng – Mạng quang

Interface
O_UNI Optical User Network Interface

Giao diện mạng người sử dụng
quang

OAM

Operation and Maintenance

Hoạt động và bảo dưỡng

OPEX

Operational Expense

Tiết kiệm chi phí hoạt động

OXC

Optical Inter Connect

Bộ đấu chéo quang

PBR

Policy Based Routing

Định tuyến dựa vào chính sách

PDH

Pleisiochronous Digital Hierachy Phân cấp số cận đồng bộ

PEP

Policy Enforcement Point

Điểm bắt buộc chính sách

PSTN

Public Switching Telephone

Mạng chuyển mạch điện thoại

Network

công cộng

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

RAA

Resource Allocation Answer

Trả lời việc phân bổ tài nguyên

RAC

Resource Availibility Confirm

Xác nhận sẵn sàng tài nguyên

RAR

Resource Allocation Request

Yêu cầu phân bổ tài nguyên

RAS

Remote Access Server

Máy chủ truy cập từ xa

RED

Random Early Detection

Phát hiện sớm sự ngẫu nhiên

RTP

Realtime Transport Protocol

Giao thức vận chuyển thời gian
thực

RRQ

Registration Request

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

Yêu cầu đăng ký

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


LUẬN VĂN CAO HỌC

CÁC TỪ VIẾT TẮT

SCN

Switched Circuit Network

Mạng chuyển mạch kênh

SDH

Synchronous Digital Hierachy

Phân cấp số đồng bộ

SDP

Session Description Protocol

Giao thức mơ tả phiên

SG

Signalling Gateway

Cổng tín hiệu

SCR

Service Control Response

Phản hồi điều khiển dịch vụ

SIP

Session Initial Protocol

Giao thức khởi tạo phiên

SLA

Service Level Agreement

Thỏa thuận mức dịch vụ

TDM

Time Division Multiplex

Ghép kênh theo thời gian

VPN

Virtual Private Network

Mạng riêng ảo

UCF

Unregistration Confirm

Xác nhận hủy đăng ký

URJ

Unregistration Reject

Từ chối hủy đăng ký

URQ

Unregistration Request

Yêu cầu hủy đăng ký

WAN

Wide Area Network

Mạng diện rộng

WDM

Wavelength Division Multiplex

Ghép kênh quang theo bước
sóng

WFQ

Weighted Fair Queuing

Xếp hàng cân bằng trọng lượng

WRR

Weighted Round Robin

Quay quanh trọng lượng

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


LUẬN VĂN CAO HỌC

LỜI NÓI ĐẦU

LỜI NÓI ĐẦU
Thế giới đang bước vào kỷ nguyên thông tin bắt nguồn từ công nghệ,
đa phương tiện. Công nghệ trong lĩnh vực điện tử - viễn thông – tin học đang
phát triển mạnh mẽ đặc biệt là lĩnh vực viễn thơng tin học; nó đáp ứng nhu
cầu đòi hỏi ngày càng cao của khách hàng bởi sự xuất hiện của xa lộ thông
tin. Biểu hiện đầu tiên của xa lộ thông tin là Internet, sự phát triển của nó là
minh họa sinh động cho những động thái hướng tới xã hội thông tin.
Ở Việt Nam với sự ổn định về an ninh chính trị cùng với sự tăng
trưởng mạnh của nền kinh tế xã hội trước thềm hội nhập kinh tế quốc tế; đây
là vấn đề tốt tạo điều kiện thuận lợi cho ngành viễn thông Việt Nam phát
triển. Nhưng mạng PSTN hiện tại chưa đáp ứng được nhu cầu đòi hỏi ngày
càng cao của khách hàng cũng như chưa theo kịp sự phát triển của thời đại.
Trước tình hình đó thì sự ra đời của một mạng viễn thơng mới có cấu trúc mở,
linh hoạt, cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau cho người sử dụng mà
lại khai thác một cách có hiệu quả cao, dễ phát triển là một điều tất yếu giúp
cho sự tồn tại của VNPT, đó là mạng thế hệ sau NGN, phát triển dựa trên cơ
sở mạng lõi IP – MPLS.
Luận văn tập trung nghiên cứu các công nghệ chủ chốt sử dụng trong
mạng NGN, Cấu hình mạng NGN của VNPT. Luận văn được chia làm 5
chương:

 Chương 1: Tổng quan về mạng thế hệ sau NGN.
 Chương 2: Kiến trúc mạng NGN và dịch vụ.
 Chương 3: Công nghệ mạng lõi trong NGN.
 Chương 4: Giao thức báo hiệu trong mạng thế hệ sau NGN.
 Chương 5: Cấu hình mạng NGN của VNPT.

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


LUẬN VĂN CAO HỌC

LỜI NÓI ĐẦU

Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS
Nguyễn Quốc Trung đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em nghiên cứu khoa
học trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Đồng thời em xin chân thành
cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện tử Viễn thông, Cán bộ trung tâm bồi
dưỡng và đào tạo sau đại học trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, người thân
và đồng nghiệp đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến quý báu và tạo điều kiện thuận
lợi cho em hoàn thành tốt luận văn này.
Hà Nội, năm 2007
Sinh viên

Võ Minh Trung

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG

Trang 1
LUẬN VĂN CAO HỌC

TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU NGN
Hiện nay nhu cầu về các dịch vụ viễn thông của khách hàng ngày càng
tăng cao về cả loại hình dịch vụ và chất lượng dịch vụ. Khách hàng ngày nay
khơng chỉ có nhu cầu thuần túy về dịch vụ viễn thông chỉ là dịch vụ thoại mà
nhu cầu về dịch vụ phi thoại như dịch vụ truyền số liệu, internet và các dịch
vụ đa phương tiện. Đồng thời nhu cầu băng thông dịch vụ ngày càng cao, Hầu
hết các thuê bao dữ liệu băng hẹp như truy cập internet bằng dial-up đã
chuyển sang sử dụng băng thông rộng như ADSL, các đường thuê kênh riêng
tốc độ cao. Băng thông dành cho các dịch vụ dữ liệu ngày rất lớn so với băng
thông dành cho thoại.
Đứng trước xu hướng tự do hóa thị trường, cạnh tranh và hội nhập, việc
phát triển theo cấu trúc mạng thế hệ sau NGN với các công nghệ phù hợp là
bước đi tất yếu của viễn thông thế giới và mạng viễn thông viện Nam. Cụ thể
là các nhà cung cấp dịch vụ thoại đang có xu hướng chuyển các dịch vụ thoại
từ TDM sang thoại IP để tích hợp băng thơng thoại trên mạng lõi IP và tích
hợp tất cả các dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng duy nhất là mạng NGN.
1.1 ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG VIỄN THÔNG
1.1.1 Về truyền dẫn.
Mạng truyền dẫn vô tuyến được thay thế dần bằng truyền dẫn quang.
Hiện tại ở nhiều địa phương mạng Truyền dẫn vơ tuyến được sử dụng dự
phịng cho truyền dẫn sợi quang. Trong mạng truyền dẫn quang thì hệ thống

quang SDH được thay thế gần hết cho các hệ thống quang PDH. Do các hệ
thống quang SDH bị hạn chế tốc độ là 10Gbps nên trong thời gian gần đây
các hệ thống truyền dẫn quang đường trục đang được thay thế dần bởi các hệ

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


Trang 2
LUẬN VĂN CAO HỌC

TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN

thống ghép kênh quang theo bước sóng WDM (wavelength division
multiplex) và tương lai sẽ sử dụng hệ thống ghép kênh theo bước sóng mật độ
cao DWDM theo hướng NGN có băng thơng cao hơn gấp nhiều lần WDM.
1.1.2 Về chuyển mạch.
Mạng PSTN sử dụng nguyên lý chuyển mạch kênh đã được triển khai
và phát triển trong nhiều năm qua và có rất nhiều ứng dụng trong thơng tin
liên lạc thoại có chất lượng rất cao. Nhưng hiện tại nó có một hạn chế rất lớn
là khó triển khai các dịch vụ mới do nó chỉ có khả năng cung cấp các dịch vụ
giá trị gia tăng truyền thống còn đối với các dịch vụ giá trị gia tăng mới như
dịch vụ thoại trên giao diện web (Webdial page, Freecall button,…) và các
dịch vụ giải trí dựa trên mạng thông minh thông qua một số điện thoại duy
nhất nào đó được đăng ký (19001570, 19001551, 19001779,…). Ngày nay
mạng điện thoại chuyển mạch gói dựa trên cơng nghệ chuyển mạch mềm
đang được triển khai và ứng dụng đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu về dịch
vụ của khách hàng do nó được thiết kế dựa trên một kiến trúc mở, dễ dàng
phát triển các ứng dụng mới thông qua việc cài đặt thêm các phần mềm trên

cơ sở phần cứng sẵn có của nó.
1.1.3 Về truyền số liệu và Intetnet.
Tốc độ phát triển của truyền dẫn số liệu phụ thuộc lớn vào tốc độ
phát triển của mạng truyền dẫn. Bởi vì băng thơng của các mạng truyền dẫn
đường trục (quốc gia và quốc tế) chủ yếu là cho băng thông thoại và băng
thông Intetnet mà băng thông dành cho thoại chiếm một tỉ lệ rất nhỏ so với
Internet. Xu thế truy cập Intetnet băng rộng (ADSL, HDSL,…) thay thế dần
cho phương thức truy cập truyền thống (sử dụng dial-up qua đôi dây điện
thoại chuyển tiếp qua tổng đài chuyển mạch kênh tốc độ 56Kbps), các dịch vụ
Intetnet không dây phát triển rất mạnh, các dịch vụ Intetnet không dây băng

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


Trang 3
LUẬN VĂN CAO HỌC

TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN

hẹp dựa trên công nghệ Wifi dần được thay thế bởi băng rộng trên nền công
nghệ Winmax. Đồng thời các dịch vụ điện thoại di động CDMA thế hệ 3G
cũng được triển khai và hổ trợ dịch vụ số liệu tốc độ cao, tốc độ đỉnh có thể
lên đến 2Mbps.
Cùng với sự phát triển về băng thông truyền dẫn cho Intetnet (cả về
băng thông truy nhập và băng thông đường trục) các dịch vụ trên Intetnet
ngày càng phong phú, đa dạng do không bị hạn chế bởi băng thông. Các trang
web ngày nay không chỉ thuần tuý là mang thông tin trên nền các văn bản
dạng text mà nó thực sự là một thế giới đa phương tiện. Con người có thể

đồng thời duyệt web, chơi game, giao dịch trên mạng, thậm chí có thể xem
phim và nghe nhạc chất lượng cao như ngay tại máy PC của mình.
1.2 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA TỔNG ĐÀI CHUYỂN MẠCH KÊNH
.
1.2.1 Giá thành cao.
Đa số các tổng đài chuyển mạch kênh đều do một số hãng lớn độc
quyền sản xuất, có thiết kế riêng và phụ thuộc vào mỗi nhà sản xuất và
thường là với dung lượng thuê bao rất lớn hàng vài trăm ngàn từ đó dẫn đến
giá thành cao.
1.2.2 Dịch vụ gia tăng rất hạn chế .
Các tổng đài chuyển mạch kênh có kiến trúc đúng theo từng nhà sản
xuất nên gây khó khăn trong việc vận hành và bảo dưỡng, khó có thể thực
hiện từ xa. Các dịch vụ mà nó cung cấp rất hạn chế, chủ yếu vẫn chỉ là dịch
vụ thoại và một số các dịch vụ gia tăng thông thường như: hạn chế cuộc gọi đi
và đến, chuyển tiếp cuộc gọi, hiển thị số chủ gọi, … Nó khơng có khả năng
cung cấp các dịch vụ gia tăng tiên tiến như các dịch vụ giải trí trên điện thoại,
các dịch vụ điện thoại trả trước…

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


Trang 4
LUẬN VĂN CAO HỌC

TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN

Do không tuân theo kiến trúc mở nên khi nhà cung cấp muốn sử dụng
cơ sở hạ tầng thoại có sẵn để cung cấp thêm các dịch vụ mới là rất khó khăn

và trong một số trường hợp là khơng thể thực hiện được. Đồng thời chi phí
vận hành cho mạng là rất cao, cần có nhiều nhân viên trực, theo dõi và xử lý
các sự cố liên quan đến tổng đài.
1.2.3 Khơng tối ưu hố về truyền dẫn, khả năng dự phòng thấp.
Đối với tổng đài chuyển mạch kênh thì các trung kế nối với nhau
bằng các luồng E1 và mỗi kênh thoại liên đài sẽ chiếm một khe thời gian
trong luồng E1 đó từ thời điểm bắt đầu đến thời điểm kết thúc cuộc gọi, do
vậy sẽ rất lãng phí tài nguyên của mạng truyền dẫn nhất là đối với các cuộc
gọi đường dài. Bởi vì thơng thường khi hai người đàm thoại thì xuất hiện rất
nhiều khoảng lặng khơng có dữ liệu thoại, nếu trong những khoảng thời gian
này khe thời gian đó giành cho các cuộc gọi khác thì sẽ tối ưu hơn. Đồng thời
khả năng dự phòng lưu lượng liên đài TDM khi một trung kế thoại giữa hai
tổng đài nào đó có sự cố về truyền dẫn mà vẫn đảm bảo hai tổng đài đó liên
lạc với nhau bình thường bằng cách vòng qua một tổng đài thứ ba là kém linh
hoạt hơn so với giải pháp truyền dẫn gói thoại thơng qua cơ chế tự động định
tuyến lại khi một giao diện nào đó có sự cố của các router trong mạng NGN.
1.3 TỔNG ĐÀI CHUYỂN MẠCH GÓI TRONG NGN.
1.3.1 Định nghĩa mạng NGN.
“Mạng NGN là một mạng tích hợp dựa trên một cơ sở hạ tầng duy
nhất là truyền dẫn gói, nó là sự tích hợp giữa mạng cố định, di động và
Intetnet và dựa trên công nghệ truyền dẫn quang DWDM”

1.3.2 Các đặc điểm của mạng NGN.

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


Trang 5

LUẬN VĂN CAO HỌC

TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN

- Là một mạng mở.
- Mạng NGN là mạng do dịch vụ thúc đẩy nhưng dịch vụ được thực
hiện độc lập với mạng lưới.
- Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói.
- Là mạng có khả năng thích ứng cao, dễ dàng mở rộng các dịch vụ
mới.
+ Mạng NGN là một hệ thống mở: trong khi các khối chức năng
của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử độc lập, các phần tử được
phân chia theo các chức năng tương ứng và phát triển độc lập, giao diện và
giao thức phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng. Còn trong mạng NGN theo
một kiến trúc mở, linh hoạt dễ dàng đáp ứng được các nhu cầu phát triển dịch
vụ mới cho khách hàng.
+ Mạng NGN là mạng dịch vụ thúc đẩy: Mạng NGN thực hiện
chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi, chia tách cuộc gọi với truyền tải.
Do đó dịch vụ độc lập với mạng, có nghĩa là trên một nền tảng mạng có thể
triển khai được nhiều loại hình dịch vụ khác nhau. Thuê bao có thể tự bố trí
và xác định đặc trưng dịch vụ của mình mà khơng cần qua tâm đến mạng
truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối.
+ Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói: Với tính ưu việt của
mạng chuyển mạch gói như dễ dàng phát triển các node mạng mới, chế độ
định tuyến linh hoạt, tối ưu hoá về mặt truyền dẫn, chuyển mạch,… Do vậy
chuyển mạch gói là một tất yếu trong mạng NGN.
+ Mạng NGN dễ dàng phát triển dịch vụ mới: Do các dịch vụ mới
trong mạng NGN được phát triển dựa trên kiến trúc sử dụng các server nên
tương ứng với việc nạp vào cấu hình các phần mềm mới trên các server này ta

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


Trang 6
LUẬN VĂN CAO HỌC

TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN

sẽ có các dịch vụ mới dựa trên giao diện lập trình ứng dụng (API: Application
programme interface).
Một cách tổng quan mạng NGN có cấu trúc như trong hình 1.1

Mobile Client

PSTN

GSM

Internet
Signaling
gateway

Internet
services

Media
gateway

IP QoS
Network

GPRS
Resident
gateway Direct Client

3G
Softswich

WLAN
Bluetooth

Application &
services

Hình 1.1: Mạng NGN tổng quan
1.3.3 Ưu điểm của tổng đài chuyển mạch gói trong NGN.
Với những ưu điểm của mạng NGN như đã nói ở trên cho ta thấy một
tổng đài chuyển mạch gói trong NGN có đầy đủ các tính năng của một tổng
đài thế hệ mới. Nó khắc phục một cách triệt để những hạn chế của tổng đài
chuyển mạch kênh. Tổng đài chuyển mạch gói có thể đảm nhận nhiều chức
năng như: Tổng đài nội hạt cung cấp các thuê bao truyền thống, tổng đài Toll
liên tỉnh hoặc là tổng đài Gateway quốc tế.
Các tổng đài chuyển mạch gói sử dụng cơng nghệ chuyển mạch mềm
là softswitch, do vậy nó đạt được sự linh hoạt trong cấu hình, điều khiển và
triển khai dịch vụ. Nó có được các thế mạnh của công nghệ chuyển mạch
mềm, cụ thể như sau:

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


Trang 7
LUẬN VĂN CAO HỌC

TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN

- Mạng thế hệ sau có khả năng cho ra đời những dịch vụ giá trị gia
tăng hoàn toàn mới hội tụ ứng dụng thoại, số liệu và video. Các dịch vụ này
hứa hẹn đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với các dịch vụ truyền thống.
- Do các dịch vụ của NGN được viết trên các phần mềm, do đó việc
triển khai, nâng cấp, cũng như việc cung cấp các dịch vụ mới cũng trở nên dễ
dàng.
- Khả năng thu hút khách hàng của mạng NGN rất cao, từ sự tiện
dụng hội tụ cả thoại, dữ liệu, video đến hàng loạt các dịch vụ khác mà nhà
cung cấp dịch vụ có thể cung cấp cho khách hàng; thêm nữa họ có khả năng
kiểm sốt các dịch vụ thơng tin của mình điều này làm cho khách hàng luôn
thoả mãn và lệ thuộc hơn vào nhà cung cấp dịch vụ, cơ hội kinh doanh của
nhà cung cấp sẽ lớn hơn và ổn định hơn.
- Giảm chi phí xây dựng mạng: Khi xây dựng một mạng hoàn toàn
mới cũng như mở rộng mạng có sẵn thì chuyển mạch mềm có chi phí ít tốn
kém hơn nhiều so với mạng chuyển mạch kênh. Điều này làm cho trở ngại khi
tham gia thị trường của những nhà khai thác dịch vụ mới khơng cịn lớn như
trước nữa. Hiện nay, sự cạnh tranh giữa các nhà khai thác dịch vụ chính là
những dịch vụ gì mà họ có thể cung cấp cho khách hàng và độ hài lòng của
khách hàng khi sử dụng dịch vụ đó, nên hầu hết các nhà khai thác đều tập
trung đầu tư vào việc viết phần mềm phát triển dịch vụ.
- Giảm chi phí vận hành bảo dưỡng và quản lý mạng hiệu quả hơn.

- Softswitch khơng cịn các tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn năng lượng
và nhân lực điều hành, chuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán
trong mạng, được điều khiển bởi các giao diện thân thiện người sử dụng
(GUI) do đó chi phí điều hành và hoạt động của mạng được giảm đáng kể.
- Sử dụng băng thông có hiệu quả hơn: Do mạng truyền vận của NGN
là mạng chuyển mạch gói cho nên với cùng một cơ sở hạ tầng truyền dẫn thì

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


Trang 8
LUẬN VĂN CAO HỌC

TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - NGN

hiệu suất sử dụng băng thơng của nó cao hơn nhiều so với mạng chuyển mạch
kênh. Thêm nữa, theo như thống kê đối với thoại thì 60% thời gian cuộc gọi
là khoảng lặng, mạng thế hệ mới có cơ chế triệt khoảng lặng nên làm tăng
hiệu suất sử dụng băng thông một mức đáng kể.
Bảng 1.1: Bảng so sánh một số thông số cơ bản của hai công nghệ
Tiêu chuẩn so sánh

Tổng đài NGN

Tổng đài PSTN

Phương pháp chuyển Chuyển mạch mềm
mạch

Kiến trúc

Chuyển mạch kênh

Phân tán theo các chuẩn mở, Tập trung, riêng
giao diện đồ hoạ GUI thân biệt theo từng nhà
thiện
sản xuất, giao diện
CLI

Khả năng tích hợp với Dễ dàng
ứng dụng của nhà cung
cấp khác

Khó khăn

Khả năng thay đổi mềm Có, chỉ cần cài đặt thêm Khơng mềm dẻo,
dẻo
phần mềm
phụ thuộc vào kiến
trúc ban đầu
Giá thành

Rẻ hơn, khoảng bằng một Đắt hơn
nửa tổng đài chuyển mạch
kênh

Chất lượng dịch vụ

Rất tốt

Tốt

Giá thành của cấu hình Thấp, giá thành thay đổi gần
cơ bản
như tuyến tình theo số
lượng thuê bao. Cấu hình cơ
bản có thể sử dụng cho
mạng doanh nghiệp

Rất cao, tổng đài
PSTN khơng thích
hợp cho mạng
doanh nghiệp

Truyền
thơng
đa Có và rất mạnh
phương tiện và các ứng
dụng trên nền Web

Rất hạn chế

Hội nghị truyền hình

Có

Tốt hơn

Thời gian thiết lập cuộc Vừa phải

gọi

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

Rất ngắn

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


Trang 9
LUẬN VĂN CAO HỌC

KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ DỊCH VỤ

CHƯƠNG 2

KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ DỊCH VỤ
2.1 CẤU HÌNH HỆ CHUYỂN MẠCH MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN.
Mạng NGN là một mạng dựa trên sự tích hợp của nhiều mạng khác
như mạng cố định, mạng di động và mạng chuyển mạch gói. Hệ thống chuyển
mạch NGN được phân thành 5 lớp như trong hình 2.1
Lớp dịch vụ

Lớp truyền thơng

Lớp quản lý

Lớp điều khiển

Lớp truy nhập và

truyền dẫn

Hình 2.1: Mơ hình phân lớp hệ chuyển mạch NGN
2.1.1 Lớp quản lý.
Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt từ lớp thấp nhất là truy
nhập truyền dẫn đến lớp cao nhất là dịch vụ. Lớp quản lý thực hiện chức năng
quản lý cấu hình và tài nguyên của từng phần tử mạng. Thông qua lớp quản lý
nhà cung cấp dịch vụ viễn thơng có thể biết được tình hình triển khai mạng và
từ đó có thể đưa ra chiến lược phát triển mạng trong tương lai.
2.1.2 Lớp dịch vụ.

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


Trang 10
LUẬN VĂN CAO HỌC

KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ DỊCH VỤ

Về phương diện khai thác mạng thì lớp dịch vụ là lớp quan trọng
nhất, tại đây các dịch vụ viễn thông của nhà khai thác mạng được thực thi và
cung cấp cho khách hàng. Các dịch vụ cung cấp có thể khác nhau về băng
thông, khác nhau về chất lượng dịch vụ và mức độ ưu tiên. Một đặc trưng
quan trọng của mạng NGN là cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ khác nhau
trên một nền mạng duy nhất, nó có giao diện ứng dụng lập trình API
(Application programme interface) với lớp dưới nó là lớp điều khiển. Ngồi
các dịch vụ truyền thống mà NGN cung cấp như thoại và dữ liệu thì các dịch
vụ mới của nó được thể hiện thơng qua các gói phần mềm được cài đặt trên

các máy chủ đặc tính FS (Feature server) và máy chủ ứng dụng AS
(Application server) trong lớp ứng dụng.
2.1.3 Lớp truyền dẫn và truy nhập.
Về phương diện truyền dẫn vật lý, mạng NGN sử dụng công nghệ
truyền dẫn quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM (Dense
wavelenght division multiplex) cho mạng lõi có băng thơng rất cao, do đó nó
có thể đáp ứng được việc mang vác toàn bộ lưu lượng của rất nhiều các dịch
vụ khác nhau.
Cơng nghệ chuyển mạch lõi trong mạng NGN có thể là IP (Internet
protocol) hay chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiple protocol label
switch). Khi mà các dịch vụ triển khai rất lớn cần sự điều khiển linh hoạt về
băng thơng lẫn chất lượng dịch vụ thì khuyến nghị là dùng công nghệ MPLS.
Nhưng trong giai đoạn ban đầu mới phát triển, số lượng dịch vụ cịn ít, chủ
yếu vẫn là các dịch vụ truyền thống và chưa có yêu cầu cao về cách đối xử
với các dịch vụ khác nhau thì cơng nghệ IP được sử dụng do tính đơn giản và
dễ triển khai có chi phí đầu tư thấp hơn trên nền cơ sở sẵn có hiện nay.
Phương thức truy nhập trong NGN hiện nay có thể sử dụng là hữu
tuyến như cáp quang, cáp đồng (dịch vụ đường dây thuê bao số đối xứng hoặc

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG


Trang 11
LUẬN VĂN CAO HỌC

KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ DỊCH VỤ

không đối xứng xDSL) hay vô tuyến. Nhưng xu thế trong tương lai phương

thức truy nhập sẽ sử dụng truyền dẫn quang kéo đến từng hộ gia đình, có thể
là hai sợi quang nếu sử dụng bước sóng đơn hoặc chỉ cần một sợi nếu ghép
bước sóng và tất cả các dịch vụ của thuê bao sẽ được truyền trên sợi quang
này.
2.1.4 Lớp truyền thông.
Chức năng của lớp truyền thông là tạo ra sự tương thích giữa mạng
lõi chuyển mạch gói trong NGN với các kỹ thuật truy nhập của mạng khác, do
vậy mạng NGN có thể giao tiếp được với các mạng có trước đó như mạng
chuyển mạch thoại công cộng PSTN (Public switching telephone network) và
các mạng truy cập AN (Access network) khác. Thiết bị đặc trưng trong lớp
truyền thông là các gateway được điều khiển bởi các thiết bị ở lớp điều khiển
bao gồm:
- Cổng truy nhập (Access gateway): Là cổng giao tiếp giữa mạng lõi
với mạng truy nhập.
- Cổng trung kế (Trunking gateway): Là cổng giao tiếp giữa mạng lõi
và mạng PSTN/ISDN.
- Cổng thuê bao (Residental gateway): Là cổng giao tiếp giữa mạng
lõi với các thuê bao tại nhà.
- Cổng không dây (Wireless gateway): Là cổng giao tiếp giữa mạng
lõi và mạng không dây.
2.1.5 Lớp điều khiển.
Trong mạng NGN lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển
gateway dựa trên công nghệ chuyển mạch mềm (softswitch) mà hạt nhân là
các bộ điều khiển cổng phương thức MGC (Media gateway controler) kết hợp
với một số thiết bị khác như: cổng báo hiệu (Signaling gateway), máy chủ đặc

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG

Trang 12
LUẬN VĂN CAO HỌC

KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ DỊCH VỤ

tính (feature server) và máy chủ ứng dụng (Application server) để thực hiện
kết nối và cung cấp dịch vụ thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ
một giao thực báo hiệu nào, nó có một số chức năng cơ bản sau:
- Định tuyến lưu lượng giữa các khối chuyển mạch
- Điều khiển các cổng phương tiện
- Thiết lập yêu cầu, tạo và thay đổi kết nối hoặc các luồng, điều khiển
và tạo kết nối giữa các cổng tương ứng của các gateway thông qua giao thức
điều khiển cổng phương tiện là MGCP (Media gateway control protocol).
- Điều khiển báo hiệu nội mạng và với các mạng ngoài.
- Ghi lại các sự kiện của mạng làm cơ sở để đào tạo ra bản tin chi tiết
cuộc gọi và một số thông tin thống kê.
- Phân bổ lưu lượng một cách phù hợp tương ứng với các tham số
chất lượng yêu cầu.
2.2 MỘT SỐ PHẦN TỬ ĐẶC TRƯNG VÀ CHỨC NĂNG.
ISP

SS7

Mobile Users
DNS
GPRS
UMTS

Directory

Server

Wireless
gateway

Signaling
gateway

Softswich

MGC

Appication
/ Feature
Server

Telephone

PSTN

Users

Wireless
Trunk
gateway

IP Network
(WDM/SDH/ATM)
MPLS, Mutticast
Business Users

Access
gateway

Wireless

PC

Resident
gateway
xDSL

Digi. TV

LAN
RSVP, Mobile
IP, IP Sec

Wireless

AAA
Charging

Network
Management

GE, MAN

Business/
Residental Users

Hình 2.2: Kiến trúc mạng NGN

GVHD : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG

SINH VIÊN : VÕ MINH TRUNG