Đang tải... (xem toàn văn)
Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT
LỜI NÓI ĐẦU LỜI NÓI ĐẦU Với chiến lược phát triển toàn diện mang tính chất đón đầu về công nghệ nhằm tạo ra tiềm lực to lớn, đủ sức cạnh tranh về chất lượng và sự đa dạng hóa các dịch vụ giá thành thấp, năng suất lao động cao, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt nam có chiến lược và kế hoạch chuyển đổi mạng Viễn thông số sang mạng thế hệ sau (NGN). Mạng NGN có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động, bắt nguồn từ sự tiến bộ của công nghệ thông tin và các ưu điểm của công nghệ chuyển mạch gói nói chung và công nghệ IP nói riêng và công nghệ truyền dẫn quang băng rộng. Cấu trúc của mạng thế hệ sau và các nguyên tắc hoạt động của nó về cơ bản khác nhiều so với cấu trúc của mạng PSTN hiện nay. Do vậy đội ngũ kỹ sư và cán bộ kỹ thuật Viễn thông cần phải được bồi dưỡng cập nhật kiến thức về công nghệ mới này, có như vậy họ mới đủ khả năng và trình độ vận hành khai thác quản lý và triển khai các dịch vụ Viễn thông một cách an toàn và hiệu quả. Chương trình “Bồi dưỡng kỹ sư điện tử viễn thông về công nghệ IP và NGN” của Tập đoàn được xây dựng với mục đích cung cấp kiến thức và kỹ năng cơ bản liên quan tới công nghệ IP và NGN cho các cán bộ kỹ thuật đang trực tiếp quản lý và khai thác hệ thống trang thiết bị tại cơ sở nhằm đáp ứng yêu cầu về chuyển đổi công nghệ mạng lưới và dịch vụ viễn thông của Tập đoàn. Cuốn tài liệu “Tổng quan về mạng NGN” bao gồm 3 chương, trình bày các vấn đề cơ bản về mạng thế hệ sau NGN và tình hình triển khai NGN hiện nay của VNPT. Chương 1 giới thiệu những khái niệm cơ bản nhất về mạng thế hệ sau và các công nghệ nền tảng liên quan, sự cần thiết phải chuyển đổi công nghệ, nguyên tắc tổ chức và các hướng phát triển mạng NGN. Chương 2 trình bày kiến trúc phân lớp và chức năng của các phần tử mạng trong mô hình Call Server, các thiết bị kĩ thuật cấu thành nên mạng NGN và hoạt động của chúng, cấu hình và thiết bị mạng NGN của VNPT trong giải pháp Surpass. Chương 3 trình bày các vấn đề về báo hiệu và điều khiển kết nối trong mạng NGN, trong đó nêu rõ vai trò của điều khiển kết nối, nguyên lí hoạt động của hệ thống dựa trên chuyển mạch mềm và một số giao thức điều khiển báo hiệu điển hình. Tài liệu được hoàn thành trong thời gian tương đối ngắn nên không tránh khỏi còn nhiều thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quí độc giả và các đồng nghiệp. TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 1 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT i TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU MỤC LỤC MỤC LỤC ...................................................................................................................... I DANH SÁCH HÌNH VẼ ............................................................................................ IV LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................... I CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN ........................................................... 1 1.1 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA MẠNG HIỆN TẠI VÀ NHU CẦU PHÁT TRIỂN NGN ...................................................................................................................... 2 1.1.1 Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông ..................................................... 2 1.1.2 Khó khăn trong việc tổ hợp mạng .................................................................. 2 1.1.3 Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ mới ................................................... 2 1.1.4 Đầu tư cho mạng PSTN lớn ........................................................................... 2 1.1.5 Giới hạn trong phát triển mạng ...................................................................... 3 1.1.6 Không đáp ứng được sự tăng trưởng nhanh của các dịch vụ dữ liệu ............. 3 1.2 NGUYÊN TẮC TỔ CHỨC MẠNG NGN............................................................. 4 1.2.1 Khái niệm NGN và sự hội tụ công nghệ ........................................................ 4 1.2.2 Nguyên tắc tổ chức mạng ............................................................................... 6 1.2.3 Các đặc điểm của mạng NGN ........................................................................ 6 1.3 CÁC CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG CHO NGN ....................................................... 8 1.3.1 Công nghệ truyền dẫn .................................................................................... 8 1.3.2 Công nghệ truy nhập ...................................................................................... 9 1.3.3 Công nghệ chuyển mạch ................................................................................ 9 1.4 CÁC TỔ CHỨC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGN ........................................... 13 1.4.1 Mô hình của ITU-T ...................................................................................... 14 1.4.2 Một số hướng nghiên cứu của IETF ............................................................ 15 1.4.3 Mô hình của MSF ......................................................................................... 16 1.4.5 Phân hệ IMS của 3GPP ................................................................................ 16 1.4.6 Mô hình của ETSI ........................................................................................ 18 1.5 SỰ TIẾN HÓA LÊN NGN VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN QUAN TÂM.................... 19 1.5.1 Mục tiêu tiến tới NGN.................................................................................. 19 1.5.2 Yêu cầu chung khi xây dựng NGN .............................................................. 20 1.5.3 Lộ trình chuyển đổi ...................................................................................... 20 1.5.4 Các hướng phát triển NGN .......................................................................... 21 1.5.5 Các vấn đề cần quan tâm khi triển khai NGN .............................................. 21 1.6 KẾT CHƯƠNG ................................................................................................... 22 CHƯƠNG 2 MẠNG NGN THEO MÔ HÌNH CALL SERVER ........................... 23 2.1 KIẾN TRÚC PHÂN LỚP MẠNG ....................................................................... 24 2.1.1 Lớp truy nhập và truyền tải .......................................................................... 24 ii Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT MỤC LỤC 2.1.2 Lớp truyền thông ..........................................................................................25 2.1.3 Lớp điều khiển ..............................................................................................25 2.1.4 Lớp ứng dụng ...............................................................................................25 2.1.5 Lớp quản lý ...................................................................................................26 2.2 CHỨC NĂNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC PHẦN TỬ MẠNG .....................26 2.2.1 Cổng phương tiện – MG ...............................................................................27 2.2.2 Bộ điều khiển cổng phương tiện – MGC .....................................................28 2.2.3 Cổng báo hiệu – SG ......................................................................................29 2.2.4 Máy chủ phương tiện – MS ..........................................................................29 2.2.5 Máy chủ ứng dụng/đặc tính – AS/FS ...........................................................30 2.3 CẤU HÌNH VÀ THIẾT BỊ MẠNG NGN CỦA VNPT TRONG GIẢI PHÁP SURPASS ............................................................................................................31 2.6 KẾT CHƯƠNG ...................................................................................................36 CHƯƠNG 3 ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN ..............................37 3.1 VAI TRÒ CỦA ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG NGN ....................................38 3.2 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG DỰA TRÊN CHUYỂN MẠCH MỀM ..........39 3.2.1 Mô hình hệ thống..........................................................................................39 3.2.2 Các chức năng MGC ....................................................................................41 3.2.3 Quá trình xử lý cuộc gọi ...............................................................................42 3.3 MỘT SỐ GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN BÁO HIỆU ĐIỂN HÌNH .......................44 3.3.1 H.323 ............................................................................................................46 3.3.2 SIP ................................................................................................................48 3.3.3 SIGTRAN .....................................................................................................51 3.3.4 MGCP ...........................................................................................................53 3.3.5 Megaco/H.248 ..............................................................................................56 3.3.6 BICC .............................................................................................................61 3.4 KẾT CHƯƠNG ...................................................................................................62 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ...........................................................................................63 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................67 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT iii TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động trong mạng thế hệ sau ..... 4 Hình 1.2 Xu hướng hội tụ các công nghệ mạng (theo 3GPP) ........................................ 5 Hình 1.3 Xu hướng hội tụ các dịch vụ viễn thông (theo 3GPP) ..................................... 6 Hình 1.4 Các chức năng GII và mối quan hệ giữa chúng ............................................ 14 Hình 1.5 Mô hình tiến tới NGN từ các mạng hiện có ................................................... 15 Hình 1.6 Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ ........................................................ 16 Hình 1.7 Kiến trúc IMS trong NGN .............................................................................. 17 Hình 1.8 Kiến trúc mạng NGN theo ETSI ..................................................................... 19 Hình 2.1 Kiến trúc phân lớp mạng thế hệ sau .............................................................. 24 Hình 2.2 Các thành phần chính trong mạng thế hệ sau................................................ 26 Hình 2.3 Vai trò và vị trí của Call Agent trong mô hình mạng thế hệ mới ................... 29 Hình 2.4 Mô hình NGN của SIEMENS ......................................................................... 32 Hình 2.5 Các lớp và thiết bị NGN trong giải pháp SURPASS của Siemens ................. 33 Hình 2.6 Cấu hình mạng NGN giai đoạn hai của VNPT (tham khảo VTN) ................. 35 Hình 3.1 Kết nối và điều khiển các phần tử trong mạng NGN ..................................... 38 Hình 3.2 Cấu trúc và các giao thức điều khiển báo hiệu trong mạng NGN ................. 39 Hình 3.3 Mô hình của hệ thống dựa trên chuyển mạch mềm ......................................... 40 Hình 3.4 Các chức năng chính của MGC ..................................................................... 41 Hình 3.5 Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong hệ thống sử dụng chuyển mạch mềm ................ 44 Hình 3.6 Vị trí và mối quan hệ giữa các giao thức trong mạng NGN .......................... 46 Hình 3.7 Các phần tử kết nối mạng H.323.................................................................... 47 Hình 3.8 Bộ giao thức H.323 ........................................................................................ 47 Hình 3.9 Cấu trúc và các thành phần của hệ thống SIP ............................................... 49 Hình 3.10 Mô hình kiến trúc SIGTRAN ........................................................................ 51 Hình 3.11 Ngăn xếp giao thức SIGTRAN ..................................................................... 52 Hình 3.12 Vị trí MGCP trong mạng NGN .................................................................... 54 Hình 3.13 Thiết lập cuộc gọi sử dụng MGCP ............................................................... 55 Hình 3.14 Kiến trúc Megaco/H.248 .............................................................................. 57 Hình 3.15 Mô tả cuộc gọi Megaco/H.248 ..................................................................... 60 iv Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ viễn thông, đặc biệt là các dịch vụ băng rộng đa phương tiện đang ngày một tăng. Để đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin của xã hội, các mạng viễn thông ngày nay phải được đổi mới cả về công nghệ lẫn cơ cấu tổ chức kinh doanh và quản lí. NGN (Next Generation Network) là một giải pháp mạng mới dựa trên nền tảng chuyển mạch gói, trong đó hình thành một cơ sở hạ tầng mạng viễn thông duy nhất sử dụng chung mạng lõi cho nhiều mạng truy nhập khác nhau. Mục đích của NGN là cung cấp đa dịch vụ thông minh trên cơ sở hội tụ thoại và số liệu, di động và cố định theo mô hình dịch vụ Client/Server. Nội dung chương này bao gồm: Những hạn chế của mạng hiện tại và nhu cầu phát triển NGN Nguyên tắc tổ chức mạng NGN Các công nghệ nền tảng cho NGN Các tổ chức và hướng phát triển NGN Sự tiến hóa lên NGN và các vấn đề cần quan tâm Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 1.1 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA MẠNG HIỆN TẠI VÀ NHU CẦU PHÁT TRIỂN NGN Mạng PSTN hiện tại dựa trên nền tảng công nghệ TDM và hệ thống báo hiệu số 7 (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. Sau đây là một số phân tích về những hạn chế này để thấy rõ nhu cầu phải chuyển đổi công nghệ mạng sang NGN. 1.1.1 Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông Mạng PSTN dựa trên công nghệ TDM trong đó các khung thoại được truyền trong các khe thời gian. Kênh cơ sở được tính tương đương với một khe thời gian là 64 Kb/s. Điều này dẫn đến một số bất lợi, ví dụ như đối với nhiều loại dịch vụ đòi hỏi băng thông thấp hơn thì không được, hay như đối với các dịch vụ có nhu cầu băng thông thay đổi thì TDM cũng không thể đáp ứng được. Kết nối TDM được phân bổ lượng băng thông cố định (N*64 Kb/s) và các khe thời gian này được chiếm cố định trong suốt thời gian diễn ra cuộc gọi 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 cao hơn rất nhiều. 1.1.2 Khó khăn trong 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 IP over ATM nghe có vẻ hợp lý hơn. 1.1.3 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. 1.1.4 Đầu tư cho mạng PSTN lớn Đầu tư cho các thiết bị mạng PSTN rất lớn (so với mạng IP). Vốn đầu tư tập trung tại các trung tâm chuyển mạch. Các tổng đài thường có giá thành cao và yêu cầu đầu tư cả cục. Chi phí nhân công cho việc vận hành và bảo dưỡng mạng rất cao. Các chức năng phần cứng và phần mềm đều tập trung tại tổng đài nên không linh hoạt trong việc mở rộng hệ thống và 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, 2 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN việc thiết lập trung tâm quản lý mạng, hệ thống tính cước hay chăm sóc khách hàng cũng rất phức tạp. 1.1.5 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 64 Kb/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. Khi 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 sẽ đóng vai trò cầu nối giữa 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 1.1.6 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. Một thực tế nữa không thể bỏ qua là thị trường viễn thông trong nước và thế giới đang ở trong cuộc cạnh tranh khốc 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”. Với những yêu cầu về thay đổi công nghệ mạng như trên, mạng thế hệ sau NGN đã được giới thiệu và ứng dụng ở một số quốc gia. Thực tiễn triển khai cho thấy công nghệ mạng mới này đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kĩ thuật và kinh doanh kể trên. Vì vậy, mạng viễn thông Việt nam không có sự lựa chọn nào khác là cần phải chuyển dần sang mạng thế hệ sau sử dụng công nghệ gói. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 3 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 1.2 NGUYÊN TẮC TỔ CHỨC MẠNG NGN 1.2.1 Khái niệm NGN và sự hội tụ công nghệ 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, 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 cung cấp dịch vụ trên các kiểu dịch vụ cung cấp. Nó hỗ trợ tính di động toàn cầu cho các dịch vụ cung cấp tới người sử dụng sao cho đồng 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 (hình 1.1). Những khả năng và ưu điểm của NGN bắt nguồn từ sự tiến bộ của công nghệ thông tin cũng như là các ưu điểm của công nghệ chuyển mạch gói và truyền dẫn quang băng rộng. Hình 1.1 Sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động trong mạng thế hệ sau Các công nghệ mạng hiện nay đều có những giải pháp kĩ thuật hỗ trợ trên chính hệ thống của mình. Khi có nhiều công nghệ phát triển sẽ dẫn đến sự tăng trưởng các phần tử mạng và do vậy sẽ làm tăng sự phức tạp trong đồng bộ và quản lí. Hơn nữa, các nhà khai thác mạng lại sử dụng những công nghệ và chuẩn khác nhau nên dẫn đến việc tồn 4 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN tại nhiều mạng riêng rẽ, và đây là thách thức thực tế đối với mạng viễn thông ngày nay. Trong mạng thế hệ sau NGN các hệ thống hỗ trợ có khả năng thích nghi với các điều kiện trên mạng, hội tụ các công nghệ về mạng lõi, mạng truy nhập, dịch vụ và đầu cuối hiện có, nhờ vậy đáp ứng được nhu cầu của khách hàng đòi hỏi có nhiều loại hình dịch vụ truyền thông (thoại, dữ liệu, Internet, video, truy nhập không dây…) mà chỉ cần một nhà cung cấp dịch vụ. Để thực hiện điều này các tổ chức chuẩn hóa viễn thông như ITU-T, IETF, 3GPP, ETSI, … đã đưa ra các mô hình mạng hội tụ của mình, trong đó mỗi tổ chức tiếp cận vấn đề hội tụ theo một cách riêng. ITU-T tiếp cận vấn đề hội tụ từ khía cạnh mạng PSTN/ISDN, IETF tiếp cận từ khía cạnh mạng Internet, trong khi đó 3GPP và ETSI tiếp cận vấn đề từ khía cạnh mạng di động thế hệ 3 (3G). Dù cách tiếp cận vấn đề hội tụ mạng là thế nào đi nữa thì tư tưởng chung vẫn là xây dựng mạng hội tụ từ các mạng và công nghệ hiện có. Trên hình 1.2 là ví dụ về xu hướng hội tụ mạng theo 3GPP. Trước đây PCS IS-95A IS-95B Hiện tại CDMA2000 1X Tương lai 1X EV-DV 1X EV-DO WCDMA Mạng di động IEEE802.11a IEEE802.11 Mạng hội tụ băng rộng Toàn IP IEEE802.11b IEEE802.11g Mạng không dây PSTN Modem ADSL VDSL FTTH ISDN Mạng cố định Hình 1.2 Xu hướng hội tụ các công nghệ mạng (theo 3GPP) Từ hình 1.2 có thể thấy tất cả các mạng di động, không dây và cố định sẽ được hội tụ thành một mạng chung thống nhất băng rộng với công nghệ truyền tải lõi IP. Bên cạnh sự hội tụ mạng có thể quan sát thấy sự hội tụ của các dịch vụ viễn thông. Trên hình 1.3 minh họa một trong những xu hướng hội tụ dịch vụ viễn thông hiện nay. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 5 Thông minh TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU Môi trường hội tụ Dịch vụ định vị Điều khiển từ xa Dịch vụ biểu cảm Người-Máy Hội nghị truyền hình DAB/DVB Thoại thấy hình TV di động Người-Người Hướng thoại VOD Video streaming Di động Dịch vụ theo vị trí SMS Tải nhạc chuông Hướng thoại Dữ liệu tốc độ thấp Multimedia Multimedia nhanh, băng rộng Hình 1.3 Xu hướng hội tụ các dịch vụ viễn thông (theo 3GPP) Như vậy, trong môi trường mạng hội tụ nhà cung cấp dịch vụ không những cung cấp tất cả các dịch vụ viễn thông truyền thống trước đây mà còn bổ sung thêm nhiều dịch vụ đa phương tiện băng rộng, nhanh và thông minh. 1.2.2 Nguyên tắc tổ chức mạng Để tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ công nghệ và phát huy tối đa hiệu suất sử dụng trong môi trường đa dịch vụ, mạng NGN được tổ chức dựa trên những nguyên tắc cơ bản sau: Mạng có cấu trúc đơn giản; Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú và đa dạng; Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm chi phí khai thác, bảo dưỡng; Dễ dàng tăng dung lượng, phát triển dịch vụ mới; Có độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh; Việc tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lý và nhu cầu phát triển dịch vụ; không tổ chức theo địa bàn hành chính mà tổ chức theo vùng mạng hoặc vùng lưu lượng. 1.2.3 Các đặc điểm của mạng NGN Với những nguyên tắc xây dựng cơ bản như trên, mạng NGN có bốn đặc điểm chính: 6 Nền tảng là hệ thống mạng mở; Là mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng; Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN Là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một bộ giao thức thống nhất; Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, tính thích ứng cao và đủ năng lực để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà: Các khối chức năng của tổng đài truyền thống được chia thành các phần tử mạng độc lập, các phần tử phân theo chức năng 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 làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hướng mới, những 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 nối thông các mạng có cấu hình khác nhau. Tiếp đến, mạng NGN là mạng dịch vụ thúc đẩy, với đặc điểm: Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi; Chia tách cuộc gọi với truyền tải. Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng, 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. NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất. Từ trước đến nay, các mạng viễn thông, mạng máy tính hay truyền hình cáp đã tồn tại và cung cấp dịch vụ một cách riêng biệt. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy là các mạng trao đổi thông tin này cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế mà người ta thường gọi là “dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau; con người lần đầu tiên có được giao 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 (NII). 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 ở thế bất lợi so với các chuyển mạch kênh về khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này. NGN là mạng có dung lượng ngày càng tăng và tính thích ứng cao, có đủ năng lực để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 7 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU Với việc sử dụng nền chuyển mạch gói và cấu trúc mở, NGN có khả năng cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ, đặc biệt là các dịch vụ yêu cầu băng thông cao như truyền thông đa phương tiện, truyền hình, giáo dục, … Vì vậy dung lượng mạng phải ngày càng tăng để đáp ứng nhu cầu người sử dụng, đồng thời mạng NGN cũng phải có khả năng thích ứng với những mạng viễn thông đã tồn tại trước nó nhằm tận dụng cơ sở hạ tầng mạng, dịch vụ và khách hàng sẵn có. 1.3 CÁC CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG CHO NGN 1.3.1 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 một phương tiện truyền tải thông tin hiệu quả trên khoảng cách lớn, và hiện nay nó là công nghệ chủ đạo trong truyền dẫn trên mạng lõi. Các cải tiến trong kĩ thuật ghép kênh theo bước sóng đã nâng cao đáng kể hiệu quả kinh tế về truyền tải trên mạng cáp quang. Một số điểm mạnh của hệ thống truyền dẫn trên cáp quang có thể kể đến là: Hiện nay trên 60% lưu lượng thông tin truyền đi trên toàn thế giới được truyền trên mạng quang; Công nghệ truyền dẫn quang SDH cho phép tạo đường truyền dẫn tốc độc cao (n*155 Mb/s) với khả năng bảo vệ của các mạch vòng đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước và ở Việt Nam; Công nghệ WDM cho phép sử dụng độ rộng băng tần rất lớn của sợi quang bằng cách kết hợp một số tín hiệu ghép kênh theo thời gian với độ dài các bước sóng khác nhau và có thể sử dụng được các cửa sổ không gian, thời gian và độ dài bước sóng. WDM cho phép nâng tốc độ truyền dẫn lên tới 5 Gb/s, 10 Gb/s và 20 Gb/s. Như vậy, có thể nói công nghệ truyền dẫn của mạng thế hệ mới sẽ là SDH, WDM với khả năng hoạt động mềm dẻo, linh hoạt, thuận tiện cho khai thác và điều hành quản lý. Các tuyến truyền dẫn SDH hiện có và đang được tiếp tục triển khai rộng rãi trên mạng viễn thông là sự phát triển đúng hướng theo cấu trúc mạng mới. Cần tiếp tục phát triển các hệ thống truyền dẫn SDH và WDM, hạn chế sử dụng công nghệ PDH. Ngoài ra, có thể nhận thấy rằng thị trường thông tin vệ tin trong khu vực đã có sự phát triển mạnh trong những năm gần đây và sẽ còn tiếp tục trong những năm tới. Các loại hình dịch vụ vệ tinh đã rất phát triển như: DTH tương tác, truy nhập Internet, các dịch vụ băng rộng, HDTV, … Ngoài các ứng dụng phố biến đối với nhu cầu thông tin quảng bá, viễn thông nông thôn, với sự sử dụng kết hợp các ưu điểm của công nghệ CDMA, thông tin vệ tinh ngày càng có xu hướng phát triển đặc biệt trong lĩnh vực thông tin di động và thông tin cá nhân. 8 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN Một vấn đề quan trọng là ngày nay IP đã trở thành giao diện hoàn thiện thực sự cho các mạng lõi NGN. Vì vậy các mạng truyền dẫn phải tối ưu cho điều khiển lưu lượng IP. Một giải pháp có tính thuyết phục hiện nay là hội tụ các lớp dữ liệu và các lớp quang trong mạng lõi. Việc hội tụ này mang lại một số lợi thế như cung cấp các dịch vụ tốc độ cao, bảo vệ dòng thông tin liên tục cho mạng quang với chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. 1.3.2 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 hữu tuyến. Xu hướng hiện nay là tích cực 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. 1.3.3 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 những 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 mạch quang cũng đang được nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm. Trong tương lai sẽ có các chuyển mạch quang phân chia theo không gian, theo thời gian hay theo độ dài bước sóng. Hy vọng là các chuyển mạch quang tốc độ cao sẽ sớm được ứng dụng trong thực tế. Sau đây là những nét khái quát về đặc điểm công nghệ, các ưu nhược điểm cũng như là khả năng ứng dụng của từng loại công nghệ chuyển mạch nhắc đến ở trên. IP Sự phát triển và phổ biến của IP đã là một thực tế không ai có thể phủ nhận. Hiện nay lượng dịch vụ lớn nhất trên các mạng đường trục trên thực tế đều là từ IP. Trong công tác tiêu chuẩn hóa các loại kỹ thuật, việc bảo đảm tốt hơn cho IP đã trở thành trọng điểm của công tác nghiên cứu. IP là giao thức chuyển tiếp gói tin, trong đó việc Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 9 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU chuyển gói tin được thực hiện theo cơ chế phi kết nối. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp. Gói tin IP chứa địa chỉ của bên gửi và bên nhận. Địa chỉ IP là số định danh duy nhất trong toàn mạng và mang 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, các thiết bị định tuyến phải được cập nhật thông tin về topo mạng, nguyên tắc chuyển tin (như trong BGP) và phải có khả năng hoạt động trong môi trường mạng nhiều cấp. Kết quả tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bảng chuyển tiếp (forwarding table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới hướng đích. Dựa trên các bảng này, bộ định tuyến chuyển các gói tin IP tới đích. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. Ở cách này, mỗi nút mạng thực hiện việc tính toán để chuyển tiếp gói tin một cách độc lập. Do vậy, yêu cầu kết quả tính toán các thông tin định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau. Sự không thống nhất của kết quả sẽ dẫn đến việc chuyển gói tin sai hướng, điều này đồng nghĩa với việc mất gói tin. Kiểu chuyển gói tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, với phương thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng một tuyến tới điểm đích. Điều này khiến cho 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 về topo mạng thông qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối. Với các phương thức như CDIR (Classless Inter Domain Routing), kích thước của bản tin được duy trì ở mức chấp nhận được, và do việc tính toán định tuyến đều do các nút tự thực hiện, mạng có thể mở rộng mà không cần bất cứ 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. Mặt khác, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS). ATM Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói nhanh, trong đó thông tin được nhóm vào các gói tin có chiều dài cố định và ngắn. Các chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau. ATM có hai đặc điểm quan trọng. Thứ nhất, ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là tế bào (cell). Các tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, đồng thời cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn. 10 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng. Định tuyến trong ATM khác với IP ở một số điểm. ATM là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông tin được gửi đi. ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập thông qua báo hiệu. Mặt khác, 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 cố định trong suốt 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 tại 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 bộ định tuyến IP. Quá trình chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói tin qua bộ định tuyến. Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên tế bào có kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của bộ định tuyến IP, và việc này được thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng. Do vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của bộ định tuyến IP truyền thống. IP over ATM Kỹ thuật ATM, do có các tính năng như tốc độ cao, chất lượng dịch vụ và điều khiển lưu lượng nên đã được sử dụng rộng rãi trên mạng đường trục IP. Khi yêu cầu tính thời gian thực trên mạng lưới cao, IP over ATM là kỹ thuật có thể được nghĩ đến. Có thể nói MPLS chính là sự cải tiến của IP over ATM, cho nên việc nhìn lại một chút về kỹ thuật này ở đây cũng là điều cần thiết. IP over ATM là kỹ thuật kiểu xếp chồng, nó xếp IP (lớp 3) lên trên ATM (lớp 2). Do giao thức của hai tầng hoàn toàn độc lập với nhau, giữa chúng phải nhờ một loạt giao thức nữa (như NHRP, ARP,…) mới đảm bảo nối thông. Điều đó hiện nay trên thực tế đã được ứng dụng rộng rãi. Nhưng trong tình trạng mạng lưới được mở rộng nhanh chóng, cách xếp chồng đó cũng gây ra nhiều vần đề cần xem xét lại. Trước hết, vấn đề nổi bật nhất là trong phương thức xếp chồng, khi cần thiết lập, bảo dưỡng hay gỡ bỏ liên kết giữa các điểm nút, số việc phải làm (như số VC, lượng tin điều khiển) sẽ tăng theo cấp số nhân (bình phương của số điểm nút). Điều này có thể gây nên nhiều phiền phức, nhất là khi mạng lưới ngày càng rộng lớn thì chi phối kiểu đó sẽ làm cho mạng trở nên quá tải. Thứ hai là, phương thức xếp chồng sẽ phân cắt cả mạng lưới IP over ATM ra làm nhiều mạng logic nhỏ (LIS), các LIS trên thực tế đều là ở trong một mạng vật lý. Giữa các LIS dùng bộ định tuyến trung gian để liên kết, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc truyền nhóm gói tin giữa các LIS khác nhau. Mặt khác, khi lưu lượng rất lớn, những bộ định tuyến này sẽ gây hiện tượng nghẽn cổ chai đối với băng rộng. Hai điểm nêu Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 11 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU trên làm cho IP over ATM chỉ có thể thích hợp cho mạng tương đối nhỏ như mạng xí nghiệp, không thể đáp ứng được nhu cầu của mạng đường trục Internet trong tương lai. Trên thực tế, cả hai kỹ thuật IP và ATM đang tồn tại vấn đề yếu kém về khả năng mở rộng thêm. Thứ ba là, với phương thức xếp chồng, IP over ATM vẫn không có cách nào đảm bảo QoS thực sự. Vấn đề thứ tư là cả hai kỹ thuật IP và ATM từ ban đầu đều được thiết kế riêng biệt, và điều này làm cho sự nối thông giữa hai bên phải dựa vào một loạt giao thức phức tạp, cùng với các bộ phục vụ xử lý các giao thức này. Cách làm như thế có thể gây ảnh hưởng không tốt đối với độ tin cậy của mạng đường trục. Các kỹ thuật MPOA (Multiprotocol over ATM – đa giao thức trên ATM), LANE (LAN Emulation – Mô phỏng LAN), … cũng chính là kết quả nghiên cứu để giải quyết các vấn đề đó, nhưng các giải thuật này đều chỉ giải quyết được một phần các tồn tại, như vấn đề QoS chẳng hạn. Phương thức mà các kỹ thuật này dùng vẫn là phương thức xếp chồng, do vậy khả năng mở rộng vẫn khó khăn. Hiện nay đã xuất hiện một loại kỹ thuật tích hợp được các ưu điểm của IP và ATM nhưng không dùng phương thức xếp chồng, mà dùng phương thức chuyển mạch nhãn. Kỹ thuật này chính là cơ sở của MPLS. MPLS Xét từ góc độ các nhà thiết kế mạng thì sự phát triển nhanh chóng và mở rộng không ngừng của Internet cùng với sự tăng vọt về số lượng cũng như tính phức tạp của các loại hình dịch vụ đã dần dần làm cho mạng viễn thông hiện tại không còn kham nổi. Một mặt, các nhà khai thác than phiền khó kiếm được lợi nhuận, nhưng mặt khác thì thuê bao lại kêu ca là giá cả quá cao hay tốc độ chậm. Thị trường bức bách đòi hỏi phải có một mạng tốc độ cao hơn với giá cả thấp hơn. Đây là nguyên nhân căn bản để ra đời một loạt các kỹ thuật mới, trong đó có kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multi-Protocol Label Switching). Bất kể ATM từng được coi là nền tảng của mạng số đa dịch vụ băng rộng (BISDN), hay IP đã đạt thành công lớn trên thị trường hiện nay, trong các kỹ thuật này đều tồn tại những nhược điểm khó khắc phục được. Sự xuất hiện của MPLS đã giúp chúng ta có được sự chọn lựa tốt đẹp cho cấu trúc mạng thông tin tương lai. MPLS đã kết hợp một cách hữu hiệu năng lực điều khiển lưu lượng của thiết bị chuyển mạch với tính linh hoạt của bộ định tuyến. Hiện nay càng có nhiều người tin tưởng một cách chắc chắn rằng MPLS sẽ là phương án lý tưởng cho mạng đường trục trong tương lai. MPLS tách chức năng của bộ định tuyến IP thành hai phần riêng biệt là chuyển tiếp gói tin và điều khiển. Phần chức năng chuyển tiếp gói tin, với nhiệm vụ gửi gói tin giữa các bộ định tuyến, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như ATM. Trong MPLS, nhãn là một trường thông tin có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng. Kỹ thuật hoán 12 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN đổi nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của một gói tin trong một bảng các nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn mới của nó. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin theo kiểu thông thường, và do vậy, cải thiện được khả năng của thiết bị. Các bộ định tuyến sử dụng kỹ thuật này được gọi là LSR (Label Switch Router). Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR, và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc chuyển mạch. MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến như OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border Bateway Protocol). Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố định, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ của các tuyến là hoàn toàn khả thi. Đây là điểm vượt trội của MPLS so với các kĩ thuật trước đây. Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế chuyển tuyến nhanh (fast rerouting). Do MPLS là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối, khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền thường cao hơn các công nghệ khác. Trong khi đó, các dịch vụ tích hợp mà MPLS phải hỗ trợ lại yêu cầu dung lượng cao. Tuy nhiên, khả năng phục hồi của MPLS đảm bảo cung cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ cấu khôi phục lỗi của lớp vật lý bên dưới. Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng khiến cho việc quản lý mạng được dễ dàng hơn. Do MPLS quản lý việc chuyển gói tin theo các luồng, các gói tin thuộc một lớp chuyển tiếp FEC có thể được xác định bởi một giá trị của nhãn. Nhờ đó, 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 một cách dễ dàng dùng RTFM (Real Time Flow Measurement). Bằng cách giám sát lưu lượng tại các LSR, nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn có thể được xác định nhanh chóng. Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương pháp này không đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ (ví dụ như trễ từ điểm đầu đến điểm cuối trong miền MPLS). Tóm lại, MPLS là một công nghệ chuyển mạch có nhiều triển vọng. Với tính chất cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng IP truyền thống. Bên cạnh đó, thông lượng của mạng sẽ được cải thiện một cách rõ rệt. Tuy nhiên, độ tin cậy là một vấn đề thực tiễn có thể khiến việc triển khai MPLS trên mạng bị chậm lại. 1.4 CÁC TỔ CHỨC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGN Trên thế giới có nhiều tổ chức quốc tế về viễn thông, mỗi tổ chức lại đưa ra các bộ tiêu chuẩn riêng cho mình, do vậy khi phát triển NGN cũng có nhiều ý tưởng được đưa ra bởi nhiều tổ chức khác nhau. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 13 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 1.4.1 Mô hình của ITU-T Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN nằm trong mô hình cấu trúc thông tin toàn cầu GII (Global Information Infrastructure) do ITU-T đưa ra. Mô hình này gồm 3 lớp chức năng như sau (hình 1.4): Các chức năng ứng dụng; Các chức năng trung gian bao gồm: - Chức năng điều khiển dịch vụ, - Chức năng quản lý; Các chức năng cơ sở bao gồm: - Các chức năng mạng (gồm chức năng truyền tải và chức năng điều khiển), - Các chức năng lưu trữ và xử lý, - Các chức năng giao tiếp người – máy. TruyÒn th«ng vµ nèi m¹ng th«ng tin CÊu tróc Giao diÖn ch-¬ng tr×nh øng dông Cung cÊp dÞch vô xö lý vµ l-u tr÷ th«ng tin ph©n t¸n C¸c chøc n¨ng øng dông C¸c chøc n¨ng trung gian Giao diÖn ch-¬ng tr×nh c¬ së Cung cÊp dÞch vô truyÒn th«ng chung C¸c chøc n¨ng c¬ së C¸c chøc n¨ng giao tiÕp ng-êi–m¸y C¸c chøc n¨ng xö lý vµ l-u tr÷ Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn Chøc n¨ng truyÒn t¶i Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn Chøc n¨ng truyÒn t¶i Hình 1.4 Các chức năng GII và mối quan hệ giữa chúng ITU-T cũng đưa ra mô hình khuyến cáo cho các nhà xây dựng mạng khi phát triển NGN từ các mạng hiện có như trên hình 1.5. 14 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN Hình 1.5 Mô hình tiến tới NGN từ các mạng hiện có Từ hình vẽ thấy rằng các mạng hiện có như PSTN, mạng số liệu, Internet, mạng cáp hay vô tuyến có thể phát triển lên NGN theo hai con đường: từng bước thông qua mạng lai ghép, VoIP rồi tiến tới NGN hoặc tiến thẳng lên NGN. Việc chọn phương án nào là tùy theo điều kiện cụ thể của từng mạng để đảm bảo giá thành thấp nhất và thời gian triển khai nhanh nhất. 1.4.2 Một số hướng nghiên cứu của IETF Theo IETF cấu trúc hạ tầng mạng thông tin toàn cầu cần có mạng truyền tải sử dụng giao thức IP với bất cứ công nghệ lớp nào. Nghĩa là IP cần có khả năng truyền tải kết hợp với các mạng truy nhập và đường trục sử dụng các giao thức kết nối khác nhau. Đối với mạng truy nhập, IETF có IP trên mạng cáp và IP trên môi trường vô tuyến. Đối với mạng đường trục, IETF có hai giao thức chính là IP trên ATM và IP với giao thức điểm nối điểm PPP trên nền mạng phân cấp số đồng bộ SONET/SDH. Mô hình IP over ATM xem IP như một lớp trên lớp ATM và định nghĩa các mạng con IP trên nền mạng ATM. Phương thức tiếp cận này cho phép IP và ATM hoạt động với nhau mà không cần thay đổi giao thức. Tuy nhiên phương thức này không tận dụng hết khả năng của ATM và không thích hợp với mạng nhiều router vì không đạt hiệu quả cao. IETF cũng là tổ chức đưa ra nhiều tiêu chuẩn về MPLS. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là kết quả phát triển IP Switching sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như ATM để truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 15 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 1.4.3 Mô hình của MSF Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ MSF (Multiservice Switch Forum) đưa ra mô hình cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ (hình 1.6) bao gồm các lớp: Lớp thích ứng Lớp chuyển mạch Lớp điều khiển Lớp ứng dụng Ngoài ra trong mô hình của MSF còn có lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp thích ứng, chuyển mạch và điều khiển. Trong đó cần phân biệt chức năng quản lý với chức năng điều khiển. Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu cuối tới đầu cuối với bất cứ loại giao thức và báo hiệu nào. Líp øng dông C¸c giao thøc, giao diÖn , API b¸o hiÖu /IN tiªu chuÈn Líp Bé ® iÒu khiÓn IP/MPLS ® iÒu khiÓn Bé ® iÒu khiÓn Bé ®iÒu khiÓn Voice/SS7 ATM/SVC ... Líp Líp chuyÓn m¹ch Multiservice qu¶n ChuyÓn m¹ch lai ghÐp lý Líp thÝch øng TCP/IP C¸c giao thøc , giao diÖn më réng Video Voice TDM FR ATM ... C¸c giao diÖn logic vµ vËt lý tiªu chuÈn Hình 1.6 Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ 1.4.5 Phân hệ IMS của 3GPP Phân hệ đa phương tiện IP (IP Multimedia Subsystem – IMS) là một phần của kiến trúc mạng thế hệ sau, được phát triển bởi tổ chức 3GPP và 3GPP2 nhằm hỗ trợ truyền thông đa phương tiện hội tụ giữa thoại, video, audio với dữ liệu và hội tụ truy nhập giữa 2G, 3G và 4G với mạng không dây. IMS là một kiến trúc chuẩn và có tính mở nhằm mục đích chuyển tiếp các dịch vụ đa phương tiện qua các mạng di động và IP, sử dụng cùng một loại giao thức chuẩn cho cả các dịch vụ di động cũng như IP cố định. Được thiết kế dựa trên SIP, IMS định nghĩa các giao diện mặt bằng điều khiển chuẩn để tạo ra các ứng dụng mới. 16 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN IMS phiên bản đầu tiên được thiết kế riêng cho mạng di động nhằm tìm cách triển khai các ứng dụng IP trên mạng di động 3G. Các phiên bản kế tiếp của IMS đã được định nghĩa độc lập với phần truy nhập. Bước tiến này đã thúc đẩy sự phối hợp hoạt động giữa các thiết bị truy nhập khác nhau và do vậy đã kích thích sự hội tụ mạng di động và cố định. Mặc dù 3GPP IMS phiên bản 5 được thiết kế đặc biệt cho UMTS, nó vẫn có thể dùng cho các loại công nghệ truy nhập khác như GPRS. Việc bổ sung sự hỗ trợ của mạng WLAN được đưa ra trong phiên bản 6. Kiến trúc IMS cũng được sử dụng để hỗ trợ các truy nhập cố định như xDSL. Hiện nay, các kiểu truy nhập có thể hoạt động với lõi IMS là DSL, WLAN, UMTS, GPRS hay bất kỳ một công nghệ mới nào chẳng hạn như WiMAX. Với khả năng này, nhiều dịch vụ và các mảng kinh doanh mới có thể được thực hiện thông qua các phương thức truy nhập và mạng khác nhau. Thiết kế của IMS cho phép phối hợp hoạt động giữa các dịch vụ và ứng dụng IP cũng như giữa các thuê bao. IMS đặc biệt tối ưu hoá cho các ứng dụng SIP và đa phương tiện. Ngoài ra, IMS cho phép phát triển nhanh chóng và linh hoạt các dịch vụ mới, cùng với khả năng hội tụ cố định với di động. Kiến trúc IMS cùng với các giao diện tương ứng được thể hiện trên hình 1.7. M¹ng di ®éng kÕ thõa Gc HSS HLR Mh R-SGW Server øng dông Sh SLF Cx Gr ISC Dx UE GGSN BSS GERAN UE Ms Cx RNC UTRAN Go P-CSCF Mw I-CSCF Mw S-CSCF Iu Mp Mg Mm MGCF Gi MRFP Mj BGCF MRF Mm MGW D÷ liÖu vµ b¸o hiÖu B¸o hiÖu MRFC Mi SGSN Iu Mr T-SGW Mk M¹ng IMS ngoµi M¹ng PSTN kÕ thõa Hình 1.7 Kiến trúc IMS trong NGN Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP bao gồm tất cả các thành phần mạng lõi để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện IP. Các thành phần này liên quan đến mạng báo hiệu và mạng mang như đã xác định ở 3GPP TS 23.002 "Network Architecture". Dịch vụ đa phương tiện IP được dựa trên khả năng điều khiển phiên, các mạng mang đa phương tiện, các tiện ích của miền chuyển mạch gói do IETF xác định. Để các đầu cuối có thể truy nhập độc lập với vận hành và bảo dưỡng qua mạng Internet, phân hệ đa phương tiện IP đã cố gắng tương thích với các chuẩn của IETF. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 17 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP cho phép các nhà vận hành mạng di động PLMN sẵn sàng phục vụ các dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng của họ bằng cách xây dựng các ứng dụng, dịch vụ với các giao thức Internet. Mục đích chính ở đây là để dịch vụ được phát triển bởi các nhà khai thác mạng PLMN và các nhà cung cấp thứ ba khác. IMS cho phép truy nhập thoại, hình ảnh, video, bản tin, dữ liệu và web dựa trên các công nghệ cho người dùng đầu cuối không dây, và có thể phối hợp sự phát triển của Internet với sự phát triển của truyền thông di động. Hiện nay, IMS là sự lựa chọn tối ưu cho việc phân phát dịch vụ hội tụ và đa phương tiện, nó cho phép cung cấp các dịch vụ IP trên cả mạng di động và cố định. Các khảo sát gần đây về ngành công nghiệp viễn thông đều cho thấy mối quan tâm đặc biệt đến mô hình kiến trúc này. IMS cho phép giảm đáng kể chi phí đầu tư và được dự đoán sẽ thương mại hoá dần dần từ năm 2006-2008. 1.4.6 Mô hình của ETSI ETSI vẫn đang tiếp tục thảo luận về mô hình cấu trúc mạng thế hệ sau NGN. Với mục tiêu cung cấp tất cả các dịch vụ viễn thông truyền thống và mới bao gồm PSTN/ISDN, X25, FR, ATM, IP, GSM, GPRS, IMT2000, …, ETSI phân chia nghiên cứu cấu trúc mạng theo các lĩnh vực: Lớp truyền tải trên cơ sở công nghệ quang Mạng lõi dung lượng cao trên cơ sở công nghệ gói IP/ATM Điều khiển trên nền IP Dịch vụ và ứng dụng trên nền IP Quản lý trên cơ sở IT và IP ETSI và đặc biệt là nhóm tiêu chuẩn TISPAN (Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking) đã có nhiều đóng góp tích cực trong vấn đề chuẩn hóa NGN. TISPAN tập trung vào phần hội tụ mạng cố định và Internet. Mặc dù xuất phát tương đối chậm, nhưng nó đã khởi phát một kế hoạch đơn giản để đáp ứng được những yêu cầu cấp thiết của thị trường, đó là: Đảm bảo cung cấp tất cả các dịch vụ hỗ trợ bởi phân hệ đa phương tiện IMS của 3GPP đến người sử dụng băng rộng và những dịch vụ IMS lựa chọn cho các khách hàng PSTN/ISDN kết nối đến NGN; Cung cấp phần lớn dịch vụ PSTN/ISDN hiện có của một nhà khai thác mạng đến thiết bị và những giao diện kế thừa để hỗ trợ các kịch bản thay thế PSTN/ISDN; Mở rộng IMS của 3GPP để bao trùm các vùng mà 3GPP không thể phủ đến được, đặc biệt là những dịch vụ như chặn cuộc gọi, cuộc gọi khẩn cấp, v.v. Theo mục đích của TISPAN, mạng truy nhập được xem như là thành phần mạng giữa các thiết bị của khách hàng, và là thành phần mạng đầu tiên để hỗ trợ những 18 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN tương tác điều khiển dịch vụ. Để phát triển tính độc lập mạng truy nhập và xúc tiến FMC (Fixed Mobile Convergence), TISPAN đã chọn hỗ trợ các mạng truy nhập băng rộng cố định hiện thời và yêu cầu mạng truy nhập kết nối IP (IP-CAN) được hỗ trợ. Mô hình NGN do ETSI đưa ra như trên hình 1.8. Hình 1.8 Kiến trúc mạng NGN theo ETSI Về cơ bản, kiến trúc mạng NGN của ETSI cũng gồm các lớp tương tự như kiến trúc mạng NGN của ITU-T hay MSF. Trong kiến trúc này, phân hệ đa phương tiện IP nằm giữa và liên kết các lớp truyền tải (mạng truy nhập thông qua phân hệ điều khiển tài nguyên và mạng lõi) và lớp dịch vụ. Kiến trúc NGN tổng quan theo ETSI có các đặc điểm sau: Kế thừa từ các mạng hiện có như PSTN, ISDN, Internet, PLMN, v.v. Xây dựng thêm các phân hệ và giao thức mới với mục đích bổ sung các loại hình dịch vụ, cung cấp dịch vụ đa phương tiện và hội tụ mạng (phân hệ IMS). Mạng truyền tải được gói hóa hoàn toàn với công nghệ được sử dụng là IP. Các mạng riêng rẽ trước đây được kết hợp thành một mạng chung duy nhất. Nhờ điều này mà nhà cung cấp dịch vụ mới có thể cung cấp dịch vụ đa phương tiện kết hợp tất cả các loại hình truyền thông thời gian thực như thoại, video, audio, ảnh động, … với loại hình truyền thông dữ liệu. 1.5 SỰ TIẾN HÓA LÊN NGN VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN QUAN TÂM 1.5.1 Mục tiêu tiến tới NGN Sự tiến hóa của mạng viễn thông lên NGN nhằm đạt được các mục tiêu sau: Cung cấp đa loại hình dịch vụ với giá thành thấp, đồng thời đảm bảo thời gian đưa dịch vụ mới ra thị trường được rút ngắn. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 19 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU Giảm chi phí khai thác mạng và dịch vụ. Nâng cao tối đa hiệu quả đầu tư. Tạo ra những nguồn doanh thu mới, không phụ thuộc vào nguồn doanh thu từ các dịch vụ truyền thống. 1.5.2 Yêu cầu chung khi xây dựng NGN Việc xây dựng mạng NGN cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau đây: Tránh làm ảnh hưởng đến các chức năng cũng như việc cung cấp dịch vụ của mạng hiện tại. Tiến tới cung cấp dịch vụ thoại và số liệu trên cùng một hạ tầng thông tin duy nhất. Đồng thời phải hỗ trợ các thiết bị khách hàng đang sử dụng. Mạng phải có cấu trúc đơn giản, giảm thiểu số cấp chuyển mạch và chuyển tiếp truyền dẫn nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm chi phí khai thác bảo dưỡng. Cấu trúc tổ chức mạng không phụ thuộc vào định giới hành chính. Cấu trúc chuyển mạch phải đảm bảo an toàn, dựa trên chuyển mạch gói. Hệ thống quản lý mạng, dịch vụ phải có tính tập trung cao. Việc chuyển đổi phải thực hiện theo từng bước và theo nhu cầu của thị trường. Hạn chế đầu tư các kỹ thuật phi NGN cùng lúc với việc triển khai và hoàn thiện các công nghệ mới. Phải bảo toàn vốn đầu tư của nhà khai thác. Xác định các giai đoạn cần thiết để chuyển sang NGN. Có các sách lược thích hợp cho từng giai đoạn chuyển hướng để việc triển khai NGN được ổn định và an toàn. 1.5.3 Lộ trình chuyển đổi Quá trình chuyển đổi từ mạng hiện tại sang NGN có thể được thực hiện thông qua các bước sau: 20 Ưu tiên giải quyết phân tải lưu lượng Internet cho tổng đài chuyển mạch nội hạt. Đảm bảo cung cấp dịch vụ truy nhập băng rộng tại các thành phố lớn trước. Tạo cơ sở hạ tầng thông tin băng rộng để phát triển các dịch vụ đa phương tiện, phục vụ các chương trình tin học hóa và chính phủ điện tử của quốc gia. Ưu tiên thực hiện trên mạng liên tỉnh trước nhằm đáp ứng nhu cầu về thoại và tăng hiệu quả sử dụng các tuyến truyền dẫn đường trục. Mạng nội tỉnh thực hiện có trọng điểm tại các thành phố có nhu cầu truyền số liệu, truy nhập Internet băng rộng. Lắp đặt các thiết bị chuyển mạch thế hệ mới, các máy chủ để phục vụ các dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGN 1.5.4 Các hướng phát triển NGN Nói chung việc xây dựng NGN có thể được nhìn dưới góc độ của hai nhà khai thác dịch vụ khác nhau: nhà cung cấp dịch vụ truyền thống (ESP – Established Service Provider) và nhà cung cấp dịch vụ mới (ISP – Internet Service Provider hoặc ASP – Application Service Provider). Tuỳ vào hiện trạng của mạng hiện tại và quan điểm của nhà khai thác mà có thể chọn một trong hai hướng phát triển NGN: xây dựng mạng hoàn toàn mới và xây dựng trên cơ sở mạng hiện có. Đối với các nhà cung cấp dịch vụ truyền thống, hướng phát triển có thể là tổ chức lại mạng để có năng lực xử lý các dịch vụ băng rộng, giảm số lượng các phần tử mạng xếp chồng nhằm tối ưu hóa mạng PSTN. Mặt khác cần từng bước triển khai các công nghệ và dịch vụ của mạng thế hệ mới, khởi đầu bằng việc triển khai VoIP ở mức quá giang để xử lý lưu lượng Internet, kết nối lưu lượng mạng di động và các lưu lượng không thể dự báo trước (số liệu). Việc định hướng chuyển mạch quá giang sang NGN được tiến hành đồng thời với việc lắp đặt các cổng tích hợp VoIP, thiết bị điều khiển cổng phương tiện MGC hoạt động theo các giao thức chuyển mạch mềm như Megaco, MGCP, SIP, SIGTRAN, BICC, … Song song với việc triển khai công nghệ là phải xây dựng một mạng đường trục duy nhất, đủ năng lực để truyền tải cùng lúc nhiều loại hình lưu lượng sẽ phát sinh khi cung cấp các dịch vụ NGN. Đối với các nhà cung cấp dịch vụ ISP hoặc ASP, do đã có sẵn hạ tầng chuyển mạch gói nên các nhà khai thác này rất thuận lợi trong việc xây dựng mạng NGN. Khi tiến hành triển khai mạng thế hệ sau họ có thể lắp đặt các bộ điều khiển cổng phương tiện MGC, các Server truy nhập mạng NAS (Network Access Server) và các Server truy nhập băng rộng BRAS (Broadband Remote Access Server), đồng thời sử dụng các giao thức báo hiệu SIP, H.323, SIGTRAN, … cho VoIP và các giao thức mới bổ sung cho mạng. Như vậy có thể thấy rằng có nhiều giải pháp được đưa ra nhằm đáp ứng nhu cầu của các nhà khai thác muốn chuyển từ mạng truyền thống sang mạng thế hệ sau. Các ESP có xu hướng xây dựng NGN dựa trên cơ sở mạng hiện tại, còn các ISP/ASP thuận lợi hơn khi phát triển NGN theo quan điểm thứ hai là xây dựng mạng hoàn toàn mới. Song dù xây dựng mạng theo xu hướng nào thì việc phát triển mạng đều phải dựa vào nhu cầu mới của khách hàng để thu hút và giữ khách hàng. Điều này cũng có nghĩa là các nhà khai thác sẽ triển khai mạng NGN theo hướng để đáp ứng cho nhu cầu phát triển dịch vụ của khách hàng. 1.5.5 Các vấn đề cần quan tâm khi triển khai NGN Mặc dù việc tiến tới NGN đã được khẳng định là tất yếu, trong quá trình triển khai vẫn còn nhiều vấn đề cần quan tâm nghiên cứu và cân nhắc để có thể đưa ra giải pháp chuyển đổi thích hợp. Trước hết, các nhà khai thác dịch vụ viễn thông phải xem xét mạng TDM mà họ đã tốn rất nhiều chi phí đầu tư để quyết định xây dựng một NGN xếp chồng hay thậm chí Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 21 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU thay thế các tổng đài truyền thống bằng những chuyển mạch công nghệ mới sau này. Một sự lựa chọn hợp lí có thể là giảm các cấp chuyển mạch, đặc biệt là các tổng đài nội hạt và chuyển dần các loại thuê bao sang thành thuê bao NGN. Các nhà khai thác cần tìm ra phương pháp cung cấp các dịch vụ mới cho khách hàng của họ trong thời kỳ quá độ trước khi các mạng của họ chuyển sang NGN một cách đầy đủ. Vấn đề lớn cần nhắc tới khi chuyển sang công nghệ gói là phải hỗ trợ dịch vụ thoại qua IP và hàng loạt các dịch vụ giá trị gia tăng khác trong khi cơ chế “best effort” phân phối các gói tin không còn đủ đáp ứng nữa. Một thách thức căn bản là mở rộng mạng IP theo nhiều hướng, nhiều khả năng cung cấp dịch vụ trong khi vẫn giữ được ưu thế gọn nhẹ của mạng IP. Một khía cạnh khác là quy mô mạng phải đủ lớn để cung cấp cho khách hàng nhằm chống lại hiện tượng tắc nghẽn cổ chai trong lưu lượng của mạng lõi. Việc tăng số lượng các giao diện mở cũng làm tăng nguy cơ mất an ninh mạng. Do đó việc đảm bảo an toàn thông tin mạng để chống lại sự xâm nhập trái phép từ bên ngoài trở thành vấn đề sống còn của các nhà khai thác mạng. Ngoài ra, khi mở rộng mạng phải đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy, đồng thời các dịch vụ triển khai phải được tối ưu hoá trong việc sử dụng các nguồn tài nguyên mạng. Vấn đề cũng không kém phần quan trọng là phải phát triển các giải pháp quản lý thích hợp cho NGN trong môi trường đa nhà khai thác và đa loại hình dịch vụ. Mặc dù còn mất nhiều thời gian và công sức trước khi hệ thống quản lý mạng được triển khai nhưng mục tiêu này vẫn có giá trị và sẽ mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu các chi phí vận hành, khai thác và quản lí mạng. 1.6 KẾT CHƯƠNG Từ trước đến nay các mạng viễn thông chỉ tập trung vào một số lĩnh vực chủ yếu như điện thoại cố định, di động và truyền số liệu, tương ứng với các cơ sở hạ tầng mạng PSTN, PLMN và Internet. Mỗi hệ thống này có mạng lưới truyền tải và truy nhập riêng, nhưng đều phải sử dụng chung mạng chuyển mạch và truyền dẫn đường trục quốc gia. Điều này gây ra nhiều phức tạp trong hệ thống quản lý viễn thông, giảm hiệu suất phục vụ, đồng thời làm tăng các chi phí vận hành và bảo dưỡng mạng. Mạng thế hệ sau NGN là giải pháp hữu hiệu để khắc phục những hạn chế của các mạng truyền thống, tạo ra môi trường mở để phát triển nhiều loại hình dịch vụ mới trên nền chuyển mạch gói. Có thể nói NGN là sự hội tụ của nhiều công nghệ, đảm bảo cơ sở hạ tầng duy nhất cho các ngành viễn thông và công nghệ thông tin của quốc gia. Chương này đã trình bày về sự cần thiết phải chuyển đổi sang mạng thế hệ sau, các nguyên tắc tổ chức và đặc điểm của mạng NGN, các công nghệ nền tảng cho NGN, các tổ chức và hướng phát triển NGN, sự tiến hóa từ các mạng hiện có lên NGN và các vấn đề cần quan tâm. Đây là những nội dung hết sức cơ bản, là tiền đề để đi sâu tìm hiểu tiếp những vấn đề sẽ trình bày trong các chương sau. 22 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 2 MẠNG NGN THEO MÔ HÌNH CALL SERVER Trong chương này trình bày về kiến trúc phân lớp mạng NGN theo mô hình Call Server và chức năng, hoạt động của các phần tử cấu thành nên mạng. Các thiết bị kĩ thuật được trình bày với trình tự bám theo mô hình phân lớp chức năng của mạng, trong đó tập trung đi sâu vào các phần tử thuộc 3 lớp trên (truyền thông, điều khiển và ứng dụng). Nội dung chương này bao gồm: Kiến trúc phân lớp mạng Chức năng và hoạt động của các phần tử mạng Cấu hình và thiết bị mạng NGN của VNPT trong giải pháp SURPASS Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 23 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 2.1 KIẾN TRÚC PHÂN LỚP MẠNG Cho đến nay NGN vẫn là xu hướng phát triển mới, chưa có một khuyến nghị chính thức nào của ITU về cấu trúc NGN. Các hãng khai thác và cung cấp thiết bị viễn thông đã đưa ra một số mô hình khác nhau. Các diễn đàn, hiệp hội và tổ chức viễn thông khác cũng đang cố gắng để tiến tới những nguyên tắc và chuẩn chung cho mạng NGN. Từ các mô hình này có thể thấy cấu trúc mạng viễn thông thế hệ sau có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng: lớp truy nhập và truyền tải, lớp truyền thông và lớp điều khiển (hình 2.1). Líp øng dông Giao diÖn më API Líp ®iÒu khiÓn Líp truyÒn th«ng Líp qu¶n lý Giao diÖn më API Giao diÖn më API Líp truy nhËp vµ truyÒn dÉn Hình 2.1 Kiến trúc phân lớp mạng thế hệ sau Nếu xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì còn có thêm lớp ứng dụng dịch vụ. Trong môi trường phát triển cạnh tranh thì sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng dịch vụ này. Ngoài ra, trong mô hình cấu trúc mạng còn có lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt bốn lớp trên. Kết nối giữa các lớp chức năng là các giao diện lập trình mở API. 2.1.1 Lớp truy nhập và truyền tải Phần truy nhập 24 Với truy nhập vô tuyến có 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 có cáp đồng và xDSL đang được sử dụng. Tuy vậy trong tương lai truyền dẫn quang DWDM, PON sẽ dần chiếm ưu thế, thị trường của xDSL và modem sẽ dần thu nhỏ lại. Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục qua cổng giao tiếp thích hợp. NGN cũng cung cấp hầu hết các truy nhập chuẩn Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 2 - MẠNG NGN THEO MÔ HÌNH CALL SERVER cũng như không chuẩn của các thiết bị đầu cuối như: truy nhập đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội bộ PBX, … Phần truyền tải 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. Lớp truyền tải có khả năng hỗ trợ các mức QoS khác nhau cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Lớp ứng dụng sẽ đưa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và nó sẽ thực hiện yêu cầu đó. 2.1.2 Lớp truyền thông Lớp truyền thông gồm các thiết bị là các cổng phương tiện MG (Media Gateway) như: Cổng truy nhập: AG kết nối giữa mạng lõi và mạng truy nhập, RG kết nối mạng lõi và mạng thuê bao nhà. Cổng giao tiếp: TG kết nối mạng lõi với mạng PSTN/ISDN, WG kết nối mạng lõi với mạng di động. Lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (PSTN/ISDN, LAN, vô tuyến, …) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại. 2.1.3 Lớp điều khiển Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là Softswitch, còn gọi là MGC hay Call Agent, được kết nối với các thành phần khác nhau như SG, MS, FS, AS để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP. Lớp điều khiển có nhiệm vụ 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. Các chức năng quản lý và chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp điều khiển. Nhờ có giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, điều này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng. Hiện nay lớp điều khiển vẫn rất phức tạp, khả năng tương thích giữa các thiết bị của các hãng là vấn đề cần quan tâm. 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. Do vậy, cần có thời gian để xem xét và quan tâm đến tính tương thích của các loại giao diện và giao thức khi lựa chọn thiết bị mới. 2.1.4 Lớp ứng dụng Lớp này gồm các nút thực thi dịch vụ (thực chất là các máy chủ dịch vụ), có chức năng cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải. Các dịch vụ cung cấp có thể là dịch vụ mạng thông minh IN, dịch vụ trả tiền trước, dịch vụ giá trị Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 25 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU gia tăng Internet, v.v. Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ giao diện mở này mà các nhà cung cấp có thể triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng. Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ. Một số dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc điều khiển logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ thực hiện điều khiển từ lớp điều khiển. 2.1.5 Lớp quản lý Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ kết nối cho đến ứng dụng. Tại lớp quản lý người ta có thể khai thác hoặc xây dựng mạng quản lý viễn thông TMN như một mạng riêng để theo dõi và điều phối các thành phần mạng đang hoạt động. Các chức năng quản lý được chú trọng là quản lý mạng, quản lý dịch vụ và quản lý kinh doanh. 2.2 CHỨC NĂNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC PHẦN TỬ MẠNG NGN không phải là mạng hoàn toàn mới được xây dựng từ đầu. Trong cấu trúc vật lý của NGN cần có các thành phần đảm bảo việc kết nối với các mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa. Các phần tử chính trong mạng thế hệ sau có thể thấy rõ trên hình 2.2. Hình 2.2 Các thành phần chính trong mạng thế hệ sau 26 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 2 - MẠNG NGN THEO MÔ HÌNH CALL SERVER Có rất nhiều thiết bị kỹ thuật được chỉ ra trên hình vẽ, song ở đây sẽ chỉ đề cập đến những thiết bị thể hiện rõ nét sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống. Cụ thể những thiết bị được trình bày trong phần này là cổng phương tiện (MG), bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC), cổng báo hiệu (SG), máy chủ phương tiện (MS) và máy chủ ứng dụng/đặc tính (AS/FS). 2.2.1 Cổng phương tiện – MG Cổng phương tiện (Media Gateway – MG) là thiết bị chuyển đổi giao thức đóng khung và truyền tải từ loại mạng này sang một định dạng yêu cầu của một loại mạng khác, thông thường là từ dạng chuyển mạch kênh sang dạng gói. Thực tế, nó chuyển đổi giữa dạng dữ liệu truyền trong mạng IP (trên RTP/UDP/IP) với luồng số truyền trong mạng chuyển mạch kênh (PCM, GSM). Việc chuyển đổi này được điều khiển bằng Softswitch. MG thực hiện việc mã hoá, giải mã và nén dữ liệu. Các hoạt động này được thực hiện bởi các bộ xử lý tín hiệu số DSP. Ngoài ra, MG còn tập hợp dữ liệu cho việc tính cước và hệ thống chăm sóc khách hàng (khả năng cung cấp hồ sơ, hỗ trợ nhanh cuộc gọi cả trong thời gian thực và phi thời gian thực) hay phát hiện ngưỡng dữ liệu nếu yêu cầu. MG hỗ trợ các giao thức định tuyến chính như OSPF, IS-IS, BGP. Tùy theo vị trí và chức năng, người ta phân ra nhiều loại cổng phương tiện khác nhau: MG trung kế (TG – Trunking Gateway): kết nối các chuyển mạch thuộc PSTN/ISDN tới phần lõi NGN; MG truy nhập (AG – Access Gateway) kết nối giữa mạng lõi NGN với mạng truy nhập; MG dân cư (RG – Residential Gateway): Kết nối mạng lõi NGN với mạng thuê bao nhà dân; MG truy nhập di động (WAG – Wireless Access Gateway): cho phép các khách hàng của mạng di động 3G kết nối tới NGN; MG trung kế di động (WG – Wireless Gateway): cho phép mạng di động 3G kết nối tới NGN; MG báo hiệu (SG – Signalling Gateway): chuyển đổi tín hiệu báo hiệu số 7 giữa mạng chuyển mạch kênh và mạng gói. Yêu cầu chính đối với MG là phải cung cấp chất lượng thoại tốt, cụ thể là phải đảm bảo độ trễ và tỉ lệ mất gói ở mức thấp. Nhưng trong trường hợp băng thông quan trọng hơn chất lượng thì việc nén dữ liệu lại là một đặc tính quan trọng. MG cung cấp tập hợp các bộ mã hóa/giải mã thoại như G.711, G.723.1, G.726, G.729, GSM và một số hỗ trợ cần thiết khác cho phép lựa chọn các yêu cầu về chất lượng thoại và băng thông. Thêm vào đó, các đặc tính như khử tiếng vọng và bộ đệm jitter cũng nhằm để cải thiện chất lượng thoại và đáp ứng nhu cầu của người dùng. MG hỗ trợ triệt các Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 27 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU khoảng lặng trong đàm thoại và tạo nhiễu nền để giảm khối lượng tải truyền trong mạng. Một yêu cầu gần như bắt buộc đối với MG là tính mở. Điều này cho phép kết nối MG với các phần tử mạng khác như MGC sử dụng các giao thức chuẩn như MGCP, Megaco/H.248 hay SIP. Việc sử dụng các giao thức chuẩn cho phép nhà điều hành ít phụ thuộc nhất vào các nhà cung cấp và thuận tiện trong việc thay thế các phần tử mạng. Hiện nay các thiết bị MG hỗ trợ IPv4, nhưng chúng có thể được phát triển để hỗ trợ IPv6 là chuẩn mong đợi trong tương lai. Vấn đề quan trọng khác là tính bảo mật. Người dùng không được nhận thực sẽ không thể sử dụng MG. Trong thiết bị Media Gateway sử dụng các giao thức nhận thực như PAP, CHAP hay IPSec. Độ linh hoạt của các Gateway là một yêu cầu quan trọng, bởi vì nó cho phép nhà điều hành mạng mở rộng mạng nếu cần thiết. Ngoài ra, độ tin cậy cũng là một yếu tố không thể thiếu đối với các thiết bị MG. 2.2.2 Bộ điều khiển cổng phương tiện – MGC Bộ điều khiển cổng phương tiện (Media Gateway Controller – MGC) là thành phần chính của hệ thống Softswitch. Nó đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó. MGC điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Ngoài ra nó còn giao tiếp với hệ thống OS và BSS. MGC chính là cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, như PSTN, SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau. Nó cũng được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin. Call Agent thực hiện điều khiển cuộc gọi liên quan tới mô hình cuộc gọi, chuyển giao tín hiệu và điều khiển cổng phương tiện. Nó phải cung cấp một giao diện phù hợp với Application Server để có thể điều khiển dịch vụ và chính sách. Các Call Agent phải hợp tác hoạt động với nhau để thực hiện một cuộc gọi cơ bản. Truyền thông giữa các MGC được thực hiện bởi các giao thức chuẩn như BICC hay SIP-T. Ngoài ra, Call Agent cũng cho phép các đầu cuối IP kết nối trực tiếp sử dụng các giao thức điển hình như SIP hay H.323 (hình 2.3). Softswitch thực hiện việc định tuyến và đánh số cơ bản, báo hiệu số 7, thu thập dữ liệu lưu lượng, bảo dưỡng hệ thống, điều khiển quá tải, ghi số liệu cước, có chức năng điều khiển mạng, cung cấp các dịch vụ mạng thông minh và dịch vụ mạng IP. MGC kết hợp cùng MG, SG và các thành phần khác như MS, FS, AS để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP. 28 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 2 - MẠNG NGN THEO MÔ HÌNH CALL SERVER Signalling Gateway Call Agent CO Switch Call Agent CO Switch Residential Gateway Hình 2.3 Vai trò và vị trí của Call Agent trong mô hình mạng thế hệ mới Yêu cầu chính đối với các MGC là tính mở, có nghĩa là cho phép sử dụng các giao thức chuẩn và giao diện lập trình ứng dụng mở. Tính năng này đảm bảo tính độc lập của các nhà cung cấp đối với sự phát triển của dịch vụ và cho phép sử dụng dịch vụ ba bên. Tuy nhiên, hiện nay các giao thức chuẩn và giao diện lập trình ứng dụng chưa đủ hoàn thiện để đảm bảo tương thích hoàn toàn. 2.2.3 Cổng báo hiệu – SG Cổng báo hiệu (Signalling Gateway – SG) tạo ra chiếc cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). SG làm cho MGC giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu. Cổng báo hiệu đảm nhiệm các chức năng sau: Cung cấp việc liên kết báo hiệu giữa mạng TDM và mạng gói. Phụ thuộc vào loại báo hiệu sử dụng (ISUP, ISDN, V5.2, ...), SIGTRAN được sử dụng hiệu quả (đảm bảo thời gian thực) và tin cậy (hỗ trợ không mất gói và jitter trong mạng gói). Với thoại và báo hiệu được nhận trên cùng một kênh, chức năng SG thường được tích hợp trên MG. Với ISUP “quasi-associated” (sử dụng STP) thì SG là thiết bị độc lập. 2.2.4 Máy chủ phương tiện – MS Máy chủ phương tiện (Media Server – MS) là thành phần lựa chọn của Softswitch, được sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt. MS cung cấp chức năng tương tác giữa Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 29 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU người gọi và các ứng dụng thông qua thiết bị viễn thông, ví dụ nó có thể trả lời cuộc gọi, phát thông báo, đọc thư, cung cấp các lệnh thoại nhờ sử dụng công nghệ nhận dạng tiếng nói. MS phân phát dịch vụ thoại và video trên mạng gói, như cầu hội nghị (nếu dịch vụ này không được MG hỗ trợ), thông báo (các thông báo đơn giản do MG gửi), IN và một số tương tác người dùng. Chức năng MS có thể được tích hợp trong Softswitch hoặc để ở MG. Các chức năng này có thể là bắt buộc hoặc lựa chọn. Có hai nhóm chức năng chính là: Các chức năng tài nguyên phương tiện như tách tone, tổng hợp thoại, phương tiện nhận dạng tiếng nói, ... Các chức năng điều khiển phương tiện như nhắc, ghi bản tin, v.v. Trên thị trường, MS là những thiết bị được điều khiển bằng SIP, MGCP hoặc H.248/Megaco và là giải pháp của SRPs (Service Resource Point) hỗ trợ cho IN. Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất. 2.2.5 Máy chủ ứng dụng/đặc tính – AS/FS Máy chủ đặc tính (Feature Server – FS) là một máy chủ ở lớp ứng dụng chứa một loạt dịch vụ của doanh nghiệp. Chính vì vậy nó còn được gọi là máy chủ ứng dụng thương mại (Application Server). Máy chủ đặc tính xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa chuyển mạch. Giữa Softswitch và FS có thể sử dụng các giao thức chuẩn hoặc giao diện chương trình ứng dụng mở API. Vì hầu hết các AS/FS tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng không ràng buộc nhiều với Softswitch về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng. Mục tiêu chính của máy chủ ứng dụng là điều khiển và quản lý các ứng dụng một cách hiệu quả, kinh tế và nhanh chóng. Nó cho phép đưa ra các dịch vụ mới không cần cập nhật phần mềm ở Softswitch trong thời gian ngắn. Một dịch vụ mới có thể được phát triển bởi bản thân các nhà khai thác mạng. Các máy chủ ứng dụng điều khiển tất cả các logic và kết nối ứng dụng. Phần mềm máy chủ ứng dụng có thể đơn giản hoá việc kết nối các hệ thống web mới, các hệ thống đặt trong các vị trí khác nhau và các hệ thống kế thừa thông qua web client. Sau đây là một số tính năng cơ bản của các máy chủ ứng dụng. Tính năng chung Server ứng dụng phải cung cấp sự tích hợp Web để hỗ trợ giao diện Web cho người quản lý, khai thác và bảo trì. Tính năng xác thực và bảo mật 30 Điều khiển các phần tử mạng thực hiện xác thực, cấp phép và các khả năng tính toán cho các dịch vụ được cung cấp; Trợ giúp cơ chế đăng ký, có thể là yêu cầu đăng ký SIP hoặc H.323; Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 2 - MẠNG NGN THEO MÔ HÌNH CALL SERVER Cung cấp các dịch vụ bảo mật như mã hoá hay xác thực để đảm bảo truy cập bảo mật tới các dịch vụ. Tính năng truyền thông Truyền thông với các ứng dụng trong hoặc ngoài; Truyền thông với các máy chủ điều khiển tài nguyên mạng bên ngoài. Tính năng cung cấp dữ liệu Cung cấp cơ sở dữ liệu thuê bao và dịch vụ; Quản lý giao dịch trên cơ sở của các luật ACID. Nói chung, nhà quản trị giao dịch hoặc bộ giám sát được thiết kế để nhận thực khái niệm ACID. Tính năng hoạt động, quản lý và điều khiển Quản lý dịch vụ, bao gồm các phần tử liên quan đến kiểm toán, đặc tính dịch vụ, … Quản lý hệ thống, bao gồm các phần tử liên quan đến hoạt động, quản lý và khai thác các máy chủ ứng dụng (ví dụ như quản lý cảnh báo, giám sát đặc tính, bắt giữ và khôi phục hư hỏng, …). Quản lý thời gian vòng đời dịch vụ, bao gồm trợ giúp sự triển khai dịch vụ, cung cấp dịch vụ, thuê dịch vụ, kích hoạt và giải kích hoạt dịch vụ, xác định phiên bản của dịch vụ, … Tính năng thực hiện dịch vụ Trợ giúp thực hiện đa ứng dụng hay đa trường hợp của cùng ứng dụng; Môi trường trợ giúp thực hiện dịch vụ, bao gồm tập các khả năng độc lập dịch vụ để truy cập các hệ thống bên ngoài thông qua các giao thức, giao diện chương trình ứng dụng để quản lý các phiên dịch vụ, truy cập dịch vụ, các sự kiện và khai báo, đăng nhập và tương tác logic dịch vụ, … Như vậy, máy chủ ứng dụng sẽ là nền công nghệ thông tin, đóng vai trò kiến tạo dịch vụ trong mạng thông minh nhằm mở rộng tính năng của chúng để bao phủ các tình huống mới của mạng. Các giao diện giữa máy chủ ứng dụng và môi trường kiến tạo ứng dụng có thể được cung cấp trên cơ sở các công cụ như ngôn ngữ CPL. Sự thực hiện ứng dụng sẽ được thi hành sau khi nạp mã ứng dụng (mã thường được phiên dịch) trên môi trường máy chủ ứng dụng. Trong những trường hợp như vậy, máy chủ ứng dụng phải hỗ trợ ngôn ngữ kịch bản được sử dụng. 2.3 CẤU HÌNH VÀ THIẾT BỊ MẠNG NGN CỦA VNPT TRONG GIẢI PHÁP SURPASS Mạng NGN của VNPT được triển khai theo nhiều giai đoạn và đã được đưa vào khai thác để cung cấp nhiều loại hình dịch vụ mới. NGN của VNPT sử dụng giải pháp SURPASS của Siemens dựa trên nền tảng chuyển mạch IP/MPLS (hình 2.4). Giải pháp này dựa trên cấu trúc phân tán, xoá đi khoảng cách giữa mạng PSTN và mạng số Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 31 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU liệu. Các hệ thống đưa ra vẫn dựa trên cấu trúc phát triển của hệ thống chuyển mạch mở nổi tiếng EWSD của Siemens. Khai b¸o vµ qu¶n lý dÞch vô Qu¶n lý kÕt nèi Qu¶n lý kÕt m¹ng ` ` Líp ®iÒu khiÓn PSTN/ISDN M¹ng truy nhËp ®a dÞch vô Cæng nèi POTS, ISDN IP, ATM, FR, ... CABLE V« tuyÕn ... DN Líp truy nhËp C¸c m¹ng hiÖn cã TruyÒn dÉn quang §Þnh tuyÕn/ chuyÓn m¹ch Líp truyÒn dÉn §Þnh tuyÕn/ chuyÓn m¹ch Hình 2.4 Mô hình NGN của SIEMENS Cấu trúc phân tán trong giải pháp SURPASS gồm 3 lớp: truy nhập, truyền dẫn và điều khiển. Trong đó lớp điều khiển bao gồm cả điều khiển kết nối, quản lý mạng, khai báo và quản lý dịch vụ. Phần chính của SURPASS là hệ thống hiQ. Đây có thể coi là hệ thống máy chủ tập trung cho lớp điều khiển của mạng, với chức năng như một hệ thống cửa ngõ để điều khiển các tính năng thoại và kết hợp khả năng báo hiệu để kết nối với nhiều mạng khác nhau. Trong hệ thống này có khối chuyển đổi báo hiệu số 7 của mạng PSTN/ISDN sang giao thức điều khiển cổng phương tiện MGCP/Megaco. Tuỳ theo chức năng và dung lượng SURPASS hiQ được chia thành các loại SURPASS hiQ 10, 20, 9100, 9200, 9400. Sản phẩm Gateway báo hiệu có tên gọi là hiS. SURPASS hiG là các hệ thống cổng phương tiện (MG), nằm ở biên mạng đường trục và chịu sự quản lý của SURPASS hiQ. Các hệ thống này có chức năng: Cửa ngõ quản lý truy nhập từ xa (RAS): chuyển đổi số liệu từ modem hay ISDN thành số liệu IP và ngược lại; Cửa ngõ cho VoIP: nhận lưu lượng thoại PSTN, nén, tạo gói, chuyển lên mạng IP và ngược lại; Cửa ngõ cho VoATM: nhận lưu lượng thoại PSTN, nén, tạo gói, chuyển thành các tế bào ATM, chuyển lên mạng ATM và ngược lại. SURPASS hiA là hệ thống truy nhập đa dịch vụ nằm ở lớp truy nhập của NGN, phục vụ cho truy nhập thoại, xDSL và các dịch vụ số liệu trên một nền duy nhất. Để 32 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 2 - MẠNG NGN THEO MÔ HÌNH CALL SERVER cung cấp các giải pháp truy nhập SURPASS hiA có thể kết hợp với tổng đài EWSD hiện có qua giao diện V5.2 cũng như cùng với SURPASS hiQ tạo nên mạng thế hệ mới. SURPASS hiA chia thành nhiều loại tuỳ theo các giao diện hỗ trợ (hỗ trợ xDSL, truy nhập băng rộng, leased line kết nối Internet trực tiếp). Kết hợp chức năng cửa ngõ trung gian tích hợp (gồm cả VoIP, VoATM), SURPASS hiA thành các loại 7100, 7300, 7500. Để quản lý tất cả hệ thống của SURPASS, Siemens đưa ra một giải pháp tổng thể dựa trên nguyên lý quản lý phần tử, quản lý mềm và các ứng dụng. Nó giúp giảm thiểu lỗi, tối ưu cấu hình và hoạt động cũng như quản lý bảo mật cho các thành phần tạo thành NGN trong SURPASS. Giải pháp này bao gồm các thành phần con như sau: NetManager là hệ thống quản lý cho chuyển mạch thế hệ sau, TNMS cho truyền tải quang thế hệ sau và AccessIntegrator cho truy nhập thế hệ sau. NetManager hỗ trợ các chức năng OAM (Operation, Administration, Management), phát hiện và xử lý lỗi, định dạng cấu hình, tính cước và quản lý hoạt động cũng như sự bảo mật của mạng. Hệ thống quản lý này sử dụng giao thức SNMP và chạy trên nền JAVA/CORBA, có giao diện HTTP để quản lý qua trang web. TNMS (Telecommunication Network Management System) quản lý từ các phần tử đến các miền hoạt động công nghệ truyền tải quang. Các miền hoạt động có thể là PDH, SDH, DWDM, v.v. AccessIntegrator có cấu trúc mở theo mô hình Client/Server, có tính module và linh hoạt giống như mô hình TMN. Hình 2.5 chỉ rõ các hệ thống và thiết bị phân theo từng lớp chức năng trong giải pháp SURPASS của Siemens. NetManager NGN Management TNMS SURPASS NG Management AccessIntegrator NGN Control SURPASS hiQ SURPASS hiS NGN Control Switc h Media Gateways Switc h SURPASS hiG Switc h SURPASS NG Switching PSTN/ Mobile Network NGN Core IP/Optical Backbone SURPASS hiT NGN Access Media Gateway SURPASS hiG Triple Play Voice, Video, Data Metro Optics Multi-Service Access CP E Residential Customers SURPASS NG Optics SURPASS hiX Access Gatewa y SURPASS NG Access PB X LA N Business Customers Hình 2.5 Các lớp và thiết bị NGN trong giải pháp SURPASS của Siemens Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 33 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU Trong lộ trình triển khai mạng thế hệ sau tại Việt Nam, các vùng lưu lượng cơ bản được xác định là Hà nội, TP Hồ Chí Minh và khu vực miền trung. Trong giai đoạn đầu phát triển hệ thống chuyển mạch lõi, các hệ thống chuyển mạch MPLS được lắp đặt xen kẽ với các hệ thống chuyển mạch kênh có sẵn, sử dụng các tuyến đường truyền dẫn cáp quang cho lưu lượng thoại và số liệu theo trục Bắc – Nam. Giải pháp kết nối các thiết bị (giai đoạn 2) được trình bày trên hình 2.6. Toàn bộ thiết bị NGN theo giải pháp SURPASS của VNPT là do VTN quản lý. Các thiết bị trong họ SURPASS bao gồm: hiQ9200, hiG1000V3T/hiG1000V2P, hiQ4000, hiQ10, hiQ20, hiQ30, hiR200, hiS700, NetManager. Ngoài ra còn có các thiết bị khác như BRAS, các thiết bị cho MPLS-VPN; các thiết bị định tuyến biên và lõi của mạng lõi MPLS như ERX-1410 và M160. M160 là thiết bị định tuyến lõi, có cấu trúc module với khả năng mở rộng cao, có khả năng hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau như thuần IP (MPLS), xếp chồng IP/ATM, hay thậm chí trực tiếp qua mạng quang. Hiện nay M160 đang được sử dụng trên NGN của VNPT với công nghệ IP/MPLS, cho phép băng thông truyền tải siêu cao (năng lực truyền tải đạt 160 Gbps). Với cách bố trí các bộ định tuyến M160 tại 3 trung tâm: Hà nội, Đà Nẵng và thành phố Hồ Chí Minh thì các bộ định tuyến này sẽ tập trung lưu lượng IP/MPLS từ các bộ định tuyến biên ERX-1410 của các tỉnh để chuyển mạch nội vùng hay liên vùng tuỳ theo địa chỉ đích đến. Cấu trúc M160 gồm hai phần chính : Phần điều khiển: khối xử lý định tuyến chuyển mạch (SRP); Phần giao diện: các cổng kết nối rất mềm dẻo, có thể giao tiếp từ luồng T1, E1 cho tới OC-192c/STM-64c. Thiết bị ERX-1410 được sử dụng làm bộ định tuyến biên mạng. Đây là khối chuyển mạch/định tuyến thế hệ mới. Nó cung cấp các dịch vụ lớp 3 của một bộ định tuyến biên, thực hiện chuyển tiếp gói IP đến bộ định tuyến lõi M160 đặt tại Hà nội, TP Hồ Chí Minh hay Đà Nẵng. ERX-1410 là thiết bị đa dịch vụ, hỗ trợ nhiều giao thức và nhiều loại cổng khác nhau. Các giao thức định tuyến nó hỗ trợ là BGP-4, IS-IS, OSPF, RIPv2, MPLS. Các phương thức truy nhập hỗ trợ bao gồm ATM, SONET, FR, PPP. Cấu trúc ERX-1410 gồm các thành phần: 34 Phần điều khiển; Khối xử lý định tuyến chuyển mạch (SRP); Giao diện thuê bao của ERX-1410 với xDSL, 802.11, Ethernet với các thẻ VLAN PPPoE, PPPoA, Bridge IP Ethernet, IP over ATM; Giao diện của ERX-1410: ATM, Ethernet. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 2 - MẠNG NGN THEO MÔ HÌNH CALL SERVER VMS1 GPC1 224 E1 Mạng bên ngoài x4 VMS2 x6 13 FE 336 E1 18 FE VTI1 1 STM-4 1 STM-4 MG-HNI BDTW MG-HCM PSTN-HNI DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator PSTN-HCM ERX-1410 MSS-HNI 12 STM-1 PSTN-PTO PSTN-VPC 9 STM-1 1 STM-1 ERX-1410 BRAS-HNI M-20 HNI 40 E1 3 FE M-20 HCM M-20 DNG ERX-1410 BRAS-HCM 36 E1 3 FE 1 STM-1 MG-HTY DSLAM HUB/ ATM Concentrator (HTY,BHB,LCU,SLA) 32 E1 MG-LDG ERX-1410 MSS+BRAS (HTY) ERX-1410 MSS+BRAS (LDG) 1 STM-16 3 STM-1 PSTN-BTN 3 FE 40 E1 2 FE MG-PTO DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (PTO,VPC,LCI,YBI) 28 E1 2 FE 1 GE ERX-1410 MSS (DNI) PSTN-CBG DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (BNH,BGG,LSN) M160 HCM 2 FE HANOI NetManager PSTN-TNN 6 -1 TM 1S 32 E1 M160 HNI ERX-1410 MSS+BRAS (BNH) PSTN-BCN 1 STM-1 MG-TNN PSTN-TQG PSTN-HGG PSTN-HPG DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (TNN,BCN,CBG,TQG,HGG) 2 FE 32 E1 NetManager/ Boot Remote PSTN-QNH 2 FE 20 E1 HiQ20/30 HiR200 HiQ20/ 30 PSTN-TBH PSTN-NBH PSTN-HNM PSTN-NAN ERX-1410 MSS+BRAS (CTO) 4 STM-1 2 STM-1 3 FE DNG ERX-1410 MSS+BRAS (BLU) M160 DNG PSTN-CTO 4 STM-1 PSTN-BLU 32 E1 2 FE PSTN-CMU DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (BLU,STG,CMU) PSTN-TGG 56 E1 3 FE PSTN-LAN 1 STM-1 MG-TGG 1 STM-1 ERX-1410 MSS+BRAS (TGG) 1 GE PSTN-DTP DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (TGG,LAN,DTP) PSTN-VLG 36 E1 3 FE PSTN-BTE 1 STM-1 3 FE ERX-1410 MSS+BRAS (NDH) MG-VLG ERX-1410 MSS+BRAS (VLG) 1 STM-1 1 STM-1 PSTN-TVH DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (VLG,BTE,TVH) 2 FE 28 E1 1 STM-1 PSTN-AGG PSTN-KGG MG-AGG PSTN-QTI PSTN-DNG PSTN-QNM PSTN-QNI VTI3 3 FE 1 STM-1 6 FE 4 STM-1 DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (KHA,BDH,PYN) MG-KHA PSTN-KHA PSTN-BDH DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (DLK) PSTN-PYN DSLAM HUB/ ATM Concentrator (GLI,KTM) 3 STM-1 DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (AGG) ERX-1410 MSS (AGG) 1 STM-1 ERX-705 BRAS ERX-705 (BRAS) 3 STM-1 DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (KGG) MG-GLI 44 E1 x2 MG-DNG ERX-1410 MSS+BRAS (GLI) 3 STM1 PSTN-HUE PSTN-QBH DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (DNG,QNM,QNI) ERX-1410 MSS+BRAS (KHA) 56 E1 52 E1 MG-HUE 6 FE 3 FE DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (HUE,QBH,QTI) ERX-1410 MSS+BRAS (DNG) 4 STM-1 ERX-1410 MSS+BRAS (HUE) 112 E1 ERX-1410 MSS+BRAS (NAN) 3 STM-1 3 STM-1 1 STM-1 1 STM-1 1 STM-1 MG-NAN DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (NAN,THA,HTH) 20 E1 DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (CTO) MG-BLU NetManager/ Remote ERX-1410 MSS+BRAS (HDG) MG-NDH DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (NDH,TBH,NBH,HNM) 52 E1 2 FE 1 STM-1 PSTN-THA PSTN-HTH 4 STM-1 MG-CTO 1 STM-1 48 E1 DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (VTU) 1 STM-1 MG-HDG PSTN-NDH MG-VTU ERX-1410 MSS+BRAS (VTU) ERX-1410 MSS+BRAS (QNH) PSTN-HYN DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (HDG,HYN) 20 E1 1 STM-1 PSTN-STG 2 FE 24 E1 DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (BDG) PSTN-VTU HiQ9200 1 STM-1 PSTN-HDG ERX-705 (BRAS) HiR200 MG-QNH DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (QNH) PSTN-TNH DSLAM HUB/ ATM Concentrator (BPC,TNH) 3 STM-1 HiQ4000 ERX-1410 MSS+BRAS (HPG) 1 STM-1 2 FE HiQ9200 ERX-1410 MSS+BRAS (TNN) PSTN-BDG PSTN-BPC ERX-1410 MSS (BDG) 1 STM-1 3 STM-1 56 E1 MG-BDG HCM DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (DNI) ERX-705 (BRAS) 1 STM-1 MG-HPG DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (HPG) 1 STM-1 3 FE 1 STM-1 MG-BNH PSTN-LSN 4 STM-1 ERX-1410 MSS+BRAS (PTO) PSTN-BNH PSTN-DNI MG-DNI 1 GE 1S TM -16 PSTN-YBI PSTN-BGG 1 STM-1 PSTN-LDG DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator (LDG,NTN,BTN) 1 STM-1 PSTN-LCI DSLAM/ DSLAM HUB/ ATM Concentrator PSTN-NTN 1 STM-1 PSTN-LCU PSTN-SLA ERX-1410 MSS-HCM 1 STM-1 PSTN-HTY PSTN-HBH GPC2 VTI2 BDTW PSTN-GLI PSTN-DLK PSTN-KTM VMS3 GPC3 Hình 2.6 Cấu hình mạng NGN giai đoạn hai của VNPT (tham khảo VTN) Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 35 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU ERX-1410 có nhiệm vụ thu thập các luồng VoIP đi và đến từ các MG của các tỉnh (đây là tín hiệu thoại từ mạng PSTN sau khi đi qua MG được nén thành gói IP), ví dụ như luồng tín hiệu trong dịch vụ 171, 1900xxxx, 1800xxxx, v.v. Ngoài các tín hiệu VoIP ra, ERX-1410 còn thu thập các luồng tín hiệu gói IP/ATM (chức năng BRAS) đến từ DSLAM của mạng ADSL các tỉnh và các luồng gói IP đến từ các bộ định tuyến lõi đưa xuống. Sau khi thu thập các luồng gói này ERX-1410 làm nhiệm vụ: Lọc gói IP và cô lập lưu lượng mạng; Kết nối các đoạn mạng với nhau; Chọn đường đi để định tuyến gói tín chính xác. 2.6 KẾT CHƯƠNG Mặc dù chưa có một khuyến nghị chính thức hay chuẩn chung thống nhất nào cho mạng thế hệ sau, các tổ chức chuẩn hóa và hãng cung cấp thiết bị viễn thông đã đưa ra một số mô hình kiến trúc NGN để triển khai. Các mô hình này có thể khác nhau ở một vài điểm, song nói chung đều nhìn nhận NGN dưới góc độ kiến trúc mạng phân lớp. Phần đầu của chương này đã trình bày những đặc điểm cơ bản của kiến trúc mạng NGN theo mô hình Call Server, trong đó mạng được phân thành các lớp chức năng như lớp truy nhập và truyền tải, lớp truyền thông và lớp điều khiển. Quan điểm phân chia chức năng cho các lớp cũng như mối liên hệ tương tác giữa chúng trong việc đảm bảo hoạt động của mạng cũng được trình bày một cách khái quát. Phần thứ hai của chương giới thiệu về chức năng, hoạt động của các phần tử cấu thành nên mạng. Các thiết bị kĩ thuật được trình bày với trình tự bám theo mô hình phân lớp mạng, trong đó tập trung đi sâu vào những phần tử thuộc ba lớp trên (truyền thông, điều khiển và ứng dụng). Với cách tiếp cận như vậy, trong nội dung của chương đã đề cập đến đặc điểm cũng như vị trí và vai trò trong mạng của các thiết bị như cổng phương tiện MG, bộ điều khiển cổng phương tiện MGC, cổng báo hiệu SG, máy chủ phương tiện MS và máy chủ ứng dụng/đặc tính AS/FS. Phần cuối chương giới thiệu khái quát về giải pháp Surpass của Siemens và các thiết bị kĩ thuật liên quan trong mạng NGN của VNPT. Những thiết bị và hệ thống được giới thiệu bao gồm các họ hiQ, hiS, hiG, hiA và NetManager. Ngoài ra, trong phần này cũng trình bày vắn tắt về những đặc tính kĩ thuật cũng như sơ đồ kết nối của các thiết bị định tuyến biên và lõi của mạng lõi NGN như ERX-1410 và M160. Những nội dung đề cập trong chương này nhằm giúp cho người đọc có được sự hình dung khái quát về cấu trúc và hoạt động của mạng thế hệ sau nói chung và mạng NGN của VNPT nói riêng. Các vấn đề kĩ thuật sâu hơn như điều khiển kết nối hay báo hiệu thiết lập cuộc gọi qua mạng sẽ được trình bày trong chương sau. 36 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN Trong chương trước đã giới thiệu về cấu trúc mạng và các thiết bị kĩ thuật cấu thành nên mạng NGN. Nội dung của chương này sẽ trình bày các vấn đề liên quan đến kết nối và điều khiển kết nối trong mạng NGN thông qua các giao thức khác nhau. Để các thiết bị trong mạng có thể phối hợp hoạt động với nhau cần phải sử dụng rất nhiều giao thức, tuy nhiên ở đây sẽ chỉ trình bày những giao thức tiêu biểu liên quan đến vấn đề báo hiệu và điều khiển các thiết bị kĩ thuật đã nêu ở trên. Nội dung chương này bao gồm: Vai trò của điều khiển kết nối trong NGN Hoạt động của hệ thống dựa trên chuyển mạch mềm Một số giao thức điều khiển báo hiệu điển hình Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 37 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 3.1 VAI TRÒ CỦA ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG NGN Trong cấu trúc mạng NGN chức năng điều khiển kết nối được tách riêng thành một lớp và đẩy lên nằm trên lớp truyền tải và dưới lớp ứng dụng/dịch vụ. Lớp điều khiển kết nối được tổ chức thành một cấp cho toàn mạng nhằm giảm số cấp mạng và tận dụng tối đa năng lực xử lý cuộc gọi của các thiết bị thế hệ mới với mục tiêu giảm chi phí đầu tư. Lớp điều khiển có nhiệm vụ thống nhất các tiêu chuẩn kết nối giữa các nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng cũng như là giữa các nhà cung cấp mạng thành viên, nhằm đảm bảo thông suốt việc cung cấp các dịch vụ viễn thông đến người sử dụng. Với các chức năng điều khiển lớp truyền tải, truy nhập và cung cấp các dịch vụ mạng NGN, lớp điều khiển bao gồm nhiều module như: điều khiển kết nối ATM, điều khiển kết nối IP/MPLS, … (hình 3.1). Các thiết bị của lớp truyền tải và truy nhập được điều khiển và kết nối thông qua giao diện API. Các ứng dụng và dịch vụ cho khách hàng được điều khiển bằng các máy chủ độc lập với mạng truyền tải. Các bộ điều khiển như IP/MPLS Controller, ATM/SVC Controller, Voice/SS7 Controller được đặt tương ứng với vị trí của các nút lõi (core) tại các vùng lưu lượng chính. Feature AIN or CS-x COPS SIP Controllers ISDN xDSL ATM Controllers BICC or SIP Access Router PTS SS7 SS7 …… SS7 POTS ISDN xDSL ATM …… Access Gateway Mạng lõi ATM/IP/MPLS Trunk Gateway NB NB PSTN Hình 3. 1 Kết nối và điều khiển các phần tử trong mạng NGN Việc tổ chức kết nối các mạng hiện thời (PSTN, PLMN, Internet, …) được thực hiện thông qua các cổng Media Gateway (MG). Giao thức điều khiển sử dụng là MGCP hoặc Megaco/H.248. Các thiết bị Softswitch hay MGC trên mạng được kết nối với nhau qua kênh báo hiệu BICC hoặc SIP. Trên hình 3.2 minh họa cấu trúc lớp điều khiển báo hiệu và các giao thức liên quan trong giải pháp mạng NGN của Siemens. 38 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN SG SS7 link C7/IP Sigtran SG Hệ thèng qu¶n lý m¹ng Corba, SNMP, API,PINT C7/IP Sigtran SS7 link BICC Sigtran Softswitch Softswitch MGC MGC STP H.248/Megaco Sigtran H.248/Megaco Sigtran PSTN PSTN MG M¹ng IP (ATM, MPLS) MG ATM ISDN STP ATM Kªnh Trung kÕ Kªnh Trung kÕ ISDN xDSL xDSL ……… …………… Nót truy nhËp, MG Nót truy nhËp, MG Hình 3.2 Cấu trúc và các giao thức điều khiển báo hiệu trong mạng NGN 3.2 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG DỰA TRÊN CHUYỂN MẠCH MỀM Với chức năng chuyển mạch và điều khiển cuộc gọi, Softswitch là thành phần chính trong mạng thế hệ sau NGN. Một cách đơn giản, chúng ta có thể hiểu Softswitch là hệ thống chuyển mạch dựa trên phần mềm, thực hiện được đầy đủ các chức năng của các tổng đài điện tử truyền thống. Ngoài ra, Softswitch còn cho phép liên kết giữa các mạng IP, Mobile và PSTN truyền thống, điều khiển và chuyển mạch lưu lượng hỗn hợp thoại-dữ liệu-video. Softswitch là hệ thống mềm dẻo, tích hợp được cả chức năng của tổng đài nội hạt hoặc tandem với chức năng tổng đài doanh nghiệp (PBX). Tuy nhiên, khác với mạng chuyển mạch kênh dựa trên các tổng đài điện tử, lưu lượng cuộc gọi trong mạng chuyển mạch mềm không đi qua Softswitch, các đầu cuối trao đổi dữ liệu với nhau thông qua các thiết bị của lớp truyền thông. 3.2.1 Mô hình hệ thống Mô hình tối thiểu của hệ thống dựa trên chuyển mạch mềm cho ở trên hình 3.3. Từ hình vẽ có thể thấy các khối cơ bản của hệ thống bao gồm: chuyển mạch mềm (Softswitch hay MGC), cổng kết nối SS7/IP, các cổng phương tiện MG, khối tính cước, hệ thống quản lí, các máy chủ ứng dụng và thành phần cuối cùng không thể thiếu là mạng lõi chuyển mạch gói. Theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 39 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU chuyển mạch vật lý được thực hiện bởi cổng phương tiện MG, còn xử lý cuộc gọi là chức năng của bộ điều khiển cổng phương tiện MGC. HÖ thèng Qu¶n lý C¸c øng dông M¹ng b¸o hiÖu SS7 HÖ thèng TÝnh c-íc ChuyÓn m¹ch mÒm Megaco MGCP IP T D M ATM Media Gateway M¹ng gãi (Packet Network) T D M IP ATM Media Gateway Hình 3.3 Mô hình của hệ thống dựa trên chuyển mạch mềm Như trên hình vẽ ta thấy trong chuyển mạch mềm các thành phần cơ bản của hệ thống là các module riêng biệt nhau, phần mềm xử lý điều khiển cuộc gọi không phụ thuộc vào phần cứng chuyển mạch vật lý cũng như môi trường lõi truyền thông tin. Còn đối với mạng truyền thống thì tất cả các thành phần đều tích hợp trong một thiết bị phần cứng. Như vậy, mạng chuyển mạch mềm là mạng xử lý tập trung về mặt logic nhưng tài nguyên phân tán, chuyển mạch cuộc gọi được thực hiện trên nền mạng chuyển mạch gói và tạo ra nhiều ưu thế vượt trội so với mạng truyền thống. Các ưu điểm cơ bản của mạng chuyển mạch mềm có thể kể đến như sau. Thứ nhất, chuyển mạch mềm cho phép có một giải pháp phần mềm chung đối với việc xử lý cuộc gọi. Phần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạng chuyển mạch kênh và mạng gói (áp dụng được với các dạng gói và môi trường truyền dẫn khác nhau). Thứ hai, do phần mềm điều khiển có thể chạy trên các hệ điều hành và môi trường máy tính chuẩn, cho phép tiết kiệm một cách đáng kể chi phí trong việc phát triển và ứng dụng các phần mềm xử lý cuộc gọi. Thứ ba, chuyển mạch mềm cho phép các phần mềm thông minh của nhà cung cấp dịch vụ có thể điều khiển từ xa thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng. Đây là một yếu tố quan trọng trong việc khai thác tiềm năng của mạng trong tương lai. 40 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN 3.2.2 Các chức năng MGC MGC hay Softswitch là trung tâm của mạng NGN. Nó có nhiệm vụ tạo cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau bao gồm PSTN, SS7 và IP. Khác với tổng đài truyền thống, trong MGC tất cả các chức năng điều khiển hay chuyển mạch đều do phần mềm đảm nhiệm. Các chức năng chính của MGC được thể hiện trên hình 3.4. M¸y chñ phương tiện MS-F MGC-F M¸y chñ øng dông AS-F Qu¶n lý Inter-Operator Interworking IW-F Qu¶n lý phiªn kÕt nèi MGC-F §iÒu khiÓn cuéc gäi & b¸o hiÖu CA-F Cæng b¸o hiÖu SG-F Qu¶n lý phiªn truy nhËp R-F/A-F ĐiÒu khiÓn cæng phương tiện MGC Cæng phương tiện MG-F Hình 3.4 Các chức năng chính của MGC Nhiệm vụ của từng thực thể chức năng cụ thể như sau: AS-F (Application Server Function) là thực thể thi hành các ứng dụng, có nhiệm vụ chính là cung cấp các logic dịch vụ và thi hành một hay nhiều ứng dụng/dịch vụ. MS-F (Media Server Function) cung cấp các dịch vụ tăng cường cho xử lý cuộc gọi. Nó hoạt động như một máy chủ để xử lý các yêu cầu từ AS-F hoặc MGC-F. MGC-F (Media Gateway Control Function) cung cấp logic cuộc gọi và tín hiệu báo hiệu xử lý cuộc gọi cho một hay nhiều Media Gateway. CA-F (Call Agent Function) là một phần chức năng của MGC-F. Thực thể này được kích hoạt khi MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi. IW-F (Interworking Function) cũng là một phần chức năng của MGC-F. Nó được kích hoạt khi MGC-F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau. R-F (Routing Function) cung cấp thông tin định tuyến cho MGC-F. A-F (Accounting Function) cung cấp thông tin dùng cho việc tính cước. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 41 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU SG-F (Signaling Gateway Function) dùng để chuyển các thông tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP. MG-F (Media Gateway Function) dùng để chuyển thông tin từ dạng truyền dẫn này sang dạng truyền dẫn khác. Chú ý rằng CA-F và IW-F là hai chức năng con của MGC-F. Riêng thực thể Interoperator Manager có nhiệm vụ liên lạc, trao đổi thông tin giữa các MGC với nhau. Từ ý nghĩa của các thực thể chức năng có thể thấy MGC đảm nhiệm các công việc sau đây: Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên một Media Gateway; Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của Media Gateway, Signaling Gateway; Trao đổi các bản tin cơ bản giữa 2 MG-F; Xử lý bản tin SS7 (khi sử dụng SIGTRAN); Xử lý bản tin liên quan QoS; Phát hoặc nhận bản tin báo hiệu; Định tuyến (bao gồm bảng định tuyến, phân tích số và dịch số); Tương tác với AS-F để cung cấp dịch vụ hay đặc tính cho người sử dụng; Có thể quản lý các tài nguyên mạng (cổng, băng tần, …). Trên đây chỉ là những chức năng cơ bản nhất. Ngoài ra, tùy thuộc vào nhu cầu thực tế mà MGC còn có thể được bổ sung thêm những chức năng khác nữa. 3.2.3 Quá trình xử lý cuộc gọi Để hiểu rõ hơn hoạt động của hệ thống dựa trên chuyển mạch mềm, sau đây trình bày khái quát các bước xử lí cuộc gọi trong trường hợp thuê bao gọi đi là thuộc mạng điện thoại truyền thống PSTN. Các trường hợp khác thì hoạt động của chuyển mạch mềm cũng sẽ tương tự. Cụ thể các bước xử lí cuộc gọi được thực hiện như sau: (1) Khi có một thuê bao (thuộc PSTN) nhấc máy và chuẩn bị thực hiện cuộc gọi thì tổng đài nội hạt quản lý thuê bao đó sẽ nhận biết trạng thái nhấc máy của thuê bao. SG nối với tổng đài này thông qua mạng SS7 cũng nhận biết được trạng thái mới của thuê bao. (2) SG báo cho MGC trực tiếp quản lý mình thông qua CA-F, đồng thời cung cấp tín hiệu mời quay số cho thuê bao. Ta gọi MGC này là MGC chủ gọi. (3) MGC chủ gọi gửi yêu cầu tạo kết nối đến MG nối với tổng đài nội hạt ban đầu nhờ MGC-F. (4) Các con số quay số của thuê bao sẽ được SG thu và chuyển tới MGC chủ gọi. 42 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN (5) MGC chủ gọi sử dụng những số này để quyết định công việc tiếp theo sẽ thực hiện. Cụ thể là các số này sẽ được chuyển tới chức năng R-F và R-F sẽ sử dụng thông tin lưu trữ của các máy chủ để định tuyến cuộc gọi. Trường hợp đầu cuối đích cùng loại với đầu cuối gọi (đều là thuê bao PSTN): Nếu thuê bao bị gọi cùng thuộc MGC với chủ gọi, tiến trình thực hiện tiếp bước (7), Còn nếu thuê bao bị gọi thuộc sự quản lý của một MGC khác, tiến trình thực hiện theo bước (6). (6) MGC chủ gọi sẽ gửi yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến một MGC khác. Nếu MGC đó chưa phải là của thuê bao bị gọi (ta gọi là MGC trung gian) thì nó tiếp tục chuyển yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến MGC khác nữa cho đến khi đến đúng MGC bị gọi. Trong quá trình này, các MGC trung gian luôn phản hồi lại MGC đã gửi yêu cầu đến nó. Các công việc này được thực hiện bởi CA-F. (7) MGC bị gọi gửi yêu cầu tạo kết nối với MG nối với tổng đài nội hạt của thuê bao bị gọi (MG trung gian). (8) Đồng thời MGC bị gọi gửi thông tin đến SG trung gian, thông qua mạng SS7 để xác định trạng thái của thuê bao bị gọi. (9) Khi SG trung gian nhận được bản tin thông báo trạng thái của thuê bao bị gọi (giả sử là rỗi) thì nó sẽ gửi ngược thông tin này trở về MGC bị gọi. (10) MGC bị gọi gửi phản hồi về MGC chủ gọi để thông báo tiến trình cuộc gọi. (12) MGC bị gọi gửi thông tin để cung cấp tín hiệu hồi âm chuông cho MGC chủ gọi, qua SG chủ gọi đến thuê bao chủ gọi. (13) Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì quá trình thông báo tương tự như các bước trên: qua nút báo hiệu số 7, qua SG trung gian đến MGC bị gọi, rồi đến MGC chủ gọi, qua SG chủ gọi đến thuê bao thực hiện cuộc gọi. (14) Kết nối giữa thuê bao chủ gọi và thuê bao bị gọi được hình thành thông qua MG chủ gọi và MG trung gian.. (15) Khi kết thúc cuộc gọi thì quá trình sẽ diễn ra tương tự như thiết lập cuộc gọi. Lưu đồ xử lý cuộc gọi được minh họa trên hình 3.5. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 43 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU Nhấc máy, nhấn số IAM IAM CRCX OK Invite CRCX OK IAM ACM Ringback tone ACM ACM Rung chuông 183 ACM MDCX OK ANM IAM ANM 200 ANM Nhấc máy trả lời ACK Thông tin thoại Đàm thoại ANM Đàm thoại SS7 SIGTRAN SIP MGCP Hình 3.5 Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong hệ thống sử dụng chuyển mạch mềm Có thể nhận thấy, cũng giống như trong chuyển mạch kênh, chuyển mạch mềm phải thiết lập kết nối trước khi thực hiện đàm thoại. Trong chuyển mạch kênh, hai kênh báo hiệu và thoại là khác nhau nhưng cùng truyền đến một điểm xử lý trên cùng kết nối vật lý (kênh báo hiệu được thiết lập trước, sau đó kênh thoại mới được thiết lập). Còn đối với chuyển mạch mềm thì hai kênh này không chỉ là riêng biệt mà chúng còn được truyền trên hai kết nối khác nhau: thông tin báo hiệu được truyền qua SG, còn thông tin thoại được truyền qua MG. 3.3 MỘT SỐ GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN BÁO HIỆU ĐIỂN HÌNH Hệ thống chuyển mạch mềm có kiến trúc phân tán. Các chức năng báo hiệu và xử lý báo hiệu, chuyển mạch và điều khiển cuộc gọi được thực hiện bởi các thiết bị nằm 44 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN phân tán trong cấu hình mạng. Để có thể tạo ra các kết nối giữa các đầu cuối nhằm cung cấp dịch vụ cho người sử dụng, các thiết bị này phải trao đổi các thông tin báo hiệu với nhau. Cách thức trao đổi thông tin báo hiệu được quy định bởi các giao thức báo hiệu. Các giao thức báo hiệu và điều khiển chính sử dụng trong mạng NGN là: H.323; SIP (Session Initiation Protocol); SIGTRAN (Signaling Transport); MGCP (Media Gateway Control Protocol); Megaco/H.248; BICC (Bearer Independent Call Control). Các giao thức này được hai tổ chức khác nhau xây dựng và phát triển là IETF (Internet Engineering Task Force) và ITU (International Telecommunications Union). Có thể phân các giao thức trên thành hai loại là: giao thức ngang cấp (H.323, SIP) và giao thức chủ tớ (MGCP, Megaco/H.248). Từng giao thức có vai trò khác nhau trong việc thiết lập cuộc nối, chúng cũng có những thế mạnh và điểm yếu khác nhau. Giao thức ngang cấp H.323, SIP được sử dụng để trao đổi thông tin báo hiệu giữa các MGC, giữa MGC và các Server. Giao thức chủ tớ MGCP, Megaco là giao thức báo hiệu điều khiển giữa MGC và các MG (trong đó MGC điều khiển MG). SIGTRAN là giao thức báo hiệu giữa MGC và Signaling Gateway. BICC là giao thức đảm bảo truyền thông giữa các Server (hay MGC). Mỗi giao thức sẽ định nghĩa các thiết bị phần cứng, ngăn xếp giao thức, các loại bản tin, lệnh cũng như thủ tục thiết lập, duy trì và giải phóng kết nối khác nhau. Hình 3.6 cho thấy vị trí và mối quan hệ giữa các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN. Giao thức H.323 phiên bản 1 và 2 hỗ trợ H.245 trên nền TCP, Q.931 trên nền TCP và RAS trên nền UDP. Các phiên bản 3 và 4 của H.323 hỗ trợ thêm H.245 và Q.931 trên nền UDP. Giao thức SIP hỗ trợ cả TCP và UDP. Trong mạng NGN các cuộc gọi thoại đều là các cuộc gọi VoIP. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 45 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU Báo hiệu cuộc gọi Cổng báo hiệu Cổng phương tiện Truyền thông tin TCAP H.323 MTP3 H.450 H.235 H.225.0 H.245 TCP I S U P S C C P SIP H.225 RAS M2UA UDP M3UA MGCP H.248 MEGACO RTCP RTP SUA SCTP UDP R T S P UDP IP Hình 3.6 Vị trí và mối quan hệ giữa các giao thức trong mạng NGN 3.3.1 H.323 Các đặc điểm chính Được ban hành lần đầu tiên vào năm 1996, H.323 được coi là bản chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản về các sản phẩm thoại qua IP. Tuy nhiên, khuyến nghị H.323 rất chung chung nên ít được coi là tiêu chuẩn cụ thể. Trên thực tế, hoàn toàn có thể thiết kế một hệ thống thoại tuân thủ H.323 mà không cần đến IP. Khuyến nghị này chỉ đưa ra yêu cầu về "giao diện mạng gói" tại thiết bị kết cuối. Với tiêu đề "Hệ thống truyền thông đa phương tiện dựa trên công nghệ gói" mà ITU-T đưa ra, H.323 thực tế đã mô tả cách thức kết nối những hệ thống với nhiều khả năng trao đổi thông tin khác nhau, chứ không đơn thuần chỉ là truyền và nhận tín hiệu âm thanh hay thoại. Chuẩn H.323 được sử dụng để báo hiệu và điều khiển cuộc gọi, điều khiển việc truyền tải thông tin đa phương tiện, điều khiển băng thông cho các cuộc nối điểm-điểm và đa điểm. Người ta hy vọng rằng các hệ thống truyền thông đa phương tiện này có thể hỗ trợ cho ngành viễn thông và cho phép các ứng dụng video thời gian thực như hội nghị truyền hình. Mặc dù H.323 có nhiều công dụng, đặc biệt là đặc tính đa phương tiện toàn diện, nhưng trọng tâm chính của thị trường đối với khuyến nghị này là khả năng truyền âm thanh để thực hiện thoại IP. H.323 không yêu cầu cao về độ tin cậy hay các tham số chất lượng mạng. Khi sản phẩm của nhà cung cấp nào đó hoàn toàn tuân theo chuẩn H.323 thì sản phẩm đó có thể kết nối và phối hợp hoạt động với các sản phẩm H.323 của các hãng khác trên thế giới. Họ H.32x bao gồm H.320 cho truyền thông đa phương tiện trên mạng ISDN và H.324 cho truyền thông đa phương tiện trên mạng thoại thuần tuý (POTS). Cấu trúc H.323 và các phần tử Trên hình 3.7, hệ thống H.323 được chỉ ra với 4 loại thiết bị chính: 46 Thiết bị đầu cuối H.323, là những PC đa phương tiện điển hình có thể tận dụng được mọi ưu điểm của H.323, bao gồm cả hội nghị truyền hình đa điểm; Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN Khối điều khiển đa điểm MCU (Multipoint Control Unit); Gatekeeper (thiết bị này là tuỳ chọn); Các Gateway H.323. HÖ thèng H.323 H.323 MCU §Çu cuèi H.323 §Çu cuèi H.323 M¹ng IP §Çu cuèi H.323 Gatekeeper H.323 Gateway H.323 ISDN PSTN §Çu cuèi V.70 §Çu cuèi H.324 §Çu cuèi ©m thanh §Çu cuèi H.320 §Çu cuèi ©m thanh Hình 3. 7 Các phần tử kết nối mạng H.323 Về mặt kỹ thuật, bất kể thiết bị nào nằm ngoài Gateway H.323 đều không được đề cập trong khuyến nghị H.323. Các Gateway H.323 có thể phối hợp hoạt động với các loại thiết bị khác nhau trong các cấu trúc mạng khác nhau. H.323 có thể được sử dụng với PSTN, N-ISDN hay B-ISDN sử dụng ATM. Thậm chí một đầu cuối điện thoại cũng có thể tham gia vào hội nghị H.323 nhưng chỉ với khả năng thoại. Bộ giao thức H.323 H.323 dựa trên cơ sở một số giao thức như trên hình 3.8. Các giao thức này được hỗ trợ bởi cả phương thức truyền tải tin cậy (TCP) và không tin cậy (UDP) qua mạng truyền dữ liệu. TruyÒn t¶i TCP tin cËy TruyÒn t¶i UDP kh«ng tin cËy D÷ liÖu, audio, video H.225 H.245 §iÒu khiÓn cuéc gäi RAS RTP/RTCP UDP TCP IP Líp giao diÖn m¹ng (ATM, PPP, Ethernet) Hình 3.8 Bộ giao thức H.323 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 47 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU Bộ giao thức H.323 bao gồm 3 mảng điều khiển báo hiệu chính: 1. Báo hiệu RAS (Registration, Admission and Status – Đăng ký, Chấp nhận và Trạng thái): trao đổi thông tin điều khiển trước khi thiết lập cuộc gọi trong mạng H.323 có sử dụng Gatekeeper. 2. Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225: được sử dụng để kết nối, duy trì và giải toả cuộc gọi giữa các đầu cuối. 3. Điều khiển và truyền tải thông tin phương tiện: thực hiện trên kênh điều khiển tin cậy H.245 để truyền các bản tin điều khiển. Việc truyền tải thông tin phương tiện được thực hiện trên UDP. 3.3.2 SIP Các đặc điểm chính ITU-T không phải là tổ chức tiêu chuẩn duy nhất đưa ra kế hoạch thiết lập kết nối thoại IP và đóng gói âm thanh. Hơn hẳn bất kỳ một tổ chức quản lý các chuẩn mực Internet nào khác, IETF cũng có những yêu cầu của riêng mình đối với những hệ thống VoIP khi đưa ra giao thức khởi tạo phiên SIP (Session Initiation Protocol). Những người đề xuất SIP cho rằng H.323, đang xuất hiện trong báo hiệu ATM và ISDN, là không thích hợp cho điều khiển hệ thống VoIP nói chung và trong thoại Internet nói riêng. Thực tế cũng cho thấy là H.323 vốn dĩ rất phức tạp, hỗ trợ các chức năng phần lớn là không cần thiết cho thoại IP, do đó đòi hỏi chi phí cao và không hiệu quả. Giao thức SIP được thiết kế với những tiêu chí sau: Tích hợp với các giao thức đã có của IETF. Đơn giản và có khả năng mở rộng. Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối. Dễ dàng tạo tính năng mới cho dịch vụ và dịch vụ mới. SIP sử dụng ý tưởng và cấu trúc của HTTP (Hypertext Transfer Protocol) là giao thức trao đổi thông tin của World Wide Web. Nó được định nghĩa như một giao thức Client/Server, trong đó các yêu cầu được bên gọi (Client) đưa ra và bên bị gọi (Server) trả lời. SIP sử dụng một số kiểu bản tin và các trường mào đầu của HTTP, xác định nội dung luồng thông tin theo mào đầu thực thể (mô tả nội dung – kiểu loại) và cho phép xác nhận. SIP dựa vào giao thức mô tả phiên SDP, một tiêu chuẩn khác của IETF, để thực hiện sự sắp xếp tương tự theo cơ cấu chuyển đổi dung lượng của H.245. SDP được dùng để nhận dạng mã tổng đài trong những cuộc gọi sử dụng một mô tả nguyên bản đơn. SDP cũng được sử dụng để chuyển các phần tử thông tin của giao thức báo hiệu thời gian thực RTSP để sắp xếp các tham số hội nghị đa điểm và định nghĩa khuôn dạng chung cho nhiều loại thông tin khi được chuyển trong SIP. 48 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN Theo định nghĩa của IETF, SIP là giao thức báo hiệu lớp ứng dụng mô tả việc khởi tạo, thay đổi và huỷ các phiên kết nối tương tác đa phương tiện giữa những người sử dụng. SIP có thể sử dụng cho rất nhiều dịch vụ khác nhau trong mạng IP như dịch vụ nhắn tin, thoại, hội nghị thoại, e-mail, dạy học từ xa, quảng bá (âm thanh, video), truy nhập HTML, XML, hội nghị truyền hình, ... Cấu trúc hệ thống SIP Hệ thống sử dụng SIP có cấu trúc và các thành phần như trên hình 3.9. SIP Components Location Server Redirect Server Registrar Server PSTN User Agent Proxy Server Proxy Server Gateway Hình 3. 9 Cấu trúc và các thành phần của hệ thống SIP User Agent là thiết bị đầu cuối trong mạng SIP, có thể là một máy điện thoại SIP hay máy tính chạy phần mềm đầu cuối SIP. Proxy Server là phần mềm trung gian hoạt động cả như Server và Client để thực hiện các yêu cầu thay mặt các đầu cuối khác. Tất cả các yêu cầu được xử lý tại chỗ bởi Proxy Server nếu có thể, hoặc được chuyển cho các máy chủ khác. Trong trường hợp Proxy Server không trực tiếp đáp ứng các yêu cầu này thì nó sẽ thực hiện khâu chuyển đổi hoặc dịch sang khuôn dạng thích hợp trước khi chuyển đi. Location Server là phần mềm định vị thuê bao, cung cấp thông tin về những vị trí có thể của phía bị gọi cho các phần mềm Proxy Server và Redirect Server. Redirect Server là phần mềm nhận yêu cầu SIP và chuyển đổi địa chỉ SIP sang một số địa chỉ khác và gửi lại cho đầu cuối. Không giống như Proxy Server, Redirect Server không bao giờ hoạt động như một đầu cuối, tức là không gửi đi bất cứ yêu cầu nào. Redirect Server cũng không nhận hoặc huỷ cuộc gọi. Registrar Server là phần mềm nhận các yêu cầu đăng ký REGISTER. Trong nhiều trường hợp Registrar Server đảm nhiệm luôn một số chức năng an ninh như xác nhận người sử dụng. Thông thường Registrar Server được cài đặt cùng với Proxy hoặc Redirect Server hoặc cung cấp dịch vụ định vị thuê bao. Mỗi lần đầu cuối được bật lên Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 49 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU (máy điện thoại hoặc phần mềm SIP) thì đầu cuối lại đăng ký với Server. Nếu đầu cuối cần thông báo cho Server về địa điểm của mình thì bản tin REGISTER cũng được gửi đi. Nói chung các đầu cuối đều thực hiện việc đăng ký lại một cách định kỳ. Các chức năng của SIP SIP hỗ trợ các chức năng sau đây: Xác định vị trí của người sử dụng (user location) hay còn gọi là dịch tên (name translation), dùng để xác định người được gọi và đảm bảo cuộc gọi đến được người nhận dù họ ở đâu. Xác định khả năng của người sử dụng hay còn gọi là chức năng thương lượng đặc tính cuộc gọi (feature negotiation), dùng để xác định loại thông tin và các thông số liên quan đến thông tin sẽ được sử dụng. Xác định sự sẵn sàng của người sử dụng, dùng để xác định người được gọi có muốn tham gia vào kết nối hay không. Thiết lập cuộc gọi, thực hiện việc rung chuông và thiết lập các thông số cuộc gọi của các bên tham gia kết nối. Xử lý cuộc gọi, bao gồm cả chuyển và kết thúc cuộc gọi, quản lý những người tham gia cuộc gọi hay thay đổi đặc tính cuộc gọi. Các bản tin SIP SIP có các bản tin như sau: 1. INVITE: Thiết lập cuộc gọi bằng cách gửi bản tin mời đầu cuối khác tham gia. 2. ACK: Khẳng định Client đã nhận được bản tin trả lời bản tin INVITE. 3. BYE: Kết thúc cuộc gọi. 4. CANCEL: Huỷ yêu cầu đang nằm trong hàng đợi. 5. REGISTER: Sử dụng bởi đầu cuối SIP để đăng ký với Registrar Server. 6. OPTIONS: Sử dụng để xác định năng lực của Server. 7. INFO: Sử dụng để tải các thông tin như âm DTMF. Các bản tin đáp ứng của SIP gồm có: 1. 1xx : Cho biết yêu cầu đã được nhận và đang xử lý. 2. 2xx : Thành công. Hành động đã được nhận thành công và được chấp nhận. 3. 3xx : Xác định lại. Một số hành động cần thực hiện thêm để hoàn tất yêu cầu. 4. 4xx : Có lỗi ở Client. Trong yêu cầu có lỗi cú pháp hay Server không thể thi hành yêu cầu. 5. 5xx : Có lỗi ở Server. Có thể do Server bị quá tải để thi hành hay đưa ra yêu cầu. 6. 6xx : Lỗi toàn cục. Xảy ra sự cố trên toàn mạng và yêu cầu không thể thi hành ở bất cứ Server nào. 50 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN Các bản tin SIP đều có khuôn dạng text, tương tự như HTTP. Mào đầu của bản tin SIP cũng tương tự như HTTP và có hỗ trợ MIME. Thiết lập và huỷ cuộc gọi SIP Trong mạng SIP quá trình thiết lập và huỷ một phiên kết nối thường gồm có 6 bước như sau: 1. Đăng ký, khởi tạo và định vị đầu cuối 2. Xác định media của cuộc gọi, tức là mô tả phiên mà đầu cuối được mời tham dự 3. Xác định mong muốn của đầu cuối bị gọi, trả lời hay không. Phía bị gọi phải gửi bản tin xác nhận chấp thuận cuộc gọi hoặc từ chối. 4. Thiết lập cuộc gọi. 5. Thay đổi hay điều khiển cuộc gọi (thí dụ như chuyển cuộc gọi). 6. Huỷ cuộc gọi. 3.3.3 SIGTRAN Các đặc điểm chính Các nhà khai thác mạng đang muốn chuyển dần mạng viễn thông sang kiến trúc IP. Tuy nhiên, trong khi chưa thể chuyển ngay lên kiến trúc mạng toàn IP thì cả mạng IP và các mạng chuyển mạch kênh truyền thống đang song song tồn tại cần phải được kết hợp lại vào cơ sở hạ tầng mạng thống nhất. Chắc chắn rằng mạng chuyển mạch kênh sẽ còn tồn tại trong nhiều năm nữa cùng với các dịch vụ IP. Kiến trúc kết hợp có thể là giải pháp tốt nhất cho hầu hết các nhà khai thác vì nó đảm bảo mức độ rủi ro thấp trong quá trình phát triển mạng hiện tại mà vẫn cho phép đáp ứng được các dịch vụ mới. Đây là mục đích của nhiều nhóm nghiên cứu chuẩn hóa mà SIGTRAN của IETF là một trong số đó. SIGTRAN là một nhóm làm việc trực thuộc IETF, được hình thành vào năm 1999 với nhiệm vụ thiết lập một kiến trúc dùng để truyền tải các dữ liệu báo hiệu thời gian thực qua mạng IP. Nhiệm vụ chủ yếu của nó không chỉ về mặt kiến trúc mà còn bao gồm cả việc định nghĩa một bộ giao thức dùng cho việc truyền tải các bản tin báo hiệu SS7 và ISDN qua mạng IP. Nhóm làm việc đã đưa ra mô hình kiến trúc của SIGTRAN như trên hình 3.10. Adaptation Protocol (xPA, xUA) Common Signaling Transport (SCTP) Standard Internet Protocol (IP) Hình 3.10 Mô hình kiến trúc SIGTRAN Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 51 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU Kiến trúc SIGTRAN gồm ba thành phần sau: Giao thức Internet chuẩn hoá (IP). Giao thức truyền báo hiệu chung. Giao thức này hỗ trợ một tập các chức năng truyền tải báo hiệu tin cậy, trong đó đặc biệt phải kể đến giao thức truyền tải điều khiển luồng SCTP (Stream Control Transmission Protocol) là một giao thức truyền tải mới được IETF định nghĩa. Lớp con tương thích: hỗ trợ các chỉ thị quản lý, yêu cầu bởi một giao thức báo hiệu ứng dụng đặc biệt. Các giao thức lớp con tương thích mới được định nghĩa bởi IETF gồm: M2PA (MTP2-User peer-to-peer adaptation), M2UA (MTP2-User adaptation), M3UA (MTP3-User adaptation), SUA (SCCP-User adaptation) và IUA (ISDN User adaptation). Chú ý rằng tại một thời điểm chỉ có duy nhất một giao thức được thực hiện. Theo thuật ngữ của chuyển mạch mềm, chức năng chính của SIGTRAN là truyền bản tin báo hiệu số 7 giữa SG và MGC qua mạng IP. Để làm điều này, SIGTRAN sử dụng một loạt các giao thức thành phần và các module tương thích. Ngăn xếp giao thức SIGTRAN được minh họa như trên hình 3.11. ISUP SCCP M3UA MTP3 TCAP M2UA SUA IUA SCTP IP Ethernet IP over ATM Hình 3.11 Ngăn xếp giao thức SIGTRAN Giao thức điều khiển luồng truyền tải SCTP SCTP là một giao thức truyền tải qua IP mới, tồn tại đồng mức với TCP và UDP. SCTP hiện cung cấp các chức năng tầng truyền tải cho nhiều ứng dụng trên cơ sở Internet. SCTP được IETF đưa ra và đặc tả trong RFC 2960. Về kiến trúc, SCTP nằm giữa tầng tương thích người dùng SCTP và tầng mạng chuyển gói phi kết nối như IP. Dịch vụ cơ bản của SCTP là chuyển giao tin cậy các bản tin giữa các người sử dụng SCTP ngang cấp. SCTP là giao thức hướng kết nối, nó thiết lập kết nối giữa hai điểm đầu cuối (gọi là liên hệ trong phiên SCTP) trước khi truyền dữ liệu của người sử dụng. Các chức năng thực hiện bởi SCTP bao gồm: 52 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN Thiết lập và hủy bỏ liên kết: Một liên hệ được tạo ra bởi một yêu cầu từ người dùng SCTP. Cơ chế cookie được dùng trong quá trình khởi tạo để cung cấp sự hỗ trợ bảo vệ, chống lại sự tấn công. Phân phối tuần tự theo các luồng: Người dùng SCTP có thể xác định số lượng các luồng được hỗ trợ trong liên hệ tại thời điểm thiết lập liên hệ đó. Phân mảnh dữ liệu người dùng: SCTP hỗ trợ phân mảnh và tái hợp các bản tin dữ liệu người dùng để đảm bảo cho các gói tin SCTP truyền xuống các tầng thấp hơn phù hợp với MTU. Phát hiện và tránh tắc nghẽn: SCTP gán cho mỗi bản tin dữ liệu người dùng (được phân mảnh hoặc không) một số tuần tự truyền dẫn (TSN). Đầu cuối thu sẽ xác nhận toàn bộ các TSN và ngắt đoạn (nếu có) thu được. Chunk bundling: Gói tin SCTP được phân phối đến tầng thấp hơn bao gồm hai thành phần là tiêu đề chung và theo sau là một hoặc nhiều chunk. Hợp thức hóa gói tin: Trường Tag là bắt buộc và 32 bit của trường CheckSum nằm trong tiêu đề của SCTP. Quản lý tuyến: Chức năng quản lý tuyến SCTP chọn địa chỉ truyền tải đích cho mỗi gói tin SCTP đầu ra trên cơ sở chỉ dẫn của người dùng SCTP và trạng thái hiện thời của các địa chỉ đích hiện tại. Một số giao thức lớp thích ứng Lớp thích ứng trong SIGTRAN có một số giao thức chính như sau: M2PA (Message Transfer Part 2 Peer-to-Peer Adaptation): M2PA hỗ trợ việc truyền bản tin báo hiệu số 7 của lớp MTP3 qua mạng IP. Signaling Gateway sử dụng giao thức thích ứng này đóng vai trò như một nút trong mạng SS7. M2PA có chức năng tương tự như MTP2. M2UA (MTP2 User Adaptation): M2UA cũng được sử dụng để truyền bản tin lớp MTP3 nhưng Signaling Gateway sử dụng nó không phải là một nút mạng SS7. M3UA (MTP3 User Adaptation): M3UA dùng để truyền bản tin của người dùng lớp MTP3 (như bản tin ISUP, SCCP). Lớp này cung cấp cho ISUP và SCCP các dịch vụ của MTP3 tại Signaling Gateway ở xa. SUA (SCCP User Adaptation): SUA định nghĩa giao thức truyền bản tin báo hiệu của người dùng lớp SCCP (TCAP, RANAP). SUA cung cấp cho TCAP các dịch vụ của lớp SCCP tại Signaling Gateway ở xa. 3.3.4 MGCP Các đặc điểm chính Thiết bị MG là điểm kết nối giữa các mạng ngoài và mạng NGN. Hoạt động của MG là chuyển đổi các dạng thông tin (phương tiện) dưới sự điều khiển của MGC. Việc điều khiển và kết nối MG được thực hiện thông qua các giao thức. Giao thức điều Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 53 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU khiển cổng phương tiện là một trong những giao thức quan trọng nhất, là nền tảng của chuyển mạch mềm trong NGN. Giao thức này quy định cách thức MGC điều khiển MG trong việc thiết lập kết nối khi mà các chức năng điều khiển và xử lý cuộc gọi được tách khỏi các MG. Các giao thức điều khiển MG tiêu biểu là MGCP và Megaco/H.248. MGCP (Media Gateway Control Protocol) được phát triển từ hai giao thức kiến nghị ban đầu là giao thức điều khiển Gateway đơn giản SGCP (Simple Gateway Control Protocol) và giao thức điều khiển thiết bị Internet IPDC (Internet Protocol Device Control). Quan hệ giữa MGC và MG được mô tả trên hình 3.12. MGC thực hiện báo hiệu cuộc gọi và điều khiển MG. Mỗi MGC có một số nhận dạng riêng gọi là Call Agent Identifier. MGC và MG trao đổi lệnh với nhau thông qua MGCP. Khác với SIP và H.323 là các giao thức ngang hàng (peer-to-peer), MGCP là giao thức kiểu chủ/tớ (master/slave). MGC đóng vai trò master, là người quyết định trong quá trình liên lạc với MG. MG là slave, là thực thể thụ động thực hiện mọi lệnh do MGC yêu cầu. MGC MGC SIP MGCP Media Gateway (MG) MGCP Media Gateway (MG) Hình 3.12 Vị trí MGCP trong mạng NGN MGCP ra đời nhằm tách biệt các chức năng báo hiệu và thiết lập đường truyền. MGC sau khi nhận được yêu cầu thiết lập cuộc gọi SIP hoặc H.323 sẽ dùng giao thức MGCP để điều khiển MG thiết lập phiên kết nối giữa 2 đầu cuối. Các lệnh MGCP MGCP thực hiện trao đổi số liệu như là một bộ các giao dịch. Các giao dịch này bao gồm một lệnh và một trả lời (đáp ứng lệnh) bắt buộc. Giao thức MGCP có 2 nhóm lệnh như sau: Lệnh MGC: 54 1. Cấu hình điểm kết cuối : EndpointConfiguration 2. Tạo kết nối: CreateConnection 3. Sửa đổi kết nối: ModifyConnection Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN 4. Xoá kết nối: DeleteConnection 5. Yêu cầu khai báo: NotificationRequest 6. Khai báo: Notify 7. Kiểm tra điểm cuối: AuditEndpoint 8. Kiểm tra kết nối: AuditConnection 9. Khởi tạo lại khi đang thực hiện: RestartInprogress Mỗi lệnh sẽ được trả lời bằng các đáp ứng lệnh tương ứng. Lệnh MG: 10. Xoá kết nối: DeleteConnection 11. Khởi tạo lại khi đang thực hiện: RestartInprogress Thiết lập cuộc gọi Các tiến trình điều khiển MG cơ bản bao gồm thiết lập cuộc gọi và hủy cuộc gọi. Để thực hiện các tiến trình này giữa MGC và MG phải trao đổi với nhau một loạt các lệnh và đáp ứng lệnh. Mô hình hệ thống đơn giản minh họa quá trình thiết lập cuộc gọi bằng MGCP như ở trên hình 3.13. MGC MGCP MGCP RTP/RTCP MG A MG B §Çu cuèi A §Çu cuèi B Hình 3.13 Thiết lập cuộc gọi sử dụng MGCP Một cách khái quát, trình tự thiết lập cuộc gọi giữa hai máy điện thoại A và B gồm các bước như sau: Khi máy điện thoại A được nhấc lên MG A gửi bản tin cho MGC; MG A tạo âm mời quay số và nhận số bị gọi; Số bị gọi được gửi cho MGC; MGC xác định định tuyến cuộc gọi như thế nào; MGC gửi lệnh cho MG B; Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 55 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU MG B đổ chuông ở máy B; MGC gửi lệnh cho các MG A và B để tạo phiên kết nối RTP/RTCP. 3.3.5 Megaco/H.248 Các đặc điểm chính MGCP là giao thức chủ yếu được thiết kế cho việc xử lý IP, giao thức này ít có năng lực xử lý cho việc truyền tải các gói thoại nói chung, ví dụ như VoATM. Việc ứng dụng MGCP trong thực tế cũng chỉ ra một số nhược điểm của giao thức này như thiếu một phương thức hữu hiệu để MGC có thể thu thập thông tin về khả năng xử lý của một MG nào đó. Những nhược điểm này được khắc phục bởi một giao thức mới với các điểm kế thừa từ MGCP cộng thêm các tính năng tăng cường, đó là giao thức Megaco/H.248. Megaco là do IETF đặt ra, còn H.248 là tên gọi của ITU-T, do đó tài liệu về Megaco và khuyến nghị về H.248 là hoàn toàn giống nhau. Megaco là trọng tâm của việc thực hiện giải pháp thoại qua gói (VoIP). Giao thức Megaco cung cấp một giải pháp toàn diện cho việc điều khiển các MG. Cũng như các giải pháp điều khiển cổng truyền thông trước đó, Megaco hoạt động dựa trên nguyên tắc là toàn bộ sự thông minh trong quá trình xử lý cuộc gọi đều thuộc về MGC. MG sẽ không nhớ được các thông tin của trạng thái cuộc gọi, nó chỉ cung cấp khả năng kết nối cho các loại dòng thông tin khác nhau dưới sự điều khiển của MGC. Megaco xem mỗi đầu cuối đại diện cho một dòng phương tiện xác định. Một đầu cuối có thể là thực thể vật lý cố định chẳng hạn như đường dây tương tự hay khe thời gian trong một giao diện TDM, hoặc có thể là thực thể logic như một dòng lưu lượng gói VoIP. Các đầu cuối logic có thể được thiết lập hoặc giải phóng bởi các lệnh của Megaco. Các kết nối chéo trong phạm vi MG được tạo ra bởi các lệnh của Megaco đòi hỏi ít nhất là hai đầu cuối được đặt trong cùng một “phạm vi”. Nếu các dòng phương tiện kết hợp với các đầu cuối nằm trong cùng phạm vi là những loại phương tiện khác nhau (ví dụ như một đầu là khe thời gian, còn một đầu là dòng lưu lượng gói VoIP) thì MG được điều khiển để thực hiện chuyển đổi giữa các loại phương tiện đó. Để hỗ trợ cho chức năng này, các đầu cuối có đầy đủ những đặc tính của các loại phương tiện khác nhau (ví dụ như đặc tính của các mã thoại) sẽ được sử dụng. Các đầu cuối có nhiều đặc tính khác nhau như một danh sách các sự kiện của tín hiệu đang được chờ đợi để khai báo đến MGC và một danh sách các tín hiệu có khả năng truyền tải theo yêu cầu của MGC. Ví dụ, một đầu cuối sử dụng đường dây tương tự sẽ có khả năng khai báo với MGC khi nó nhận ra sự xuất hiện tín hiệu trả lời của người thuê bao hoặc tín hiệu báo dừng máy, v.v. Megaco được thiết kế để trở thành một giao thức có thể mở rộng. Khả năng mở rộng này đã khắc phục được nhược điểm chính của các giao thức điều khiển cổng truyền thông trước đây như MGCP, vì nó giải quyết được những đòi hỏi của các giao 56 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN thoại gói khác ngoài VoIP, và bởi vì nó đã cung cấp phương thức thực hiện được những dịch vụ điện thoại tương tự đa dạng phụ thuộc vào từng quốc gia khác nhau. Megaco là một giao thức truyền tải không phụ thuộc vào các giao thức khác, mặc dù đặc tính kỹ thuật chứa một vài phụ lục mô tả việc sử dụng cả TCP/IP và UDP như những tuỳ chọn để chuyển tải nhưng phần lớn các hoạt động của chuyển mạch mềm đều hợp với việc sử dụng truyền tải dựa trên cơ sở IP của Megaco. Megaco/H.248 là giao thức điều khiển cổng phương tiện nói chung, bao gồm cổng nội hạt, trung kế trong mạng PSTN, giao diện ATM, giao diện thoại và đường dây tương tự, điện thoại IP, các loại Server,… Megaco/H.248 không bị ràng buộc với bất kỳ một giao thức điều khiển cuộc gọi ngang hàng nào (như SIP hay H.323) và hoàn toàn tùy thuộc vào thiết kế của người quản trị mạng. Với tính năng hỗ trợ rộng rãi các ứng dụng một cách mềm dẻo, đơn giản và hiệu quả ở mức chi phí hợp lý, giao thức Megaco/H.248 sẽ là chuẩn được sử dụng rộng rãi trong mạng thế hệ sau NGN. Kiến trúc của Megaco/H.248 Kiến trúc của Megaco/H.248 dựa trên 3 lớp, bao gồm lớp MGC, lớp MG và lớp giao thức điều khiển MG (hình 3.14). Hình 3. 14 Kiến trúc Megaco/H.248 Lớp MGC chứa tất cả các phần mềm điều khiển và xử lý cuộc gọi. Lớp này thực hiện các chức năng ở mức cuộc gọi như phát hiện cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, hội thoại hay giữ cuộc gọi (hold). Lớp MGC cũng thực hiện việc giao tiếp với các MGC và các thực thể ngang cấp hay dưới cấp khác, và khi đó MGC quản lý mọi thuộc tính trong quá trình giao tiếp. Lớp MG thực hiện các kết nối lưu lượng đi và đến từ các mạng khác, tương tác với các luồng lưu lượng này qua ứng dụng báo hiệu và sự kiện. Lớp MG cũng điều khiển Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 57 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU các thuộc tính thiết bị của cổng phương tiện (ví dụ như giao diện người dùng). Lớp này không liên quan đến việc điều khiển các thuộc tính cuộc gọi và hoạt động theo sự điều khiển của lớp MGC. Lớp giao thức điều khiển MG quy định cách thức mà lớp MGC điều khiển lớp MG. Giao thức Megaco/H.248 định nghĩa giao diện điều khiển của MGC đối với MG và cung cấp các chức năng sau: Điều khiển các loại MG khác nhau (TG, RG, AG, MS, …); Hỗ trợ đàm phán quyết định các thuộc tính cuộc gọi; Có khả năng xử lý cuộc gọi đa người dùng; Hỗ trợ QoS và đo lường lưu lượng (các thông tin thống kê sau mỗi kết nối); Thông báo lỗi giao thức, lỗi mạng hay các thuộc tính cuộc gọi. Các khái niệm mới trong Megaco/H.248 Gateway Trong Megaco/H.248 các MG đều có địa chỉ IP và số cổng UDP mặc định của MGC quản lý nó. Mỗi loại Gateway như TG, AG hay RG có khả năng hỗ trợ các gói tin khác nhau. Termination MGC coi Gateway là đại diện cho một nhóm các đầu cuối (Termination), trong đó mỗi đầu cuối chịu trách nhiệm xử lý cho một loại lưu lượng nào đó. Mỗi đầu cuối được gán một ID tại thời điểm tạo ra. Gateway được MGC coi như đầu cuối gốc, điều này có ý nghĩa khi MGC muốn làm việc với chính Gateway. Giao thức Megaco có khả năng làm việc với một số lượng lớn các đầu cuối do chúng có các thuộc tính tùy chọn. Các thuộc tính này được đưa vào gói tin và MGC có thể chỉ định đầu cuối để nó chỉ tiếp nhận những gói nào. Tại mỗi thời điểm, đầu cuối cũng được điều khiển ở một chế độ xác định (chỉ nhận, chỉ gửi hoặc vừa nhận vừa gửi). Đầu cuối là nơi đi và đến của các luồng lưu lượng hay thông tin điều khiển. Context Là khái niệm mang tính đột phá của Megaco so với các giao thức cùng loại trước đó. Khái niệm này cho phép tạo ra các phiên liên lạc đa điểm. Mỗi đầu cuối có thể tham gia nhiều context khác nhau với các loại lưu lượng khác nhau (ví dụ khi đầu cuối tham gia một phiên truyền thông đa phương tiện). Mỗi context được MG tạo ra ban đầu chỉ có một đầu cuối. Các đầu cuối kết nối với đầu cuối đầu tiên sẽ lần lượt được thêm vào context này. Context sẽ bị xoá bỏ khi đầu cuối cuối cùng được giải phóng. Số lượng đầu cuối tối đa trong một context phụ thuộc vào khả năng của MG (những MG chỉ hỗ trợ liên lạc điểm-điểm sẽ chỉ có tối đa 2 đầu cuối trong một context). Context được MG gán một số nhận dạng ID gồm 32 bit (ID này là duy nhất đối với một MG). Tất cả các đầu cuối không tham gia vào kết nối nào sẽ nằm trong Null Context. 58 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN Transaction Là một giao dịch, trong đó gồm giao dịch yêu cầu (request) và giao dịch trả lời (reply). Transaction Pending được sử dụng để thông báo rằng giao dịch vẫn đang được xử lý (sử dụng khi giao dịch nào đó ở trong trạng thái chờ – timeout). Mỗi giao dịch có một số nhận dạng ID với giá trị nằm trong khoảng từ 1 tới 99999. Thông tin trao đổi giữa MGC và MG ở dưới dạng giao dịch (chứa các lệnh và bản tin thông báo sự kiện, trả lời, …). Các lệnh trong mỗi giao dịch sẽ được xử lý theo thứ tự đã chỉ ra. Event Là các sự kiện của đầu cuối (như onhook, offhook, …). Những sự kiện này được MG phát hiện và báo cáo tới MGC. MGC sẽ chỉ xem xét các sự kiện mà nó quan tâm ở thời điểm đó (được chỉ ra bởi Event Descriptor). Signal Là tín hiệu tạo ra các âm báo hay hiển thị hình ảnh ở đầu cuối. Thời gian tồn tại của tín hiệu có thể do MGC quy định hoặc tồn tại cho tới khi bị loại bỏ. Nó sẽ bị loại bỏ bất cứ khi nào một sự kiện được phát hiện ở đầu cuối trừ khi có sự can thiệp của MGC. Các lệnh sử dụng trong Megaco/H.248 Giao thức Megaco/H.248 sử dụng 8 lệnh trong giao diện điều khiển giữa MGC và MG, cụ thể bao gồm: Add: Được sử dụng để thêm một đầu cuối vào context, cũng có thể dùng để tạo một context (nếu đó là đầu cuối đầu tiên trong context này). Modify: Sử dụng để thay đổi thuộc tính, sự kiện hay các tín hiệu ở một đầu cuối. Subtract: Sử dụng để xóa một đầu cuối khỏi context, cũng có thể là xóa luôn cả context (nếu đó là đầu cuối cuối cùng trong context này). Move: Chuyển một đầu cuối từ một context này sang một context khác. AuditValue: Trả lại trạng thái hiện tại của đầu cuối (báo hiệu, sự kiện, thuộc tính, số liệu thống kê). Audit Capability: Trả lại tất cả các giá trị có thể có của đầu cuối (báo hiệu, sự kiện, thuộc tính, số liệu thống kê). Notify: MG sử dụng để báo cáo các sự kiện mà nó phát hiện được tới MGC. Service Change: Lệnh này được sử dụng bởi: - MG, để thông báo tới MGC rằng một nhóm đầu cuối có ý định rời khỏi hay tham gia một dịch vụ nào đó. - MG, để đăng ký tới MGC khi nó khởi động. - MGC, để tuyên bố một chuyển giao tới MG. Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 59 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU - MGC, để lệnh cho một MG nào đó đưa một nhóm đầu cuối hay một đầu cuối tham gia hay ra khỏi một dịch vụ. Trong các lệnh trên thì 6 lệnh đầu chỉ được sử dụng bởi MGC, lệnh thứ 7 sử dụng bởi MG, còn lệnh thứ 8 có thể được sử dụng bởi cả MGC và MG. Cơ chế truyền dẫn sử dụng để truyền các bản tin của giao thức Megaco cần phải đảm bảo tính tin cậy. Các lệnh đang gửi đi và chờ xác nhận từ phía nhận sẽ được lưu giữ một cách độc lập. Các bản tin Megaco có thể được truyền qua lớp UDP/IP hoặc TCP/IP. Các MG và MGC sẽ được gán các địa chỉ IP, các luồng lưu lượng đi và đến sẽ qua các cổng UDP hay TCP được chỉ ra. Ví dụ như cổng dành cho lệnh Service Change Request là 2944 khi sử dụng mã hoá văn bản và 2945 khi sử dụng mã hoá nhị phân (đối với cả UDP và TCP). Các cổng này cũng được sử dụng khi không có cổng nào được chỉ ra. Các giao dịch trả lời sẽ được gửi tới cùng với cổng mà giao dịch yêu cầu được gửi đi. Trong quá trình truyền dẫn các bản tin Megaco cũng đặt ra một vấn đề về độ trễ của các bản tin, dẫn tới độ trễ của các lệnh và tính “hợp thời” của các xử lý tại MG hay MGC. Để giải quyết vấn đề này RFC 3525 cũng đưa ra một số quy tắc trong việc xử lý các bản tin Megaco tại MGC (6 quy tắc). Hoạt động của giao thức Megaco/H.248 Hình 3.15 mô tả một cuộc gọi sử dụng Megaco/H.248 giữa hai đầu cuối nối tới hai MG. Khi một đầu cuối nào đó nhấc máy và định thực hiện cuộc gọi, sự kiện offhook này sẽ được phát hiện bởi MG quản lý nó. MG sẽ thông báo sự kiện này tới MGC trực thuộc, MGC sẽ chỉ định MG này bằng một lệnh để gửi âm báo mời quay số tới đầu cuối đó, đồng thời digitmap cũng được MG này cập nhật từ MGC, để phục vụ cho việc thu các chữ số và gửi toàn bộ số được quay về MGC. MGC Megaco Megaco RTP/RTCP MG §Çu cuèi MG §Çu cuèi Hình 3.15 Mô tả cuộc gọi Megaco/H.248 60 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT CHƯƠNG 3 - ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI TRONG MẠNG NGN Giả sử đầu cuối bị gọi thuộc một MG khác nhưng cùng được quản lý bởi MGC trên. Quá trình thiết lập kết nối được tiến hành theo 3 bước cơ bản như sau: 1. MGC yêu cầu MG phía chủ gọi thiết lập một kết nối tại điểm kết cuối thứ nhất. MG này sẽ phân bổ tài nguyên cho kết nối yêu cầu và đáp ứng lại bằng bản tin trả lời. Bản tin trả lời sẽ chứa các thông tin cần thiết để MG thứ hai có thể gửi các bản tin một cách tin cậy tới kết nối vừa thiết lập. Các thông tin này có thể là địa chỉ IP, số cổng UDP/TCP hay các thông tin đóng gói bản tin. 2. Tương tự, MGC cũng yêu cầu MG phía bị gọi thiết lập một kết nối ở điểm kết cuối thứ hai. MG này phân bổ tài nguyên cho kết nối trên cơ sở các thông tin trong bản tin đáp ứng của MG thứ nhất. MG phía bị gọi cũng đáp ứng lại bằng bản tin chứa các thông tin cần thiết để đảm bảo MG thứ nhất có thể gửi các bản tin một cách tin cậy tới kết nối vừa thiết lập. 3. Các thông tin trong bản tin đáp ứng của MG thứ hai sẽ được gửi tới MG thứ nhất. Khi đó kết nối đã được thiết lập và quá trình truyền thông có thể diễn ra theo hai chiều. Lưu lượng được truyền tải nhờ các giao thức RTP và RTCP. Trong trường hợp các MG được quản lý bởi hai MGC khác nhau, các MGC này sẽ trao đổi thông tin báo hiệu thông qua một giao thức báo hiệu từ MGC tới MGC (có thể là SIP hay BICC) để đảm bảo việc thiết lập kết nối tới hai điểm kết cuối. Khi kết nối đã được thiết lập, các tham số của nó được giám sát bởi MGC và có thể được thay đổi bởi các lệnh của MGC (ví dụ như thêm vào hay xóa đi một đầu cuối trong kết nối). 3.3.6 BICC Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang BICC (Bearer Independent Call Control) được khuyến nghị bởi ITU-T, đảm bảo truyền thông giữa các Server (hay MGC) và cho phép các nhà vận hành mạng chuyển được các dịch vụ điện thoại từ mạng chuyển mạch kênh sang mạng chuyển mạch gói. BICC là giao thức báo hiệu dựa trên ISUP, được sử dụng để hỗ trợ dịch vụ ISDN băng hẹp qua mạng đường trục băng rộng mà không gây phiền phức với các giao diện với mạng hiện tại và các dịch vụ đầu cuối-đầu cuối. BICC được thiết kế để hoàn toàn tương thích với mạng hiện có và với bất kỳ hệ thống nào có khả năng truyền các bản tin thoại. BICC hỗ trợ các dịch vụ băng hẹp độc lập với công nghệ truyền tải bản tin cho tín hiệu thoại và báo hiệu. Các bản tin BICC chứa thông tin điều khiển cuộc gọi và điều khiển tải tin. Phiên bản đầu tiên của BICC (CS1) ra đời năm 2000, định nghĩa hoạt động của giao thức BICC với báo hiệu AAL-2 trong mạng ATM. Phiên bản thứ 2 (CS2) hoàn thành vào năm 2001, hỗ trợ điều khiển cuộc gọi trên mạng IP sử dụng SCTP. ITU-T Q.1901 và Q.765.5 là những khuyến nghị tương tự nhau về BICC. Vào tháng 5 năm Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 61 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 2001, nhóm nghiên cứu 11 của ITU-T được ủy thác để phát triển những đặc điểm giống SIP và SCTP trong phiên bản CS3 của BICC. BICC-CS3 hỗ trợ giao diện mạngmạng (NNI) và cho phép tương tác với các hệ thống báo hiệu H.323 và SIP. 3.4 KẾT CHƯƠNG Vấn đề điều khiển kết nối trong mạng NGN có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Các chức năng điều khiển kết nối được tách riêng thành một lớp và được tổ chức thống nhất cho toàn mạng cho phép giảm số cấp mạng và tận dụng tối đa năng lực xử lý cuộc gọi của các thiết bị mạng thế hệ sau. Trong chương này đã trình bày về vai trò của điều khiển kết nối trong mạng NGN, các phần tử chức năng tham gia vào lớp điều khiển cũng như là các giao thức báo hiệu và điều khiển điển hình đang sử dụng trên mạng thực tế. Mô hình hệ thống dựa trên chuyển mạch mềm và các hoạt động xử lí cuộc gọi trong hệ thống này cũng được mô tả một cách khái quát. Tài liệu đã trình bày những vấn đề cơ bản về cấu trúc và hoạt động của mạng thế hệ sau NGN. Tuy nhiên, những nội dung đề cập ở trên mới chỉ mang tính giới thiệu tổng quan. Để có thể hiểu rõ hơn về công nghệ mạng mới này thì còn rất nhiều vấn đề kĩ thuật khác cần phải được đi sâu nghiên cứu thêm. 62 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT THUẬT NGỮ VIẾT TẮT THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ Ý nghĩa 0-9 3GPP Third Generation Partnership Project Dự án cộng tác thế hệ ba 3GPP2 Third Generation Partnership Project 2 Dự án cộng tác thế hệ ba 2 AAA Authentication, Authorization and Accounting Nhận thực, cấp quyền và thanh toán A/D Analog-Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự-số ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng AG Access Gateway Cổng truy nhập AS Application Server Máy chủ ứng dụng ATM Asynchoronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng bộ B-ISDN Broadband-ISDN ISDN băng rộng BICC Bearer Independent Call Control Điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang BRAS Broadband Remote Access System Hệ thống truy nhập từ xa băng rộng BW Bandwidth Băng thông CAS Channel Associated Signalling Báo hiệu kênh liên kết CATV Cable Television Truyền hình cáp CCS Common Channel Signalling Báo hiệu kênh chung CGI Common Gateway Interface Giao diện lập trình cổng chung COPS Common Open Policy Service Dịch vụ chính sách mở chung CPL Call Processing Language Ngôn ngữ xử lý cuộc gọi CS Call Server Máy chủ cuộc gọi CSCF Call State Control Function Chức năng điều khiển trạng thái cuôc gọi Domain Name System Hệ thống tên miền A B C D DNS Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 63 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU DSLAM Digital Subcriber Line Access Multiplex Bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số DTMF Dual Tone/Multiple Frequency Tín hiệu lưỡng âm đa tần E.164 Number Mapping Ánh xạ số E.164 vào dạng URI FR Frame Relay Chuyển tiếp khung FS Feature Server Máy chủ đặc tính FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file GE Gigabit Ethernet Ethernet tốc độ Gigabit/s GK Gatekeeper Bộ điều khiển cổng trong mạng H.323 GSM Global System for Mobile Communication Hệ thống truyền thông di động toàn cầu GW Gateway Cổng phương tiện HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản IAD Integrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức đặc nhiệm về Internet IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDN Integrated Services Digital Network Mạng tích hợp dịch vụ số ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ISUP Integrated Services Digital Network User Part (SS7) Giao thức phần người sử dụng ISDN ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế ITU-T ITU Telecommunication Standadization Sector Liên minh viễn thông quốc tế – Tiểu ban chuẩn hóa viễn thông Local Area Network Mạng cục bộ MCU Multipoint Control Units Khối điều khiển đa điểm Megaco Media Gateway Control Giao thức điều khiển cổng phương E ENUM F G H I L LAN M 64 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT THUẬT NGỮ VIẾT TẮT tiện (H.248) MG Media Gateway Cổng phương tiện MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC-F Media Gateway Controller Function Chức năng điều khiển cổng phương tiện MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng phương tiện MIME Multipurpose Internet Mail Extension Một sự mở rộng của giao thức thư điện tử MPLS Multi-Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MS Media Server Máy chủ phương tiện NGN Next Generation Network Mạng viễn thông thế hệ sau N-ISDN Narrow-ISDN ISDN băng hẹp Open Systems Interconnection Kết nối các hệ thống mở PBX Private Branch Exchange Tổng đài nhánh riêng (cơ quan) PC Personal Computer Máy tính cá nhân PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ thoại truyền thống PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAS Registration, Admission, Status Đăng ký, chấp nhận và trạng thái RFC Request For Comments Yêu cầu ý kiến bình luận (IETF) RG Residential Gateway Cổng (phương tiện) dân cư RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên RTCP Real-Time Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực RTP Real-Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức luồng dữ liệu thời gian thực Session Announcement Protocol Giao thức thông báo phiên N O OSI P Q QoS R S SAP Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 65 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU SCTP Stream Control Transmission Protocol Giao thức truyền tải điều khiển luồng SDH Synchronuous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên SG Signalling Gateway Cổng báo hiệu SIGTRAN Signaling Transport Giao thức chuyển đổi báo hiệu SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SIP-T SIP for Telephony Phiên bản của SIP hỗ trợ kết nối với mạng điện thoại truyền thống SS7 Signalling System No 7 Hệ thống báo hiệu số 7 TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TG Trunking Gateway Cổng trung kế TMN Telecommunication Managament Network Mạng quản lý viễn thông TRIP Telephony Routing over IP Định tuyến thoại qua IP UDP User Datagram Protocol Giao thức dữ liệu đồ người sử dụng URI Uniform Resource Identifier Định danh tài nguyên đơn nhất VAD Voice Activity Detection Phát hiện hoạt động thoại VoDSL Voice over DSL Thoại qua DSL VoIP Voice over IP Thoại qua IP WDM Wave Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng WG Wireless Gateway Cổng giao tiếp với mạng di động WLAN Wiless Local Area Network Mạng LAN không dây Extensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng T U V W X XML 66 Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Quý Minh Hiền, Đỗ Kim Bằng. Mạng viễn thông thế hệ sau. NXB Bưu điện, 2002. [2] Cornelis Hoogendoorn. Next Generation Networks and VoIP. Siemens, 2002. [3] Neill Wilkinson. Next Generation Services – Technologies and Strategies. John Wiley & Sons, 2002. [4] Sameer Padhye. Next Generation Network "Complementing The Internet For Converged Service". Cisco System, 2003. [5] http://www.siemens.com/surpass [6] http://www.vnpt.com.vn [7] http://www.vtn.com.vn Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 67 [...]... cỏo cho cỏc nh xõy dng mng khi phỏt trin NGN t cỏc mng hin cú nh trờn hỡnh 1.5 14 Chng trỡnh bi dng kin thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT CHNG 1 - GII THIU CHUNG V NGN Hỡnh 1.5 Mụ hỡnh tin ti NGN t cỏc mng hin cú T hỡnh v thy rng cỏc mng hin cú nh PSTN, mng s liu, Internet, mng cỏp hay vụ tuyn cú th phỏt trin lờn NGN theo hai con ng: tng bc thụng qua mng lai ghộp, VoIP ri tin ti NGN hoc tin thng lờn NGN. .. loi cụng ngh chuyn mch nhc n trờn IP S phỏt trin v ph bin ca IP ó l mt thc t khụng ai cú th ph nhn Hin nay lng dch v ln nht trờn cỏc mng ng trc trờn thc t u l t IP Trong cụng tỏc tiờu chun húa cỏc loi k thut, vic bo m tt hn cho IP ó tr thnh trng im ca cụng tỏc nghiờn cu IP l giao thc chuyn tip gúi tin, trong ú vic Chng trỡnh bi dng kin thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT 9 TNG QUAN V MNG TH H SAU chuyn... bi dng kin thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT CHNG 1 - GII THIU CHUNG V NGN Mt vn quan trng l ngy nay IP ó tr thnh giao din hon thin thc s cho cỏc mng lừi NGN Vỡ vy cỏc mng truyn dn phi ti u cho iu khin lu lng IP Mt gii phỏp cú tớnh thuyt phc hin nay l hi t cỏc lp d liu v cỏc lp quang trong mng lừi Vic hi t ny mang li mt s li th nh cung cp cỏc dch v tc cao, bo v dũng thụng tin liờn tc cho mng quang... dng 2.3 CU HèNH V THIT B MNG NGN CA VNPT TRONG GII PHP SURPASS Mng NGN ca VNPT c trin khai theo nhiu giai on v ó c a vo khai thỏc cung cp nhiu loi hỡnh dch v mi NGN ca VNPT s dng gii phỏp SURPASS ca Siemens da trờn nn tng chuyn mch IP/ MPLS (hỡnh 2.4) Gii phỏp ny da trờn cu trỳc phõn tỏn, xoỏ i khong cỏch gia mng PSTN v mng s Chng trỡnh bi dng kin thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT 31 TNG QUAN V MNG TH... thnh s liu IP v ngc li; Ca ngừ cho VoIP: nhn lu lng thoi PSTN, nộn, to gúi, chuyn lờn mng IP v ngc li; Ca ngừ cho VoATM: nhn lu lng thoi PSTN, nộn, to gúi, chuyn thnh cỏc t bo ATM, chuyn lờn mng ATM v ngc li SURPASS hiA l h thng truy nhp a dch v nm lp truy nhp ca NGN, phc v cho truy nhp thoi, xDSL v cỏc dch v s liu trờn mt nn duy nht 32 Chng trỡnh bi dng kin thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT ... trỡnh bi dng kin thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT CHNG 1 - GII THIU CHUNG V NGN tng tỏc iu khin dch v phỏt trin tớnh c lp mng truy nhp v xỳc tin FMC (Fixed Mobile Convergence), TISPAN ó chn h tr cỏc mng truy nhp bng rng c nh hin thi v yờu cu mng truy nhp kt ni IP (IP- CAN) c h tr Mụ hỡnh NGN do ETSI a ra nh trờn hỡnh 1.8 Hỡnh 1.8 Kin trỳc mng NGN theo ETSI V c bn, kin trỳc mng NGN ca ETSI cng gm cỏc... ca cỏc phn t mng Cu hỡnh v thit b mng NGN ca VNPT trong gii phỏp SURPASS Chng trỡnh bi dng kin thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT 23 TNG QUAN V MNG TH H SAU 2.1 KIN TRC PHN LP MNG Cho n nay NGN vn l xu hng phỏt trin mi, cha cú mt khuyn ngh chớnh thc no ca ITU v cu trỳc NGN Cỏc hóng khai thỏc v cung cp thit b vin thụng ó a ra mt s mụ hỡnh khỏc nhau Cỏc din n, hip hi v t chc vin thụng khỏc cng ang c gng... ca VNPT 11 TNG QUAN V MNG TH H SAU trờn lm cho IP over ATM ch cú th thớch hp cho mng tng i nh nh mng xớ nghip, khụng th ỏp ng c nhu cu ca mng ng trc Internet trong tng lai Trờn thc t, c hai k thut IP v ATM ang tn ti vn yu kộm v kh nng m rng thờm Th ba l, vi phng thc xp chng, IP over ATM vn khụng cú cỏch no m bo QoS thc s Vn th t l c hai k thut IP v ATM t ban u u c thit k riờng bit, v iu ny lm cho. .. cụng ngh nn tng cho NGN, cỏc t chc v hng phỏt trin NGN, s tin húa t cỏc mng hin cú lờn NGN v cỏc vn cn quan tõm õy l nhng ni dung ht sc c bn, l tin i sõu tỡm hiu tip nhng vn s trỡnh by trong cỏc chng sau 22 Chng trỡnh bi dng kin thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT CHNG 2 MNG NGN THEO Mễ HèNH CALL SERVER Trong chng ny trỡnh by v kin trỳc phõn lp mng NGN theo mụ hỡnh Call Server v chc nng, hot ng ca... (cell) Cỏc t bo nh vi tc truyn ln s lm cho tr truyn v bin ng tr gim nh i vi cỏc dch v thi gian thc, ng thi cng s to iu kin cho vic hp kờnh tc cao c d dng hn 10 Chng trỡnh bi dng kin thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT CHNG 1 - GII THIU CHUNG V NGN Th hai, ATM cú kh nng nhúm mt vi kờnh o thnh mt ng o nhm giỳp cho vic nh tuyn c d dng nh tuyn trong ATM khỏc vi IP mt s im ATM l cụng ngh chuyn mch hng ... phỏt trin NGN Nguyờn tc t chc mng NGN Cỏc cụng ngh nn tng cho NGN Cỏc t chc v hng phỏt trin NGN S tin húa lờn NGN v cỏc cn quan tõm Chng trỡnh bi dng kin thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT TNG... thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT CHNG - GII THIU CHUNG V NGN Mt quan trng l ngy IP ó tr thnh giao din hon thin thc s cho cỏc mng lừi NGN Vỡ vy cỏc mng truyn dn phi ti u cho iu khin lu lng IP. .. im nờu Chng trỡnh bi dng kin thc IP v NGN cho k s TVT ca VNPT 11 TNG QUAN V MNG TH H SAU trờn lm cho IP over ATM ch cú th thớch hp cho mng tng i nh nh mng xớ nghip, khụng th ỏp ng c nhu cu ca mng