ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ & TRUYỀN THÔNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH Đề tài: TÌM HIỂU VỀ MẠNG NGN VÀ CÔNG NGHỆ IP/MPLS Giảng viên hương dẫn: ThS. Nguyễn Thị Ngân Sinh viên thực hiện: Hoàng Ngọc Thành Lớp : ĐTVT K8B Thái Nguyên, tháng 4/ 2013 Mở Đầu Ngày nay khi đã bước sang thế kỷ 21, kỷ nguyên của xã hội hóa thông tin. Xu hướng quốc tế hóa và toàn cầu hóa đời sống kinh tế , chính trị, văn hóa xã hội đã làm cho vai trò thông tin càng trở nên quan trọng đối với tất cả các quốc gia trên thế giới. Viễn thông không những đóng vai trò là một ngành công nghiệp dịch vụ mà nó còn là động lực thúc đẩy sự phát triển của toàn bộ đời sống kinh tế- xã hội. Cùng với sự phát triển nhảy bậc về công nghệ viễn thông làm cho các dịch vụ viễn thông ngày càng trở nên phong phú và đa dạng nhằm thỏa mãn những nhu cầu ngày càng cao của đời sống xã hội Dịch vụ viễn thông trong tương lai đòi hỏi phải tập trung rất nhiều trí tuệ, các dịch vụ thông minh này phát triển theo hướng mở rộng băng thông, kết hợp dịch vụ và hội tụ thoại - số liệu, cố định - di động trên cơ sở chuyển mạch gói IP và cơ sở truyền dẫn thông tin quang. Từ đó các nhà quản lý và khai thác mạng đã hình thành lên những ý tưởng về một cấu trúc mạng mới nhằm đáp ứng được các nhu cầu mở rộng dịch vụ mà vẫn tận dụng được cơ sở hạ tầng của kiến trúc mạng cũ, đó là cấu trúc mạng viễn thông thế hệ mới mạng NGN và công nghệ IP/MPLS Với những suy nghĩ đó đã thôi thúc em thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Tổng quan về NGN và IP/MPLS” Mặc dù đã cố gắng nhưng với thời gian và trình độ còn hạn chế nên nội dung đồ án không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy giáo, cô giáo và các bạn sinh viên khác. Thái Nguyên , ngày 12 tháng 4 năm 2013 Sinh viên thực hiện: Hoàng Ngọc Thành CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGN 1.1 Xu hướng thị trường , mạng và dịch vụ viễn thông Trong những năm gần đây, với sự phát triển vượt bậc của các công nghệ và dịch vụ mới (IP, Internet, VoIP, Wireless…), lưu lượng doanh thu và lợi nhuận của các dịch vụ Viễn thông truyền thống đều suy giảm nhanh chóng. Theo dự báo: trong 10 năm tới doanh thu dịch vụ thoại (cả phần cố định và di động) sẽ chỉ tăng 1% mặc dù lưu lượng tăng gấp 2 lần. Tại một số thị trường như Mỹ và Châu Âu doanh thu từ dịch vụ thoại đang suy giảm 1-3% hàng năm $ billion 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1990 1995 2000 2005 2010 2015 + 3% pa + 12% pa + 1% pa Hình 1.1 Xu hướng thị trường So với lưu lượng thoại VoIP, trong thời gian sắp tới PSTN vẫn giữ tỷ trọng lớn trong dịch vụ thoại, tuy nhiên mức độ chênh lệch cũng như giá trị tuyệt đối ngày cảng giảm dần AT Kerney 2005 Hình 1.2 Worldwide Voice revenues • Các dịch vụ Di động ngày càng thay thế Cố định • Các dịch vụ băng rộng phát triển thay thế các dịch vụ băng hẹp như Dialup giảm mạnh, kéo theo giảm doanh thu trên đường dây điện thoại. • Điện thoại VoIP và Internet Telephony được sử dụng ngày càng nhiều. • Các dịch khác phát triển thay thế dịch vụ thoại: email, messaging… • Cạnh tranh, giảm cước … Tăng trưởng của dịch vụ băng rộng trong các năm tới sẽ phát triển rất nhanh, mặc dù tình hình ở một số nước có thể rất khác nhau. Những nước mới bắt đầu: Ấn Độ 0.91 Mil dự tính sẽ phát triển 400%/năm, Việt Nam 0.25Mil dự tính sẽ phát triển 200%/năm. Tập trung phát triển mạnh các dịch vụ giá trị gia tăng và các dịch vụ băng rộng để đem lại các nguồn doanh thu mới. Trong giai đoạn tới đây sẽ là những nguồn doanh thu chính : High Speed Internet , VoD , Multi-channel IPTV , VAS, Telecommuting, VoIP , Video Conferencing Hội nhập thoại, video và dữ liệu cùng với sự mở rộng thị trường và xu hướng toàn cầu hóa đã dẫn tới việc cạnh tranh ở mức độ không thể lường trước được trong thị trường truyền thông, Áp lực đang ngày càng tạo ra khi nhiều công ty đang sử dụng hiệu quả của các mạng đa dịch vụ chuyển mạch gói hay còn gọi là các mạng thế hệ sau (NGN) Hình 1.3: Các khả năng tiến đến mạng NGN Trong xu hướng phát triển mạng tất cả con đường gần như hội tụ về một mạng gọi là mạng thế hệ mới (NGN), bởi lẽ mạng NGN đã cho thấy rất nhiều tính ưu việt của nó Hình 1.4: Lợi thế của mạng NGN Sự hợp nhất của các mạng là yêu cầu cần thiết, mang lại nhiều lợi ích cho nhà khai thác dịch vụ. Đối với định hướng NGN mang lại nhiều tính năng có thể đáp ứng được nhiều yêu cầu của khách hàng nhất là các dịch vụ băng rộng như: - Tăng thêm tính mềm dẻo -Tập trung khả năng điều khiển cuộc gọi thông qua chuyển mạch mềm (Softswitches) - Có thể tiết kiệm băng thông - Thực sự cung cấp dịch vụ multi-media 1.2 Lý do NGN ra đời (sự cần thiết phải chuyển đổi sang mạng NGN) Mạng PSTN hiện tại dựa trên nền tảng công nghệ TDM và hệ thống báo hiệu số7(CCS7). Về cơ bản mạng này vẫn có khả năng cung cấp tốt các dịch vụ viễn thông bình thường như thoại hay Fax với chất lượng khá ổn định. Song nhu cầu của bản thân nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng ngày càng tăng làm bộc lộ những hạn chế không thể khắc phục được của mạng hiện tại Ngày nay thị trường viễn thông trong nước và thế giới đang ở trong cuộc cạnh tranh quyết liệt do việc xóa bỏ độc quyền nhà nước và mở cửa tự do cho tất cả các thành phần kinh tế. Các nhà cung cấp dịch vụ đang phải đứng trước sức ép giảm giá thành đồng thời tăng chất lượng dịch vụ. Sự xuất hiện và phát triển bùng nổ của dịch vụ Internet dẫn đến những thay đổi đột biến về cơ sở mạng buộc các nhà cung cấp dịch vụ phải “thay đổi tư duy”. Dưới đây là một số hạn chế của mạng hiện tại: a. Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông: Mạng PSTN dựa trên công nghệ TDM trong đó đường truyền được phân chia thành các khung cố định là 125μs. Mỗi khung được chia thành các khe thời gian (Timeslot). Kênh cơ sở được tính tương đương với một khe thời gian là 64Kb/s. Điều này dẫn đến một sốbất lợi, ví dụ như đối với nhiều loại dịch vụ đòi hỏi băng thông thấp hơn thì cũng không được, hay như đối với các dịch vụ có nhu cầu băng thông thay đổi thì TDM cũng không thể đáp ứng được. Cuộc nối TDM được phân bổ lượng băng thông cố định(Nx64Kb/s) và các khe thời gian này được chiếm cố định trong suốt thời gian diễn ra cuộc nối dẫn đến lãng phí băng thông. Chuyển mạch gói quản lý băng thông mềm dẻo theo nhu cầu dịch vụ nên hiệu quả sử dụng băng thông cao hơn rất nhiều. b. Khó khăn cho việc tổ hợp mạng Trước đây các loại dịch vụ viễn thông khác nhau như thoại, dữ liệu hay video được cung cấp trên các mạng tách biệt nhau. Nỗ lực tổ hợp tất cả các mạng này thành một mạng duy nhất được thực hiện từ những năm 80 với mô hình mạng ISDN băng hẹp. Mô hình này vẫn dựa trên nền công nghệ TDM và gặp phải một số khó khăn như tốc độ thấp, thiết bị mạng phức tạp. Ý tưởng mạng ISDN băng rộng dựa trên nền công nghệ ATM đã được đưa ra song có vẻ như quá đồ sộ và đắt đỏ đối với người tiêu dùng. Vả lại ATM cũng không linh hoạt khi hoạt động ở tốc độ thấp. Giải pháp IPoverATM nghe có vẻ hợp lý hơn. c. Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ mới Trong mạng PSTN toàn bộ phần “thông minh” của mạng đều tập trung ở các tổng đài. Dịch vụ mới muốn được triển khai phải bắt đầu từ tổng đài. Điều này dẫn đến sự thay đổi phần mềm và đôi khi cả phần cứng của tổng đài rất phức tạp và tốn kém. Ngoài ra, nhu cầu của khách hàng không ngừng tăng và nhiều loại dịch vụ mới không thể thực hiện trên nền mạng TDM d. Đầu tư cho mạng PSTN lớn, giá thiết bị cao, chi phí vận hành mạng lớn, không linh hoạt trong việc mở rộng hệ thống, vốn đâu tư tập trung tại các trung tâm chuyển mạch . Điều này dường như quá rõ ràng. Đầu tư cho các thiết mạng PSTN rất lớn (so với mạng IP). Các tổng đài thường rất đắt, đầu tư cả cục. Chi phí nhân công cho việc vận hành bảo dưỡng mạng rất cao. Các chức năng phần cứng và phần mềm đều tập trung tại tổng đài nên rất khó khăn khi cần thay đổi. Mạng có nhiều cấp gây phức tạp trong việc phối hợp hệ thống báo hiệu, đồng bộ và triển khai dịch vụ mới. Ngoài ra, việc thiết lập trung tâm quản lý mạng, hệ thống tính cước hay chăm sóc khách hàng cũng rất phức tạp e. Giới hạn trong phát triển mạng Các tổng đài chuyển mạch nội hạt đều sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh, trong đó các kênh thoại đều có tốc độ 64Kb/s. Quá trình báo hiệu và điều khiển cuộc gọi liên hệ chặt chẽ với cơ cấu chuyển mạch. Ngày nay, những lợi ích về mặt kinh tế của thoại gói đang thúc đẩy sự phát triển của cả mạng truy nhập và mạng đường trục từ chuyển mạch kênh sang gói. Và bởi vì thoại gói đang dần được chấp nhận rộng rãi trong cả mạng truy nhập và mạng đường trục, các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt truyền thống đóng vai trò cầu nối của cả hai mạng gói này. Việc chuyển đổi gói sang kênh phải được thực hiện tại cả hai đầu vào và ra của chuyển mạch kênh, làm phát sinh những chi phí phụ không mong muốn và tăng thêm trễ truyền dẫn cho thông tin, đặc biệt ảnh hưởng tới những thông tin nhạy cảm với trễ đường truyền như tín hiệu thoại Nếu tồn tại một giải pháp mà trong đó các tổng đài nội hạt có thể cung cấp dịch vụ thoại và các dịch vụ tuỳ chọn khác ngay trên thiết bị chuyển mạch gói, thì sẽ không phải thực hiện các chuyển đổi không cần thiết nữa. Điều này mang lại lợi ích kép là giảm chi phí và tăng chất lượng dịch vụ (giảm trễ đường truyền). Và đó cũng là một bước quan trọng tiến gần tới cái đích cuối cùng là mạng NGN. f. Không đáp ứng được sự tăng trưởng nhanh của các dịch vụ dữ liệu Sự thật là ngày nay dịch vụ Internet phát triển với tốc độ chóng mặt, lưu lượng Internet tăng với cấp số nhân theo từng năm và triển vọng sẽ còn tăng mạnh vào những năm sau trong khi lưu lượng thoại cố định dường như có xu hướng bão hòa thậm chí giảm ở một số nước phát triển. Internet đã thâm nhập vào mọi góc cạnh của đời sống xã hội với nhiều ý tưởng rất ngoạn mục như: đào tạo từ xa, y tế từ xa, chính phủ điện tử hay tin học hóa xã hội, v.v Các mạng cung cấp dịch vụ số liệu nói chung và Internet nói riêng nếu không cải tiến và áp dụng công nghệ mới thì rõ ràng sẽ không thể đáp ứng được những nhu cầu ngày càng tăng này Với yêu cầu về thay đổi công nghệ mạng như trên, mạng thế hệ sau NGN đã được giới thiệu và ứng dụng ở 1 số quốc gia.Thực tiễn này cho thấy công nghệ mạng mới này đã đủ đáp ứng yêu cầu về kỹ thuật và kinh doanh kể trên. Vì vậy mạng viễn thông Việt Nam không có sự lựa nào chọn khác là chuyển sang sử dụng công nghệ gói 1.3 Khái niệm về NGN 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 về chiến lược phát triển NGN, nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ sau, nhưng có thể được coi là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN Khuyến nghị Y.2001 của ITU-T chỉ rõ: 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 và trong đó các chức năng dịch vụ độc lập với các công nghệ truyền tải liên quan. Nó cho phép truy nhập không giới hạn tới mạng và là môi trường cạnh tranh giữa các nhà [...]... Mạng hợp nhất Và NGN cũng có thể hiểu là mạng hợp nhất của các lọa mạng hiện có Để hợp nhất được cần phải có một sự thay đổi lớn về mặt công nghệ , các công nghệ nền tảng ở lớp truyền tải ( ATM , IP ,MPLS…) cũng như công nghệ ở lớp điều khiển mạng ( MGCP , MEGACO , SIP , BICC…) ta sẽ xem rõ hơn những công nghệ này và hoạt động của chúng ở phần sau 1.4 Cấu trúc mạng NGN Nhìn chung cấu trúc mạng thế hệ... nhất và đảm bảo Như vậy, NGN có thể hiểu 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 Những khả năng và ưu điểm của NGN bắt nguồn từ sự tiến bộ của công nghệ thông tin và các ưu điểm của công nghệ chuyển mạch gói và truyền dẫn quang băng rộng Hình 1 Mạng. .. thay đổi lớn Mạng thế hệ mới dựa trên nền công nghệ chuyển mạch gói, cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và có khả năng cung cấp nhiều loai hình dịch vụ khác nhau Sự lựa chọn công nghệ chuyển mạch cho NGN có thể là IP, ATM hay MPLS Tuy nhiên, những nghiên cứu hoàn thiện về công nghệ MPLS gần đây hứa hẹn công nghệ này sẽ là công nghệ chuyển mạch chủ đạo trong NGN Bên cạnh đó, một công nghệ khác là chuyển... vụ, truy cập dịch vụ, các sự kiện và khai báo, đăng nhập và tương tác logic dịch vụ… 1.6 Các Công Nghệ Nền Tảng Cho NGN 1.6.1 Công nghệ truyền dẫn Một vấn đề quan trọng khi triển khai NGN là các công nghệ áp dụng trên mạng lưới phải sẵn sàng Trong cấu trúc mạng thế hệ mới, truyền dẫn là một thành phần của lớp truy nhập và truyền dẫn Trong vòng hai thập kỷ vừa qua, công nghệ quang đã chứng minh được là... chúng ta cùng tìm hiểu về công nghệ IP/MPLS ( chương 2) Chương 2: Tổng quan về IP/MPLS 2.1 Giới Thiệu Chung Về MPLS MPLS là một công nghệ kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp ba và chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và định tuyến tốt mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label) MPLS là một phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng... Server) Mô hình cấu trúc mạng và các thành phần chính trong mạng NGN: Hình 1.8: Các thành phần chính trong NGN 1.5.1 Cổng phương tiện - Media Gateway (MG) Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, faxvà video giữa mạng gói IP và mạng PSTN Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DS0 Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói Đặc biệt... cho mạng quang với chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 1.6.2 Công nghệ truy nhập Trong xu hướng phát triển NGN sẽ duy trì nhiều loại hình mạng truy nhập vào một môi truyền dẫn chung như: - Mạng truy nhập quang, - Mạng truy nhập vô tuyến, - Mạng truy nhập cáp đồng sử dụng các công nghệ ADSL, HDSL, … - Các mạng truy nhập băng rộng Nhìn chung là phải đa dạng hoá các phương thức truy nhập, cả vô tuyến và. .. của MPLS Còn 2 công nghệ chuyển mạch nữa đó là IP và MPLS chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn ở chương sau Tổng Kết Chương : Qua những phần được trình bày ở trên , có thể thấy được sự ra đời của mạng NGN là 1 sự tất yếu từ nhu cầu của người sử dụng cũng như khả năng đáp ứng của hạ tầng mạng Ở nước ta , NGN cũng đã và đang được ứng dụng nhằm đáp ứng yêu cầu mở rộng và nâng cao chất lượng dịch vụ Và để mở rộng... phát triển và hoàn thiện để đem vào ứng dụng rộng rãi các công nghệ truy nhập tiên tiến như truy nhập quang, truy nhập WLAN, truy nhập băng rộng, đặc biệt là triển khai rộng hình thức truy nhập ADSL và hệ thống di động 3G 1.6.3 Công nghệ chuyển mạch Chuyển mạch cũng là một thành phần trong lớp mạng truyền tải của NGN So với hình thức chuyển mạch TDM trước đây thì công nghệ chuyển mạch trong NGN đã có... trên mạng( kích thước gói, tốc độ gói, độ trì hoãn, tỷ lệ mất gói và Jitter cho phép…đối với mạng chuyển mạch gói; Băng thông và độ trì hoãn đối với mạng chuyển mạch kênh TDM) Lớp ứng dụng đưa ra yêu cầu về năng lực truyền tải và nó sẽ thực hiện các yêu cầu đó Phần trung gian -Thành phần: +Các cổng truy nhập AG (Access Gateway) kết nối giữa mạng lõi và mạng truy nhập, RG(Residental Gateway) kết nối mạng . ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ & TRUYỀN THÔNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH Đề tài: TÌM HIỂU VỀ MẠNG NGN VÀ CÔNG NGHỆ IP/MPLS Giảng viên. thay đổi công nghệ mạng như trên, mạng thế hệ sau NGN đã được giới thiệu và ứng dụng ở 1 số quốc gia.Thực tiễn này cho thấy công nghệ mạng mới này đã đủ đáp ứng yêu cầu về kỹ thuật và kinh doanh. cố định và di động . Những khả năng và ưu điểm của NGN bắt nguồn từ sự tiến bộ của công nghệ thông tin và các ưu điểm của công nghệ chuyển mạch gói và truyền dẫn quang băng rộng. Hình 1. Mạng hợp