Đại học quốc gia hà nội Tr-ờng đại học công nghệ Đặng Việt Hà thiết kế mạng truy nhập NGN vùng l-u l-ợng Luận văn thạc sĩ Hà Nội - 2006 Đại học quốc gia hà nội Tr-ờng đại học công nghệ Đặng Việt Hà thiết kế mạng truy nhập NGN vùng l-u l-ợng Ngành: CN Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử thông tin liên lạc Mã số: 2.07.00 Luận văn thạc sĩ Ng-ời h-ớng dẫn khoa học Pgs.ts nguyễn cảnh tuấn Hà Nội 2006 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đề tài luận văn không trùng lặp với đề tài khóa tr-ớc Nội dung luận văn không chép luận văn Nếu có gian lận hoàn toàn chịu trách nhiệm Mở đầu Ngày nay, chứng kiến biến động lớn lao chất l-u l-ợng truyền tải mạng L-u l-ợng phi thoại dần lấn l-ớt l-u l-ợng thoại mạng chuyển mạch gói dang dần thay cho mạng chuyển mạch kênh truyền thống Nguyên nhân sâu xa mạng Internet bùng nổ toàn cầu, l-u l-ợng tăng theo hàm số mũ, số ng-ời truy cập Internet ngày cao Song song với nhu cầu băng thông rộng truy nhập di động, nhu cầu tích hợp dịch vụ Tất tạo nên thách thức cho nhà khai thác nh- nhà cung cấp dịch vụ thiết bị viễn thông Mạng hệ sau (Next Generanal Network) đời với hạ tầng thông tin dựa công nghệ chuyển mạch gói, tận dụng đầy đủ công nghệ tiên tiến đảm bảo cung cấp dịch vụ tiện lợi đáp ứng đ-ợc phần nhu cầu ng-ời sử dụng nh- nhà cung cấp dịch vụ NGN với đặc điểm bật: Dịch vụ lợi nhuận Tiết kiệm chi phí đầu t Dễ dàng t-ơng tác nhà khai thác Có phân chia: dịch vụ điều khiển, truyền tải truy nhập Truyền dẫn đơn giản qua TDM, ATM, IP Các giao diện mở Hiện tại, việc chuyển đổi sang mạng NGN n-ớc giai đoạn đầu nên ch-a có giải pháp hoàn chỉnh mà tất giai đoạn nghiên cứu tiếp tục phát triển Bởi vậy, ch-a có tài liệu h-ớng dẫn việc tính toán thiết lập mạng truy nhập NGN Mạng viễn thông Việt nam với nòng cốt mạng viễn thông Tập đoàn BCVT Việt Nam b-ớc đầu lộ trình chuyển đổi tiến tới NGN Do đề tài luận văn: Thiết kế mạng truy nhËp NGN cđa mét vïng l-u l-äng nghiªn cøu tổng thể mạng NGN tập trung sâu nghiên cứu định cỡ mạng truy nhập vùng l-u l-ợng Kết luận văn ph-ơng pháp luận ứng dụng mạng NGN Tập ®oµn thêi ®iĨm hiƯn Néi dung chÝnh cđa Luận văn chia làm ch-ơng nh- sau: Ch-ơng 1: Tổng quan mạng hệ sau - NGN Ch-ơng 2: Mạng truy nhập NGN Ch-ơng 3: Tính toán thiết lập mạng truy nhập NGN Thành phố Việt Trì Mục tiêu luận văn xây dựng b-ớc thiết lập cấu trúc ph-ơng pháp định cỡ mạng truy nhËp NGN cđa mét vïng l-u l-ỵng Tr-íc hÕt, đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS TS Nguyễn Cảnh Tuấn, ng-ời dìu dắt h-ớng dẫn suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Ch-ơng Tổng quan Mạng hệ sau - NGN 1.1 Khái quát chung mạng viễn thông - mạng PSTN 1.1.1 Đặc điểm mạng viễn thông Mạng viễn thông ph-ơng tiện truyền đ-a thông tin từ đầu phát tới đầu thu, có nhiệm vụ cung cấp dịch vụ cho khách hàng Mạng viễn thông bao gồm thành phần nh- sau: Phân loại theo phần tử thiết bị: Hình 1.1 Cấu trúc theo phần tử thiết bị Thiết bị đầu cuối: Thiết bị đầu cuối cho mạng thoại truyền thống gồm máy điện thoại, máy Fax, máy tính, tổng đài PABX Tổng đài: Thiết bị chuyển mạch gồm có tổng đài nội hạt tổng đài giang Các thuê bao đ-ợc nối vào tổng đài nội hạt tổng đài nội hạt đ-ợc nối vào tổng đài giang Truyền dẫn: Thiết bị truyền dẫn dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài, hay tổng đài để thực việc truyền đ-a tín hiệu điện Thiết bị truyền dẫn chia làm hai loại: thiết bị truyền dẫn phía thuê bao thiết bị truyền dẫn cáp quang Thiết bị truyền dẫn phía thuê bao dùng môi tr-ờng th-ờng cáp kim loại, nhiên có số tr-ờng hợp môi tr-ờng truyền cáp quang vô tuyến Các hệ thống thiết bị truyền dẫn mạng viễn thông VNPT chủ yếu sử dụng hai loại công nghệ cáp quang SDH vi ba PDH Hình 1.2 Cấu trúc theo phần tử mạng Mạng đ-ờng trục: Mạng đ-ờng trục bao gồm tuyến truyền dẫn đ-ờng trục tổng đài chuyển tiếp Các tổng đài chuyển tiếp đóng vai trò nh- cổng vào để tổng đài nội hạt qua tham gia vào mạng truyền dẫn đ-ờng trục Tổng đài chuyển tiếp thực đo gọi đ-ờng dài quản lý c-ớc đ-ờng dài tổng đài nội hạt trực thuộc Để thực tính c-ớc ng-ời ta chia đất n-ớc theo vùng hành chính, c-ớc phí tiêu chuẩn đ-ợc đặt theo khoảng cách vùng c-ớc Mạng đ-ờng trục đ-ợc phân cấp từ đến tầng chuyển mạch tùy theo độ lớn vùng l-u l-ợng tải: giang quốc tế, giang đ-ờng dài, nội tỉnh nội hạt Mỗi tầng trung tâm chuyển mạch đ-ợc đặt vùng quản trị Các tổng đài cấp gọi nội vùng chuyển mạch bảo đảm việc trung ATM nội vùng (ATM/IP), tập Cấp vùng Cấp đ-ờng trục Phân loại theo phần tử mạng đ-ờng trục đ-ợc nối với theo hình l-ới để đảm bảo an toàn xảy cố Mạng nội hạt: Mạng nội hạt bao gồm tổng đài nội hạt, tập trung l-u l-ợng đ-ờng dây thuê bao, tuyến truyền dẫn trung kế kết nối tổng đài nội hạt Phần kết nối đ-ờng dây thuê bao đến tổng đài nội hạt đ-ợc gọi mạng truy nhập Các gọi nội hạt đ-ợc kết nối qua hay nhiều tổng đài nội hạt, gọi đ-ờng dài đ-ợc kết nối thông qua tổng đài nội hạt lên tổng đài chuyển tiếp mạng đ-ờng dài 1.1.2 Hạn chế mạng PSTN Mạng viễn thông đ-ợc thiết kế nhằm mục đích khai thác dịch vụ thoại chủ yếu Do đó, đứng góc độ mạng phát triển tới mức gần nh- giới hạn cồng kềnh mạng tồn số khuyết điểm cần khắc phục - Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho nhà khai thác gần nh- phụ thuộc hoàn toàn vào nhà cung cấp tổng đài Điều làm giảm sức cạnh tranh cho nhà khai thác, đặc biệt nhà khai thác nhỏ, mà tốn nhiều thời gian tiền bạc muốn nâng cấp ứng dụng phần mềm - Các tổng đài chuyển mạch kênh khai thác hết lực trở nên lạc hậu nhu cầu khách hàng - Sự bùng nổ l-u l-ợng thông tin khám phá hiệu chuyển mạch kênh TDM Chuyển mạch kênh truyền thống dùng để truyền l-u l-ợng thoại dự đoán tr-ớc, không hỗ trợ l-u l-ợng liệu tăng đột biến cách hiệu Khi l-ợng liệu tăng v-ợt l-u l-ợng thoại, đặc biệt dịch vơ truy cËp Internet quay sè trùc tiÕp, th-êng x¶y nghẽn mạch nguồn tài nguyên hạn hẹp Trong đó, chuyển mạch kênh làm lãng phí băng thông mạch rỗi khoảng thời gian mà tín hiệu đ-ợc truyền Thực tÕ cho thÊy hiƯn cã rÊt nhiỊu lo¹i m¹ng khác song song tồn Mỗi mạng lại yêu cầu ph-ơng pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo d-ỡng khác Nh- vậy, hệ thống mạng viễn thông tồn nhiều nh-ợc điểm: - Chỉ truyền đ-ợc dịch vụ độc lập t-ơng ứng với mạng mà sử dụng cho dịch vụ khác Ví dụ truyền tiếng nói hình ảnh qua mạng truyền số liệu, chuyển mạch gói độ trễ mạng lớn - Thiếu mềm dẻo: Sự đời công nghệ ảnh h-ởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu Ngoài ra, xuất nhiều dịch vụ truyền thông t-ơng lai mà ch-a dự đoán đ-ợc, loại dịch vụ có tốc độ truyền khác Mạng khó thích nghi với đòi hỏi - Kém hiệu việc khai thác tài nguyên Tài nguyên sẵn có mạng chia sẻ cho nhiều nhà khai thác sử dụng, kinh doanh Tr-ớc tình hình phát triển mạng viễn thông nay, nhà khai thác nhận thấy cần có sở hạ tầng cung cấp cho dịch vụ (t-ơng tự - số, băng hẹp - băng rộng, - đa ph-ơng tiện,) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo d-ỡng vận hành, đồng thời hỗ trợ dịch vụ mạng ý t-ởng dẫn đến đời mạng hệ sauNGN (Next General Networks) 1.1.3 Mục tiêu mạng NGN Yếu tố hàng đầu tốc độ phát triển theo hàm số mũ nhu cầu truyền dẫn liệu dịch vụ liệu kết tăng tr-ởng Internet mạnh mẽ Các hệ thống mạng công cộng chủ yếu đ-ợc xây dựng nhằm truyền dẫn l-u l-ợng thoại, truyền liệu thông tin video đ-ợc vận chuyển mạng chồng lấn, tách rời đ-ợc triển khai để đáp ứng yêu cầu chúng Do vậy, chuyển đổi sang hệ thống mạng chuyển mạch gói tập trung tránh khỏi mà liệu thay vị trí thoại trở thành nguồn tạo lợi nhuận Cùng với bùng nổ Internet toàn cầu, nhiều khả mạng hƯ míi sÏ dùa trªn giao thøc IP Tuy nhiªn, thoại dịch vụ quan trọng đó, thay đổi dẫn tới yêu cầu truyền thoại chất l-ợng cao qua IP Những lý dÉn tíi sù xt hiƯn cđa m¹ng thÕ hƯ míi: Cải thiện chi phí đầu t- Công nghệ liên quan đến chuyển mạch kênh truyền thống đ-ợc cải tiến chậm trễ chậm triển khai kết hợp với công nghiệp máy tính Các chuyển mạch kênh chiếm phần lớn sở hạ tầng PSTN Tuy nhiªn chóng ch-a thËt sù tèi -u cho mạng truyền số liệu Kết ngày có nhiều dòng l-u l-ợng số liệu mạng PSTN đến mạng Internet xuất giải pháp với định h-ớng số liệu làm trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạch t-ơng lai, tảng dựa công nghệ chuyển mạch gói cho thoại liệu Các giao diện mở lớp mạng cho phép nhà khai thác lựa chọn nhà cung cấp có hiệu cho lớp mạng họ Truyền tải dựa gói cho phép phân bổ băng tần linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích th-ớc cố định cho thoại, nhờ giúp nhà khai thác quản lý mạng dễ dàng hơn, nâng cấp cách hiệu phần mềm nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ thống Xu đổi viễn thông Khác với khía cạnh kỹ thuật, trình giải thể ảnh h-ởng mạnh mẽ đến cách thức hoạt động nhà khai thác viễn thông lớn giới Các luật lệ phủ toàn giới ép buộc nhà khai thác lớn phải mở cửa để công ty tham gia thị tr-ờng cạnh tranh Trên quan điểm chuyển mạch, nhà cung cấp thay phải có khả giành đ-ợc khách hàng địa ph-ơng nhờ đầu t- trực tiếp vào chặng cuối đ-ờng cáp đồng Điều dẫn đến việc gia tăng cạnh tranh Các NGN thực phù hợp để hỗ trợ kiến trúc mạng mô hình đ-ợc luật pháp cho phÐp khai th¸c C¸c ngn doanh thu míi Dù báo cho thấy mức suy giảm trầm trọng doanh thu thoại xuất mức tăng doanh thu đột biến dịch vụ giá trị gia tăng mang lại Kết phần lớn nhà khai thác truyền thống phải tái định mức mô hình kinh doanh họ d-ới ánh sáng dự báo Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1] Công nghệ truy nhập đa dịch vụ, Nhà xuất B-u điện - 08/2001 [2] H-ớng dẫn xây dựng cấu trúc mạng viễn thông (giai đoạn 2006 - 2008 giai đoạn 2009 -2010), Tổng Công ty B-u Viễn thông Việt Nam [3] Lập qui hoạch mẫu cho khu vực phía Bắc đến năm 2010 theo h-ớng NGN, Viện Khoa học kỹ thuật B-u điện - 2004 [4] Tìm hiểu đ-ờng dây thuê bao số xDSL, Nhà xuất B-u ®iƯn - 10/2001 TiÕng Anh [5] G902 Frame recommendation on functional access networks (AN): Architecture and function, access types, management and service node aspects - 11/95 [6] Y2001 Genaral overview of NGN - 12/2004 [7] Y2011 General principles and general reference model for NGN- 2004 [8] Y1231 IP Access Networks - 2000 [9] http://www.siemens.com [10] http://www.alcatel.com ... Ch-ơng 2: Mạng truy nhập NGN Ch-ơng 3: Tính toán thiết lập mạng truy nhập NGN Thành phố Việt Trì Mục tiêu luận văn xây dựng b-ớc thiết lập cấu trúc ph-ơng pháp định cỡ mạng truy nhập NGN vùng l-u l-ợng... với nòng cốt mạng viễn thông Tập đoàn BCVT Việt Nam b-ớc đầu lộ trình chuyển đổi tiến tới NGN Do đề tài luận văn: Thiết kế mạng truy nhập NGN vùng l-u l-ọng nghiên cứu tổng thể mạng NGN tập trung... cỡ mạng truy nhập vùng l-u l-ợng Kết luận văn ph-ơng pháp luận ứng dụng mạng NGN Tập đoàn thời điểm Nội dung Luận văn chia làm ch-ơng nh- sau: Ch-ơng 1: Tổng quan mạng hệ sau - NGN Ch-ơng 2: Mạng