Công nghệ mạng man-e và ứng dụng

0


MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC .............................................................................................................0
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT.........................................3
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................7
DANH MỤC BẢNG..............................................................................................9
……
MỞ ĐẦU..............................................................................................................10
NỘI DUNG ..........................................................................................................12
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGN.................................................................12
1.1 KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM MẠNG NGN.............................................................12
1.1.1 Khái niệm .......................................................................................................12
1.1.2 Đặc điểm của mạng NGN ...............................................................................13
1.2 CẤU TRÚC LOGIC MẠNG THẾ HỆ MỚI ............................................................14
1.2.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập ...........................................................................16
1.2.2 Lớp truyền thông ............................................................................................17
1.2.3 Lớp điều khiển................................................................................................18
1.2.4 Lớp ứng dụng/dịch vụ.....................................................................................19
1.2.5 Mặt phẳng quản lý ..........................................................................................19
1.3 CẤU TRÚC VẬT LÝ ..............................................................................................20
1.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐƯỢC ÁP DỤNG CHO MẠNG THẾ HỆ MỚI......................21
1.4.1 IP .......................................................................................................................21
1.4.2 ATM ...................................................................................................................22
1

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ

1.4.3 MPLS .................................................................................................................23
Kết luận chương 1.......................................................................................................25
CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E VÀ CÁC DỊCH VỤ TRÊN
MẠNG MAN-E ...................................................................................................26
2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E ..................................................26
2.1.1 Tổng quan mạng quang Ethernet.....................................................................26
2.1.2 Các tính năng của MAN-E..............................................................................27
2.1.3 Cấu trúc mạng MAN-E...................................................................................28
2.1.4 Mô hình phân lớp mạng MAN-E ....................................................................29
2.1.5 Các điểm tham chiếu trong mạng MAN-E ......................................................31
2.1.6 Các thành phần vật lý trong mạng MAN-E .....................................................33
2.1.7 Lợi ích dùng dịch vụ Ethernet.........................................................................34
2.2 CÁC DỊCH VỤ CUNG CẤP QUA MẠNG MAN-E ................................................36
2.2.1 Mô hình dịch vụ Ethernet................................................................................36
2.2.2 Kênh kết nối ảo Ethernet (EVC: Ethernet Virtual Connection)........................37
2.2.3 Các loại dịch vụ trong MAN-E .......................................................................38
2.2.4 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet ......................................................................44
2.3 CÁC YÊU CẦU VỀ HIỆU NĂNG CHO MẠNG MAN-E ........................................52
2.3.1 Độ khả dụng ...................................................................................................52
2.3.2 Độ trễ khung...................................................................................................53
2.3.3 Độ trôi khung..................................................................................................54
2.3.4 Tỷ lệ tổn thất khung........................................................................................55
Kết luận chương 2.......................................................................................................56
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG MAN-E TẠI VNPT ............57
3.1 KIẾN TRÚC MẠNG ..............................................................................................57
3.2 MẠNG MAN-E DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MPLS................................................58
2

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ

3.2.1 Thiết kế lưu lượng MPLS ...............................................................................59
3.2.2 Hồi phục đường hầm.......................................................................................62
3.2.3 Hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS..................................................64
3.3 PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI, QUẢN LÝ ......................................................................66
3.3.1 Phương án kết nối ...........................................................................................66
3.3.2 Phương án quản lý mạng.................................................................................67
3.4 HỆ THỐNG QUẢN LÝ ĐIỀU KHIỂN MẠNG MAN-E ..........................................68
3.4.1 Quản lý topo mạng..........................................................................................68
3.4.2 Quản lý tài nguyên..........................................................................................69
3.4.3 Quản lý lỗi......................................................................................................69
3.4.4 Quản lý hiệu năng...........................................................................................70
3.4.5 Quản lý bảo mật..............................................................................................70
3.4.6 Quản lý cấu hình.............................................................................................70
3.4.7 Cấu hình dịch vụ qua giao diện đồ hoạ (provisiong)........................................70
3.4.8 Cấu hình trên thiết bị mạng (các router NE40E)..............................................71
3.5 XÂY DỰNG MẠNG MAN-E VNPT THÁI NGUYÊN .............................................71
3.5.1 Định hướng xây dựng mạng MAN-E ..............................................................71
3.5.2 Định cỡ mạng MAN-E...................................................................................72
Kết luận chương 3.......................................................................................................79
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................80
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................81
PHỤ LỤC ............................................................................................................82




3

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT
API Application Programming Interface giao diện lập trình ứng dụng
AS Autonomous System
một tập hợp các mạng có cùng
chính sách định tuyến
ATM
Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển mạch không
đồng bộ
BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến toàn cầu
BRAS Broadband Remote Access Server
Máy chủ truy nhập băng rộng
từ xa
BSS Base Station Subsystem Hệ thống trạm gốc
CBS Commintted Burst Size Kích thước bùng nổ cam kết
CDMA Code Division Multiple Access đa truy nhập phân chia theo mã
CE Customer Edge Phía khách hàng
CE-VLAN Customer Edge Virtual LAN VLAN phí khách hàng
CIDR Classless Interdomain Routing
Định tuyến giữa các Miền
không phân biệt lớp
CIR Commintted Information Rate Tốc độ truyền thông cam kết
CoS Class of Service Lớp dịch vụ
CPE Customer Premises Equipment Thiết bị phía khách hàng
CR-LDP
Constranint - based Routing Label
Distribution Protocol
Giao thức phân phối nhã định
tuyến cưỡng bức

C-VLAN Carrier VLAN VLAN truyền tải
DUT Device Under Test Thiết bị được đo kiểm
DWDM Dense Wavelength Division Multiplex
Ghép kênh theo bước sóng
ghép mật độ cao
E-LAN Ethernet LAN
Dịch vụ mạng LAN qua
Ethernet
E-LINE Ethernet Line
Dịch vụ đường thuê bao qua
Ethernet
EPL Ethernet Private Line
Đường thuê kênh riêng
Ethernet
EP-LAN Ethernet Private LAN
Mạn LAN riêng qua mạng
Ethetnet
E-Tree Ethernet Tree Dịch vụ dạng cây qua Ethernet
EVC Ethernet Virtual Connection Đường kết nối ảo
EVPL Ethernet Virtual Private Line
Đường thuê kênh riêng ảo qua
mạng Ethernet
EVP-LAN Ethernet Virtual Private LAN
Mạng LAN riêng ảo qua mạng
ethernet
FEC Forwarding Equivalence Class Tập hợp các gói vào mà có
4

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ

cùng một nhãn ra
FRR Fast ReRouter Định tuyến lại nhanh
FS Feature Server Máy chủ đặc tính
FTTx Fiber To The x
Họ công nghệ sử dụng cáp
quang tới một điểm
GE
Gigabit Ethenet Gigabit Ethenet
GSM
Global System for Mobile
Communications
Hệ thống thông tin di động toàn
cầu
ICMP Internet Control Message Protocol
Giao thức điều khiển truyền tin
trên mạng
IETF
Internet Engineering Task Force Tổ chức đặc nhiệm kỹ thuật
Internet
IGP Interior Gateway Protocol
Giao thức định tuyết Gateway
bên trong
IN Intelligent network mạng thông minh
IP
Internet Protocol Giao thức internet
IPTV Internet Protocol Television Truyền hình Internet
ISDN Integrated Services Digital Network Công nghệ băng hẹp
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet
ITU International Telecommunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế

LAN Local Area Network Mạng nội bộ
LSP
Label-Switched Path Đường chuyển mạch nhãn
LSR Label Switch Router
Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn
LSR
Label-Switched Router Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn
MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi
trường
MAN-E Metro Area Network - Ethernet Mạng đô thị sử dụng công nghệ
Ethernet
MBA
Maximum Burst Size Kích thước bùng nổ tối đa
MEF
Metro Ethernet Forum Diễn đàn Metro Ethernet
MG Media Gateway cổng phương tiện
MGC Media Gateway Controller
Bộ điều khiển cổng phương
tiện
MP2MP
Multi Point to Multi Point Đa điểm đến đa điểm
MPLS MultiProtocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao
thức
MS Media server Cổng phương tiện
MSAN Multi Service Access Node Thiết bị truy cập đa dịch vụ
5

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


NE
Network Element Thành phần mạng
NNI
Network - Network Interface Giao diện Mạng - Mạng
NT Network Termination
Kết cuối mạng
NGN Next generation networking
Mnagj thế hệ sau
OSI
Open Systems Interconnection Reference
Model
Mô hình tham chiếu kết nối hệ
thống mở
OSPF Open Shortest Path First
Là giao thức định tuyến theo
trạng thái đường lien kết
OSS Operations Support System
quản lý vận hành hệ thống
mạng
P2P
Point to Point Điểm đến điểm
PC Personal Computer
Máy tính cá nhân
PIR
Peak Information Rate Tốc độ truyền thông tối đa
PON Passive Optical Networks mạng quang thụ động
PSTN Public Switched Telephone Network

mạng chuyển mạch điện thoại
công cộng
PVC Permanent Virtual Circuit chuyển tiếp khung
QoS
Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức đăng ký trước tài
nguyên
RTFM real time flow measurement
Đo lưu lượng thời gian thực
SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ
SEN Service Excution Node gồm các nút thực thi dịch vụ
SG Signaling Gateway Cổng báo hiệ
SLA Service Level Agreement Thoả thuận cấp độ dịch vụ
SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ
S-VLAN Service Provider VLAN VLAN phía nhà cung cấp dịch
vụ
TDM Time division multiplexing Ghép kênh theo thời gian
TE Transport Edge Kết cuối truyền dẫn
ToS Type of Service Loại dịch vụ
UNI User - Network Interface Giao diện người dùng - Mạng
VLAN Virtual LAN Mạng LAN ảo
VLAN ID Virtual LAN Indentify Số hiện VLAN
VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức IP
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
WDM
Wavelength Division Multiplex Ghép kênh theo bước sóng
6

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ

quang
xDSL x Digital Subcriber Line
Các dịch vụ kênh thuê bao số


















7

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang

Hình 1.1: Sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động trong NGN ........................12
Hình 1.2: Cấu trúc luận lý mạng thế hệ mới....................................................................15
Hình 1.3: Mô hình 5 lớp chức năng của NGN.................................................................16
Hình 1.4: Cấu trúc mạng MAN-E ...................................................................................17
Hình 1.5: Các thành phần của Softswitch........................................................................18
Hình 1.6: Cấu trúc vật lý mạng NGN..............................................................................20
Hình 2.1: Cấu trúc mạng MAN-E điển hình...................................................................29
Hình 2.2: Mô hình mạng MAN-E theo các lớp...............................................................30
Hình 2.3: Mô hình các điểm tham chiếu..........................................................................32
Hình 2.4: Giao diện UNI và mô hình tham chiếu MAN-E...............................................33
Hình 2.5: Mô hình cung cấp các dịch vụ Ethernet qua mạng MAN-E ............................36
Hình 2.6: EVC điểm – điểm............................................................................................37
Hình 2.7: EVC điểm – đa điểm......................................................................................38
Hình 2.8: EVC dạng cây.................................................................................................38
Hình 2.9: Khuôn khổ định nghĩa dịch vụ Ethernet ..........................................................39
Hình 2.10: Dịch vụ E-Line..............................................................................................40
Hình 2.11: Dịch vụ E-LAN.............................................................................................41
Hình 2.12 . Quá trình thực hiện khi thêm một UNI vào mạng MAN-E...........................42
Hình 2.13: Dịch vụ E-Tree..............................................................................................42
Hình 2.14: Dịch vụ E-Tree nhiều gốc..............................................................................43
Hình 2.15: Ghép kênh dịch vụ ........................................................................................44
Hình 2.16: VLAN tag Preservation/Stacking ..................................................................50
Hình 2.17: VLAN tag Translation/Swapping ..................................................................51
Hình 2.18: Sự phân chia độ trễ trong mạng.....................................................................54
Hình 3.1: Cấu trúc phân lớp mạng MAN-E.....................................................................58
Hình 3.2: Chèn header trong MPLS................................................................................59
Hình 3.3: Gói tin gán nhãn MPLS...................................................................................59
8

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ

Hình 3.4: Luồng gói tin/nhãn khi thực hiện FRR cho bao vệ tuyến kết nối .....................63
Hình 3.5: Luồng gói tin/nhãn khi thực hiện FRR cho bao vệ nút.....................................64
Hình 3.6: Mô hình kết nội mạng MAN-E với mạng đường trục ......................................67
Hình 3.7: Topo mạng MAN-E ........................................................................................69
Hình 3.8 Sơ đồ mạng MAN-E Thái Nguyên giai đoạn 2010 – 2011................................79





















9

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 3.1: Danh sách các Node MANE ...........................................................................78

10

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng, vượt bậc của các công
nghệ truy nhập băng rộng mới (xDSL, FTTx…) và các dịch vụ mới (VoIP, IPTV,
VoD…), đặc biệt là xu hướng tiến lên NGN của ác nhà khai thác Viễn thông:
Yêu cầu về băng thông kết nối tới các thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN) ngày
càng cao, yêu cầu về cơ sở hạ tầng truyền tải phải đáp ứng các công nghệ mới của IP để
sẵn sàng cho các dịch vụ mới ngày càng tăng: multicast, end-to-end QoS, bandwitdh-on-
demand…, yêu cầu đáp ứng băng thông cung cấp trực tiếp theo nhu cầu của khách hàng
khách hàng (FE, GE), và các yêu cầu khác…
Tất cả các yêu cầu trên dẫn đến sự phát triển bùng nổ của mạng MAN trong các
thành phố, đặc biệt là mạng Ethernet-based MAN để truyền tải lưu lượng IP.
Hệ thống cáp quang cho phép cung cấp dịch vụ với tốc độ ngày càng cao và giá
thành ngày càng giảm. Tốc độ truyền dẫn từ 100Mbps dần được thay thế bằng tốc độ
Gbps. 10Gbps thậm chí 40Gbps. Việc này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có thể sử
dụng cồng nghệ Ethernet đơn giản để truyền thông tin với khoảng cách xa hơn. Với công
nghệ Ethernet truyền thống trên mạng cáp đồng khoảng cách truyền dẫn chỉ tính bằng đơn
vị hàng chục mét hoặc 100 mét thì với công nghệ cáp quang, khoảng cách truyền dần tăng
hàng trăm nghìn lần lên đến hàng chục KM.
Sử dụng công nghệ MAN-E để cung cấp dịch vụ chất lượng cao, dịch vụ đa dạng
đến khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ đang là xu hướng chung trên toàn thế giới.
Công nghệ Ethernet được hầu hết các nhà cũng cấp thiết bị trên thế giới hỗ trợ
Tại Việt Nam côn nghệ mạng MAN-E đã được một số nhà cung cấp dịch vụ viễn thông
đã triển khai và đưa vào khai thác thành công. Tiêu biếu là mạng MAN-E của Tập đoàn Bưu
chính Viễn thông Việt Nam VNPT, Tập đoàn VNPT phát triển mạng MAN-E dự vào các đặc

điểm như sau:
Hiệu quả chi phí: Chi phí đầu tư và vận hành thấp.
Đơn giản: Đã được tiêu chuẩn hóa và không ngừng được phát triển. Được ứng dụng rộng rãi
trong tất cả các tổ chức, doanh nghiệp và thiết bị gia đình.
11

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


Độ linh động cao: Quản lý băng thông và mở rộng băng thông kết nối rất dễ dàng. Hỗ trợ rất
nhiều mô hình kết nối (topology) khác nhau. Tối ưu cho việc truyền tải thông tin dạng gói,
đặc biệt là các gói tin IP.
Mạng MAN-E là phân khúc mạng nằm giữa lớp Core và lớp Access, có tổ chức năng thu
gom lưu lượng và đảm bảo yêu cầu về chất lượng dịch vụ cho khách hàng. Mạng MAN-E chính
là yếu tố cốt lõi để các nhà cung cấp dịch vụ triển khai cung cấp các dịch vụ băng rộng chất
lượng cao đối với khách hàng.
Tại Việt Nam công nghệ mạng MAN-E đang trong quá trình triển khai do đó có rất nhiều
vấn đề cần nghiên cứu và phát triển tuy nhiên trong luận văn này xin được đi vào Tìm hiểu cộng
nghệ mạng MAN-E và Ứng dụng của mạng MAN-E tại VNPT Thái Nguyên.
Đề tài bao gồm 3 chương:
Chương 1: Nêu lên các khái niệm về mạng NGN, cấu trúc logic và cấu trúc vật lý của
mạng NGN từ đó xác định mạng MAN-E thuộc lớp nào trong mạng NGN.
Chương 2: Nêu lên các khai niệm chung về mạng MAN-E như: định nghĩa, mô hình phân
lớp, các thành phần cơ bản, các dịch vụ cơ bản và các ưu nhược điểm của các dịch vụ đó. Đồng
thời nêu các định nghĩa về tham số hiệu năng trong mạng MAN-E.
Chương 3: Mô hình triển khai mạng MAN-E tại VNPT, giới thiệu về công nghệ và mô
hình triển khai hệ thống mạng của VNPT tại Việt Nam trên cơ sở đó xây dựng mạng MAN-E giai
đoạn 2 tại VNPT Thái Nguyên.
Trong quá trình làm luận văn tôi đã nhận được nhiều ý kiến đóng góm, giúp đỡ quý báu
của các thầy cô giáo cùng các bạn bè đồng nghiệp

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Tam, người đã tận
tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo
khoa CNTT Đại học Thái Nguyên, các thầy cô giáo tại Viện Công nghệ Thông tin – Viện Khoa
học và Công nghệ Việt Nam, những người đã trang bị cho tôi những kiến thức quý báu trong quá
trình học tập.
Cảm ơn sự giúp đỡ, tạo điều kiện của các đồng nghiệp nôi tôi đang công tác: VNPT Thái
Nguyên đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn của mình
12

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGN
1.1 KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM MẠNG NGN
1.1.1 Khái niệm
Mạng thế hệ sau (NGN) là mạng chuyển mạch gói có khả năng cung cấp các dịch
vụ viễn thông và tạo ra ứng dụng băng thông rộng, các công nghệ truyền tải đảm bảo chất
lượng dịch vụ, trong đó các chức năng dịch vụ độc lập với các công nghệ truyền tải liên
quan
NGN là mạng:
 Có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói.
 Triển khai các 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.
 Các hệ thống hỗ trợ có khả năng mềm dẻo, cho phép khách hàng sử dụng nhiều
loại hình dịch vụ mà chỉ cần một nhà cung cấp.

Hình 1.1: Sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động trong NGN
13

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


1.1.2 Đặc điểm của mạng NGN
NGN có bốn đặc điểm chính
 Nền tảng là hệ thống mở;
 Dịch vụ thực hiện độc lập với mạng lưới;
 NGN là mạng dựa trên nền chuyển mạch gói, sử dụng các giao thức thống nhất;
 Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cao, có đủ dung lượng
để đáp ứng nhu cầu.
Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà:
Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc
lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng và phát triển một cách độc lập.
Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng.
Việc phân tách chức năng làm cho mạng viễn thông truyền thống dần dần đi theo
hướng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử
khi tổ chức mạng lưới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện
liên kết giữa các mạng có cấu hình khác nhau.
Tiếp đến, việc tách dịch vụ độc lập với mạng nhằm thực hiện một cách linh hoạt và
có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ
của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối. Điều đó làm
cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính linh hoạt cao hơn.
Thứ ba, NGN dựa trên cơ sở mạng chuyển mạch gói và các giao thức thống nhất.
Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình

cáp, đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng
thông tin. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta
mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối
cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta
thường gọi là “dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở
đều có thể thực hiện liên kết các mạng khác nhau; con người lần đầu tiên có được giao
14

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được; đặt cơ sở vững chắc về mặt
kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia.
Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sử
dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn nhiều khuyết điểm về
khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tuy
nhiên, chính tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nó được tạo điều kiện
bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này. NGN là
nền tảng cho cơ sở hạ tầng thông tin quốc gia .
Thứ tư: NGN mạng có dung lượng và tính thích ứng cao, đủ năng lực để đáp ứng
nhu cầu:
 Có khả năng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đa phương tiện băng thông cao.
 Có khả năng thích ứng với các mạng đã tồn tại để tận dụng cơ sở hạ tầng mạng,
dịch vụ và khách hàng sẵn có.
1.2 CẤU TRÚC LOGIC MẠNG THẾ HỆ MỚI
Hiện nay vẫn chưa có một khuyến nghị cụ thể nào của ITU về cấu trúc của NGN.
Có nhiều nhà viễn thông lớn trên thế giới đưa ra mô hình NGN như Alcatel, Ericsion,
Nortel, Lucent…
Từ những mô hình của các hãng, mô hình cấu trúc của NGN được chia ra làm bốn
lớp chức năng:

 Lớp truy nhập và truyền dẫn
 Lớp truyền thông
 Lớp điều khiển
 Lớp quản lý
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
15

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì tích hợp
thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay: lớp ứng dụng, lớp điều
khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền dẫn. 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 mô hình mạng NGN.

Hình 1.2: Cấu trúc luận lý mạng thế hệ mới
Nếu xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc của
NGN có thêm lớp ứng dụng dịch vụ bao gồm 5 lớp chức năng: lớp truyền dẫn và truy nhập
(service access layer), lớp truyền thông (service transport/core layer), lớp điều khiển (control
layer), lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service layer) và lớp quản lý ( MAN-Eage MAN-Et
layer ).

16

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


Líp øng dông
Líp ®iÒu khiÓn
Líp truyÒn th«ng
Líp truyÒn dÉn vµ
Giao diÖn më API
Giao diÖn më API
Giao diÖn më API
M
ặt phẳng

qu¶n lý










Hình 1.3: Mô hình 5 lớp chức năng của NGN
1.2.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập
Phần truy nhập:

- Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục
qua cổng giao tiếp thích hợp.
- Cung cấp các truy nhập chuẩn và không chuẩn của thiết bị đầu cuối như: truy
nhập đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài PBX, …
- Với truy nhập vô tuyến: các hệ thống thông tin di động GSM hoặc CDMA, truy
nhập vô tuyến cố định, vệ tinh.
- Trong tương lại các hệ thống truy nhập không dây sẽ phát triển rất nhanh như
truy nhập hồng ngoại, bluetooth hay WLAN (802.11).
- Với truy nhập hữu tuyến: hiện nay cáp đồng và xDSL đang được sử dụng.
- Trong tương lai truyền dẫn quang DWDM, PON sẽ dần chiếm ưu thế, thị
trường của xDSL và modem sẽ dần thu nhỏ lại.
Phần truyền dẫn:
- Tại lớp vật lý các công nghệ truyền dẫn quang như SDH, WDM hay DWDM sẽ
được sử dụng.
- Công nghệ ATM hay IP có thể được sử dụng trên mạng lõi để đảm bảo QoS.
- Các router được sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn. Khi lưu lượng nhỏ
switch–router có thể đảm nhận luôn chức năng những bộ định tuyến này.
17

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


- Lớp truyền tải có khả năng hỗ trợ các mức QoS cho cùng một dịch vụ và cho
các dịch vụ khác nhau.
- Lớp ứng dụng đưa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và lớp truyền tải sẽ
thực hiện yêu cầu đó.
1.2.2 Lớp truyền thông
Thiết bị chính trong lớp truyền thông là các cổng (Gateway) làm nhiệm vụ kết nối
giữa các phần của mạng và giữa các mạng khác nhau.
Chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (PSTN/ISDN, LAN, vô tuyến,

…) sang môi trường gói trên mạng lõi và ngược lại.
- Bao gồm 2 thành phần: Mạng trục (IP MPLS) và các mạng thu gom lưu lượng
(MAN-E) tại các Tỉnh/TP.
- Truyền tải lưu lượng IP, có khả năng cung cấp L2/L3 VPN kết nối các phần tử
mạng NGN.
- Thu gom lưu lượng ở các NODE trước khi kế nối lên Mạng Core IP/MPLS
- Sử dụng cáp quang và các kết nối GE để tăng băng thông.
- Cung cấp kết nối băng thông lớn tới các IPDSLAM/MSAN.
- Cung cấp kết nối GE tới các khách hàng lớn.
- Hỗ trợ công nghệ mới để sẵn sàng cung cấp các dịch vụ Tripleplay NGN.

Hình 1.4: Cấu trúc mạng MAN-E
18

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


1.2.3 Lớp điều khiển
Chức năng:
- Điều khiển kết nối để cung cấp các dịch vụ truyền thông từ đầu cuối đến đầu
cuối với bất kỳ loại giao thức báo hiệu nào.
- Lớp điều khiển có thể được tổ chức theo kiểu module, theo đó các bộ điều khiển
độc lập sẽ thực hiện các chức năng điều khiển khác nhau.
- Quản lý và chăm sóc khách hàng.
Các thành phần:
- Thành phần chính là Softswitch, còn gọi là MGC hay Call Agent,
- Các thành phần như cổng báo hiệu SG (Signaling Gateway), Server phương tiện
MS (Media server), FS, AS để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP.

Hình 1.5: Các thành phần của Softswitch

Các đặc điểm:
- Nhờ giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, cho phép dịch
vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng.
- Hiện nay lớp điều khiển vẫn rất phức tạp, khả năng tương thích giữa thiết bị của
các hãng là vấn đề cần quan tâm.
19

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


- Các giao thức, giao diện báo hiệu và điều khiển kết nối rất đa dạng, còn chưa
được chuẩn hoá và đang tiếp tục phát triển.
1.2.4 Lớp ứng dụng/dịch vụ
 Thành phần: Bao gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service Excution Node).
Thực chất đây là các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông
qua lớp truyền tải.
 Chức năng: Cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ mạng thông minh IN
(Intelligent network), dịch vụ Internet…cho khách hàng. Lớp này thực hiện cung
cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và các mức chất lượng khác nhau. Một số
loại dịch vụ sẽ do phía thuê bao tự thực hiện điều khiển logic dịch vụ và truy nhập
trực tiếp vào lớp ứng dụng và dịch vụ, một số khác sẽ được điều khiển từ lớp điều
khiển như dịch vụ thoại truyền thống. Lớp ứng dụng và dịch vụ liên kết với lớp
điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ đó các nhà cung cấp dịch vụ có
thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các dịch vụ mạng.
1.2.5 Mặt phẳng quản lý
Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên.
Mặt phẳng quản lý tác động trực tiếp lên tất cả các lớp còn lại, làm nhiệm vụ giám
sát các hoạt động của mạng Mặt phẳng quản lý phải đảm bảo hoạt động được trong môi
trường mở, với nhiều giao thức, dịch vụ và các nhà khai thác khác nhau.
Các chức năng quản lý được chú trọng là: quản lý mạng, quản lý dịch vụ, quản lý

kinh doanh.
20

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


1.3 CẤU TRÚC VẬT LÝ

Hình 1.6: Cấu trúc vật lý mạng NGN
NGN có rất nhiều các thành phần mạng cần quan tâm, nhưng ở đây ta chỉ đề cập
đến các thành phần thể hiện rõ sự tiến bộ của NGN so với các mạng trước đây.
 MG (Media Gateway) là một thiết bị vào ra đặc hiệu cung cấp phương tiện truyền
tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN.
 MGC (Media Gateway Controller) là đơn vị chức năng chính của Softswitch. Nó
đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó. Nó
điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi, ngoài ra nó còn giao tiếp với hệ thống
OSS và BSS. MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau
như PSTN, mạng IP…Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua
các mạng khác nhau.
 SG (Signaling Gateway) là một thiết bị vào ra, nó tạo ra một chiếc cầu nối giữa
mạng báo hiệu số 7 với mạng IP dưới sự điều khiển của MGC. Nhiệm vụ của SG
là xử lý thông tin báo hiệu.
 Media server được dùng để xử lý các thông tin đặc biệt. Nó thực hiện các chức
năng mới:
21

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


 Chức năng voicemail cơ bản.

 Hộp thư fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hoặc các bản tin
ghi âm trước (pre-recorded message).
 Khả năng nhận diện tiếng nói (nếu có).
 Khả năng hội nghị truyền hình (video conference).
 Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text)
 Application Server/Feature Server
Server đặc tính là một server ở mức ứng dụng chứa một loạt các dịch vụ của doanh
nghiệp. Chính vì vậy nó còn được gọi là Server ứng dụng thương mại. Vì hầu hết các
Server này tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng không ràng
buộc nhiều với Softswith về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng.
1.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐƯỢC ÁP DỤNG CHO MẠNG THẾ HỆ MỚI
1.4.1 IP
IP là giao thức chuyển tiếp gói tin, nó đóng gói và chuyển gói tới đích một cách hiệu
quả sử dụng địa chỉ trong phần header của gói. IP cung cấp dịch vụ chuyển dữ liệu hướng
không kết nối, nó chỉ nỗ lực tối đa để chuyển gói tin tới đích chứ không đảm bảo chất
lượng dịch vụ. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các
chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói IP chứa địa chỉ của bên nhận, địa chỉ là số
duy nhất trong toàn mạng và MAN-E đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tin tới
đích.
Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút trong mạng. Do vậy cơ cấu
định tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông tin về nguyên tắc
chuyển tin và nó có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút. Kết quả
tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bản chuyển tin (forwarding table) chứa
thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới đích.
Dựa trên các bảng chuyển tin, cơ cấu chuyển tin để chuyển mạch các gói IP hướng
tới đích. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. Ở cách này, mỗi
22

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ

nút mạng tính toán bảng chuyển tin một cách độc lập. Vì vậy, phương thức này yêu cầu
kết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau. Sự
không thống nhất của kết quả sẽ dẫn tới chuyển gói tin sai hướng dẫn đến mất gói tin.
Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, nếu các gói tin
chuyển tới cùng một địa chỉ mà đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng
một tuyến tới điểm đích. Điều này khiến mạng không thể thực hiện một số chức năng
khác như định tuyến theo đích, theo dịch vụ.
Tuy nhiên, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ tin cậy cũng như
khả năng mở rộng của mạng. Giao thức định tuyến động cho phép mạng phản ứng lại với
sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự thay đổi topo mạng thông qua việc
cập nhật thông tin về trạng thái kết nối. Với các phương thức như CIDR (Classless
Interdomain Routing), kích thước của bảng chuyển tin được duy trì ở mức chấp nhận
được, và do việc tính toán định tuyến đều do các nút thực hiện, mạng có thể mở rộng mà
không cần bất kì sự thay đổi nào.
Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng
cao. Tuy nhiên việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến
theo từng chặng. Ngoài ra IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.
1.4.2 ATM
ATM là một phương thức chuyển mạch gói nhanh, nó cho phép các hệ thống dùng
kĩ thuật này hoạt động ở tốc độ cao hơn nhiều so với các hệ thống chyển mạch gói thông
thường nhờ sự hạn chế các chức năng trong mạng của nó.
ATM có khả năng vận chuyển bất kì một loại dịch vụ nào, bất chấp những đặc điểm
của chúng như là tốc độ bit, những yêu cầu về chất lượng hoặc đặc tính đột biến tự nhiên
của nó. ATM nhận thông tin ở nhiều dạng khác nhau như thoại, số liệu, video… và tách
chúng thành các khối nhỏ có kích thước cố định gọi là cell. Các cell này sẽ được truyền
trên các kênh ảo.
 ATM khác với IP ở một số điểm:
23

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


 ATM là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối. Kết nối phải được thiết lập
bằng nhân công hoặc thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu trước khi
thông tin được gửi đi
 ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên
suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ xuyên suốt trong thời
gian kết nối. Trong quá trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian
cung cấp cho kết nối một nhãn. Việc này thực hiện hai điều: dành cho kết nối
một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào trong mỗi tổng đài. Bảng
chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt
động đi qua tổng đài. Điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong
bảng chuyển tin của IP router.
 Các gói trong ATM nhỏ, có kích thước cố định nên tốc độ truyền sẽ lớn hơn
dẫn đến trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian
thực. Đồng thời tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao dễ dàng hơn.
 ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có kích thước cố
định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của IP
router, và việc này thực hiện trên các phần cứng chuyên dụng. Do vậy, thông
lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của IP router truyền
thống.
1.4.3 MPLS
MPLS là phương thức chuyển mạch phối hợp ưu điểm của IP và ATM. Trước khi
phương thức này ra đời người ta cũng quan tâm tới mô hình IP over ATM của IETF xem
IP như một lớp nằm trên lớp ATM. Phương thức tiếp cận xếp chồng này cho phép IP và
ATM hoạt động với nhau mà không cần thay đổi giao thức của chúng. Tuy nhiên cách
này không tận dụng được hết khả năng của ATM, không thích hợp với mạng nhiều router
và không thật hiệu quả trên một số mặt.
Công nghệ MPLS sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ

truyền gói tin mà không cần thay đổi giao thức định tuyến của IP. Thiết bị CSR của
24

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ


Toshiba ra đời năm 1994 là tổng đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP
thay cho báo hiệu ATM.
 MPLS tách chức năng của IP router làm hai phần riêng biệt:
 Chức năng chuyển gói tin: có nhiệm vụ gửi gói tin giữa các router, sử dụng cơ
chế hoán đổi nhãn tương tự như trong ATM. Trong MPLS, nhãn là một số có
độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng. Kỹ thuật hoán đổi nhãn thực
chất là việc tìm nhãn cho một gói tin trong một bảng các nhãn để xác định
tuyến của gói và nhãn mới của gói đó. Các router thực hiện kỹ thuật này gọi là
LSR (Label Switch Router).
 Chức năng điều khiển: gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ
phân phối thông tin giữa các LSR, giao thức phân phối nhãn thiết lập nhãn
trong các bảng định tuyến.
MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến Internet khác như OSPF
(Open Shortest Path First) và BGP (Border Gateway Protocol)
 Một số ưu diểm của MPLS:
 MPLS đảm bảo chất lượng dịch vụ do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng
và cho phép thiết lập tuyến cố định. Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế chuyển
tuyến (fast reruoting). Do MPLS là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối , khả
năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền cao hơn. Trong khi đó các dịch vụ mà
MPLS hỗ trợ lại yêu cầu dung lượng cao. Do vậy, khả năng phục hồi của
MPLS đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ
cấu khôi phục lỗi của lớp vật lý bên dưới.
 Công nghệ MPLS giúp cho việc quản lý mạng được dễ dàng hơn. Do MPLS
quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các gói tin thuộc một FEC có

thể được xác định bởi một giá trị của nhãn. Do vậy trong miền MPLS các thiết
bị đo lưu lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại các gói tin. Lưu lượng
đi qua các tuyến chuyển mạch nhãn (LSP) được giám sát 1 cách dễ dàng dùng
RTFM( realtime flow measurement). Bằng cách giám sát lưu lượng tại các
LSR, nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng có thể