Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Ngọc Quang, D01VT
2
IP Internet Protocol Giao thức mạng
ISDN Intergrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet
ISUP ISDN User Part Phần ứng dụng dành cho người dùng
ISDN
ITU-T International Telecomunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế
IVR Interactive Voice Response Đáp ứng thoại tương tác
IW-F Interworking Function Chức năng liên kết mạng
LDAP Lightweight Directory Access Protocol Giao thức truy nhập danh bạ đơn giản
MAP Mobile Application Path Phần ứng dụng di động
M2UA MTP level 2 User Adaptation Tương thích với người dùng mức 2
MDCX Modify Connection Thay đổi kết nối
MCU Multi-point Control Unit Khối điều khiển đa điểm
MGC-F MGC Function Chức năng MGC
MG-F MG Function Chức năng MG
MLMGI Machine Logique (logical) Media
Gateway Interface
Giao diện cổng truyền thông logic
MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MTP Message Tranfer Part Phần truyền tải bản tin
NAS Network Access Servers Máy chủ truy nhập mạng
NCS Network Call Signalling Mạng báo hiệu cuộc gọi
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới
NSP Network Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng
OSS Operations Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động
PBX Private Branch eXchange Tổng đài nhánh
PCM Pulse Coded Modulation Điều chế xung mã
PDU Protocol Data Unit Khối dữ liệu giao thức
POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ điện thoại đơn giản
PRI Primary Rate Interface Giao diện tốc độ bít cơ sở
PSTN Public Switched Telephony Network Mạng điện thoại công cộng
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
RANAP Radio Access Network Application
Part
Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến
RAS Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa
REL Release Giải phóng
R-F Routing Function Chức năng định tuyến
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Ngọc Quang, D01VT
3
RGW Residential Gateway Cổng thường trú
RSU Remote Subscriber Unit Khối thuê bao xa
RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức giành trước tài nguyên
RTCP Real-Time Transport Protocol Control
Protocol
Giao thức điều khiển truyền tải thời gian
thực
RTP Real-Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực
SCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu
SCP Service Control Point Điểm điều khiển dịch vụ
SCN Switched Circuit Network Mạng sử dụng chuyển mạch kênh
SCTP Stream Control Tranmission Protocol Giao thức điều khiển truyền tải luồng
SG Signalling Gateway Cổng báo hiệu
SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ
SIGTRAN Signalling Transport Truyền tải báo hiệu
SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên
SMC Service Management Centre Trung tâm quản lý dịch vụ
STM Synchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải đồng bộ
STP Signal Tranfer Point Điểm truyền tải báo hiệu
TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian
TGW Trunk Gateway Cổng trung kế
UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin người sử dụng
VoIP Voice over IP Thoại qua IP
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
WDM Warelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng
xDSL x Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu
Nguyễn Ngọc Quang, D01VT
4
LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển của công nghệ viễn thông cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng
dẫn đến sự ra đời cộng nghệ mạng thế hệ mới NGN (Next Generation Network). NGN là
một mạng có kiến trúc đồng nhất, có khả năng hội tụ, tích hợp các công nghệ và dịch vụ
viễn thông tốc độ cao đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu. NGN cho phép các
nhà khai thác viễn thông chi phí đầu tư thấp nhưng có khả năng thu lợi nhuận cao.
Một trong những công nghệ nền tảng của NGN là công nghệ chuyển mạch mềm.
Chuyển mạch mềm là hệ thống phần mềm điều khiển phân tán đảm bảo khả năng điều
khiển cuộc gọi và xử lý báo hiệu trong mạng thế hệ mới. Vì thế việc nghiên cứu chuyển
mạch mềm là hết sức quan trọng và có ý nghĩa. Đặc biệt trong lúc chúng ta cũng đang
trong bước đầu triển khai NGN với nhiều giải pháp của các hãng viễn thông lớn trên thế
giới được đưa ra, việc nghiên cứu các giải pháp đó sẽ giúp chúng ta có thể đưa ra các giải
pháp xây dựng mạng viễn thông phù hợp với điều kiện kinh tế, cơ sở mạng hiện có và nhu
cầu của khách hàng về các dịch vụ mới chất lượng cao ở Việt Nam. Đó cũng là vấn đề và
mục đích mà bản đồ án này hướng tới. Đặc biệt đồ án sẽ đi sâu vào giải pháp triển khai
của hai hãng Alcatel và Siemens, hai giải pháp này hiện đang được nghiên cứu và triển
khai ở Việt Nam.
Trong thời gian qua, được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong khoa
Viễn thông, đặc biệt cô giáo Ths Vũ Thuý Hà cùng các thầy cô trong bộ môn chuyển
mạch em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Tổng quan chuyển mạch mềm và giải pháp của
Các hãng”. Nội dung của đồ án gồm 5 chương.
• Chương1: Tổng quan về mạng thế hệ mới
• Chương 2: Chuyển mạch mềm
• Chương 3: Kiến trúc và các thành phần của chuyển mạch mềm
• Chương 4: Các giao thức trong chuyển mạch mềm
• Chương 5: Giải pháp của Alcatel
• Chương 6: Giải pháp của Siemens
Do đề tài là một lĩnh vực mới, bản thân kiến thức còn nhiều hạn chế nên đề tài
không tránh khỏi nhiều thiếu sót, em mong được sự gói ý và chỉ bảo của các thầy và các
bạn sinh viên để nội dung đồ án được hoàn thiện và phong phú hơn.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu
Nguyễn Ngọc Quang, D01VT
5
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đặc
biệt cô giáo Ths Vũ Thuý Hà cùng các thầy cô trong bộ môn chuyển mạch đã tận tình
giúp đỡ, chỉ bảo giúp em hoàn thành đồ án.
Hà nội ngày 24 tháng 10 năm 2005
Sình viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Quang
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1. Tổng quan về mạng thế hệ mới
Nguyễn Ngọc Quang, D01VT
6
PHẦN I. TỔNG QUAN CHUYỂN MẠCH MỀM
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI
1.1 Định nghĩa
Mạng viễn thông thế hệ mới (NGN - Next Generation Network) đang là xu hướng ở
nhiều nước trên thế giới do các tính chất tiên tiến của nó như hội tụ các loại tín hiệu,
mạng đồng nhất và băng thông rộng. Tại Việt Nam, lĩnh vực viễn thông đang phát triển
mạnh và nhu cầu người dùng về các loại hình dịch vụ mới ngày càng cao, vì vậy việc
nghiên cứu để tiến lên NGN cũng là vấn đề cấp bách.
NGN là mạng hội tụ cả thoại, video và dữ liệu trên cùng một cơ sở hạ tầng dựa trên
nền tảng IP, làm việc trên cả phương tiện truyền thông vô tuyến và hữu tuyến. NGN là sự
tích hợp cấu trúc mạng hiện tại với cấu trúc mạng đa dịch vụ dựa trên cơ sở hạ tầng có
sẵn, với sự hợp nhất các hệ thống quản lý và điều khiển. Các ứng dụng cơ bản bao gồm
thoại, hội nghị truyền hình và nhắn tin hợp nhất như voice mail, email và fax mail, cùng
nhiều dịch vụ tiềm năng khác.
Cho tới hiện 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.
Song vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể nào chính xác cho mạng NGN. Do đó, định
nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết ý nghĩa của mạng thế hệ mới
nhưng là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN.
Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và
công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN ra đời là mạng có cơ sở 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, cố định và di động.
Như vậy, có thể xem NGN là sự tích hợp mạng PSTN dựa trên kỹ thuật TDM và
mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ
vốn có của PSTN đồng thời có thể cung cấp cho mạng IP một lượng lưu lượng dữ liệu
lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN.
Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự
hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. Vấn đề cốt
lõi ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này. Một vấn
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1. Tổng quan về mạng thế hệ mới
Nguyễn Ngọc Quang, D01VT
7
đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một khối lượng lớn dịch
vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện, phần lớn trong số đó không được dự
tính khi xây dựng các hệ thống mạng hiện nay.
1.2 Động cơ xuất hiện mạng thế hệ mới
Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàm số mũ của nhu cầu truyền dẫn dữ liệu
và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng trưởng Internet mạnh mẽ. Các hệ thống mạng
công cộng hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại, truyền dữ
liệu thông tin và video đã được vận chuyển trên các mạng chồng lấn, tách rời được triển
khai để đáp ứng những yêu cầu của chúng. Do vậy, một sự chuyển đổi sang hệ thống
mạng chuyển mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi khi mà dữ liệu thay thế vị trí của
thoại và trở thành nguồn tạo ra lợi nhuận chính. Cùng với sự bùng nổ Internet trên toàn
cầu, rất nhiều khả năng mạng thế hệ mới sẽ dựa trên giao thức IP. Tuy nhiên, thoại vẫn là
một dịch vụ quan trọng và do đó, những thay đổi này dẫn tới yêu cầu truyền thoại chất
lượng cao qua IP.
Những lý do chính dẫn tới sự xuất hiện của mạng thế hệ mới :
• Cải thiện chi phí đầu tư
Công nghệ căn bản liên quan đến chuyển mạch kênh truyền thống được cải tiến
chậm trễ và chậm triển khai kết hợp với nền công nghiệp máy tính. Các chuyển mạch
kênh này hiện đang chiếm phần lớn trong cơ sở hạ tầng PSTN. Tuy nhiên chúng chưa thật
sự tối ưu cho mạng truyền số liệu. Kết quả là ngày càng có nhiều dòng lưu lượng số liệu
trên mạng PSTN đến mạng Internet và sẽ xuất hiện một giải pháp với định hướng số liệu
làm trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạch tương lai, nền tảng dựa trên công nghệ
chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu.
Các giao diện mở tại từng lớp mạng cho phép nhà khai thác lựa chọn nhà cung cấp
có hiệu quả nhất cho từng lớp mạng của họ. Truyền tải dựa trên gói cho phép phân bổ
băng tần linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích thước cố định cho thoại, nhờ đó
giúp các nhà khai thác quản lý mạng dễ dàng hơn, nâng cấp một cách hiệu quả phần mềm
trong các nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ thống.
• Xu thế đổi mới viễn thông
Khác với khía cạnh kỹ thuật, quá trình giải thể đang ảnh hưởng mạnh mẽ đến cách
thức hoạt động của các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới. Xuyên suốt quá trình
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1. Tổng quan về mạng thế hệ mới
Nguyễn Ngọc Quang, D01VT
8
được gọi là “mạch vòng nội hạt không trọn gói”, các luật lệ của chính phủ trên toàn thế
giới đã ép buộc các nhà khai thác lớn phải mở cửa để các công ty mới tham gia thị trường
cạnh tranh. Trên quan điểm chuyển mạch, các nhà cung cấp thay thế phải có khả năng
giành được khách hàng địa phương nhờ đầu tư trực tiếp vào “những dặm cuối cùng” của
đường cáp đồng. Điều này dẫn đến việc gia tăng cạnh tranh. Các NGN thực sự phù hợp
để hỗ trợ kiến trúc mạng và các mô hình được luật pháp cho phép khai thác.
• Các nguồn doanh thu mới
Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm trọng của doanh thu thoại và xuất hiện
mức tăng doanh thu đột biến do các dịch vụ giá trị gia tăng mang lại. Kết quả là phần lớn
các nhà khai thác truyền thống sẽ phải tái định mức mô hình kinh doanh của họ dưới ánh
sáng của các dự báo này. Cùng lúc đó, các nhà khai thác mới sẽ tìm kiếm mô hình kinh
doanh mới cho phép họ nắm lấy thị phần, mang lại lợi nhuận cao hơn trên thị trường viễn
thông.
Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với các dịch vụ
của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video.
1.3 Đặc điểm của NGN
• Sử dụng cộng nghệ chuyển mạch mềm (Softswitch) thay thế các thiết bị
chuyển mạch phần cứng (Hardware) cồng kềnh. Các mạng của từng dịch vụ
riêng rẽ được kết nối với nhau thông qua sự điều khiển của một thiết bị tổng đài
duy nhất, thiết bị tổng đài này dựa trên công nghệ Softswitch được ví như “trái
tim” của NGN.
• Mạng hội tụ thoại và dữ liệu, cố định và di động. Các loại tín hiệu được
truyền tải theo kỹ thuật chuyển mạch gói, xu hướng sắp tới đang tiến lên sử
dụng mạng IP với kỹ thuật QoS như MPLS.
• Mạng băng thông rộng cung cấp đa dịch vụ: mạng truyền dẫn quang với
công nghệ WDM (Wavelength Division Multiplexing) hay DWDM (Dense
Wavelength Division Multiplexing).
1.4 Cấu trúc NGN
Cấu trúc NGN bao gồm 5 lớp chức năng:
• Lớp truy nhập dịch vụ (service access layer)
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1. Tổng quan về mạng thế hệ mới
Nguyễn Ngọc Quang, D01VT
9
• Lớp truyền tải dịch vụ (service transport/core layer)
• Lớp điều khiển (control layer)
• Lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service layer)
• Lớp quản lý (management layer)
Hình 1.1: Cấu trúc lớp mạng của NGN
Lớp truy nhập dịch vụ: Bao gồm các thiết bị truy nhập cung cấp các kết nối với
các thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, hoặc cáp
quang, hoặc thông qua môi trường vô tuyến (thông tin di động, vệ tinh, truy nhập
vô tuyến cố định …)
Lớp truyền tải dịch vụ: Bao gồm các nút chuyển mạch (AMT+IP) và các hệ
thống truyền dẫn (SDH, WDM), thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến
cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của thiết bị điều
khiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển. Hiện nay đang còn nhiều tranh cãi khi sử
dụng ATM hay MPLS cho lớp truyền tải này.
Lớp điều khiển: Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển nối cuộc gọi
giữa các thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị chuyển mạch (AMT+IP)
của lớp truyền tải và các thiết bị truy nhập của lớp truy nhập. Lớp điều khiển có
chức năng kết nối cuộc gọi thuê bao với lớp ứng dụng/dịch vụ. Các chức năng
như quản lý, chăm sóc khách hàng, tính cước cũng được tích hợp trong lớp điều
khiển.
Lớp ứng dụng/dịch vụ
Lớp điều khiển
Lớp chuyển tải dịch vụ
vụ
Lớp truy nhập dịch vụ
Thiết bị đầu cuối
Giao tiếp chuẩn
Giao tiếp chuẩn
Thành phần
NGN
Thành phần
có liên quan
đến NGN
Mạng lõi
L
ớ
p qu
ả
n lý
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1. Tổng quan về mạng thế hệ mới
Nguyễn Ngọc Quang, D01VT
10
Lớp ứng dụng/dịch vụ: Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch
vụ như dịch vụ mạng thông minh IN (Intelligent Network), trả tiền trước, dịch vụ
giá trị gia tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển… 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 nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng
dụng và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng. Trong môi trường phát
triển cạnh tranh sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp này.
Lớp quản lý: Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên. Các chức năng quản lý
được chú trọng là: quản lý mạng, quản lý dịch vụ, quản lý kinh doanh
1.5 Các thành phần của NGN
Mối tương quan giữa cấu trúc phân lớp chức năng và các thành phần chính của
NGN được mô tả trong hình 1.2.
Hình 1.2: Cấu trúc phân lớp và các thành phần chính trong NGN
Theo hình 1.2 ta nhận thấy, các thiết bị đầu cuối kết nối đến mạng truy nhập (Access
Network), sau đó kết nối đến các cổng truyền thông (Media Gateway) nằm ở biên của
mạng trục. Thiết bị quan trọng nhất của NGN là Softswitch nằm ở tâm của mạng trục
(hay còn gọi là mạng lõi). Softswitch điều khiển các chức năng chuyển mạch và định
Lớp ứng dụng / dịch vụ
Lớp điều khiển
Lớp chuyển mạch
Thiết bị chuyển mạch mềm
Mạng truy cập N/M
Thiết bị đầu cuối
AGW WGW
TGW
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1. Tổng quan về mạng thế hệ mới
Nguyễn Ngọc Quang, D01VT
11
tuyến qua các giao thức. Hình 1.3 liệt kê chi tiết các thành phần NGN cùng với các đặc
điểm kết nối của nó đến mạng công cộng (PSTN).
Hình 1.3: Các thành phần chính trong NGN
Mô tả hoạt động của các thành phần
Thiết bị Softswitch
Thiết bị softswitch là thiết bị đầu não trong mạng NGN. Nó làm nhiệm vụ điều
khiển cuộc gọi, báo hiệu và các tính năng để tạo một cuộc gọi trong mạng NGN hoặc
xuyên qua nhiều mạng khác (ví dụ PSTN, ISDN). Softswitch còn được gọi là Call Agent
(vì chức năng điều khiển cuộc gọi của nó) hoặc Media Gateway Controller - MGC (vì
chức năng điều khiển cổng truyền thông Media Gateway).
Thiết bị Softswtich có khả năng tương tác với mạng PSTN thông qua các cổng báo
hiệu (Signalling Gateway) và cổng truyền thông (Media Gateway). Softswitch điều khiển
cuộc gọi thông qua các báo hiệu, có hai loại chính:
• Ngang hàng (peer-to-peer): giao thức giữa Softswitch và Softswitch, giao
thức sử dụng là BICC hay SIP.
• Điều khiển truyền thông: giao tiếp giữa Softswitch và Gateway, giao thức sử
dụng là MGCP hay Megaco/H.248.
Cổng truyền thông
Cổng
báo hiệu
PSTN
IP/XX
Network
Mạng thông minh
Máy chủ ứng dụng
Cổng truy nhập
Cổng truy nhập
Cổng truyền
thông
Cổng truy
nhập
H.248
H.248
H.248
H.248
Điều khiển
truyền thông
PBX
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét