Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu Công nghệ Mạng Thế Hệ Sau (NGN) - Nguyễn Đức Toàn

Luận văn Mạng thế hệ sau (NGN) phân tích tổng quan xu hướng, cấu trúc, giao thức và các giải pháp thực tiễn. Tài liệu hữu ích cho ngành viễn thông.

• Tác giả: Nguyên Đức Toàn
• Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Kim Khánh
• Trường học: Bộ Giáo dục và Đào tạo
• Chuyên ngành: Xử Lý Thông Tin Và Truyền Thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Công Nghệ Mạng Thế Hệ Sau - Next Generation Network: Tổng Quan & Giải Pháp
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2004
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và Định nghĩa Mạng Thế Hệ Sau NGN

Mạng Thế Hệ Sau (Next Generation Network - NGN) là một công nghệ mạng viễn thông hiện đại, dựa trên nền tảng chuyển mạch gói để cung cấp các dịch vụ đa dạng trên một mạng duy nhất. NGN đại diện cho sự hội tụ giữa công nghệ thông tin và viễn thông, cho phép tích hợp dịch vụ thoại, dữ liệu và video một cách linh hoạt và hiệu quả. Xu hướng phát triển mạng NGN đã trở thành tiêu chuẩn quốc tế, được các hãng cung cấp thiết bị nổi tiếng như Cisco, Siemens, Alcatel và Nortel xây dựng và chuẩn hoá. Việc triển khai công nghệ NGN cho phép các nhà cung cấp dịch vụ đáp ứng nhanh chóng nhu cầu của người dùng, tối ưu hóa chi phí vận hành và mở rộng các dịch vụ mới trên một hạ tầng thống nhất.

1.1. Định nghĩa Mạng NGN

Mạng Thế Hệ Sau là hạ tầng thông tin duy nhất sử dụng công nghệ chuyển mạch gói để triển khai các dịch vụ đa dạng. Nó hội tụ giữa thoại và dữ liệu, giữa mạng cố định và di động trên một nền tảng thống nhất. NGN cung cấp khả năng linh hoạt cao trong việc đáp ứng mọi loại hình dịch vụ viễn thông.

1.2. Đặc điểm Chính của NGN

Công nghệ NGN có các đặc điểm nổi bật: tích hợp dịch vụ trên một mạng duy nhất, chuyển mạch gói hiệu quả, triển khai dịch vụ nhanh chóng, linh hoạt trong cấu hình, và tối ưu hóa chi phí. Nó cho phép hội tụ công nghệ IP và ATM, tạo nên một giải pháp toàn diện cho mạng viễn thông hiện đại.

II. Cấu Trúc và Các Phần Tử trong Mạng NGN

Cấu trúc mạng NGN được thiết kế theo mô hình tham chiếu OSI và mô hình phân lớp NGN để đảm bảo tính linh hoạt và khả năng mở rộng. Các phần tử chính trong mạng NGN bao gồm tầng truy nhập, tầng vận chuyển và tầng điều khiển, mỗi tầng thực hiện những chức năng riêng biệt nhưng phối hợp chặt chẽ. Mô hình cấu trúc phân lớp cho phép các dịch vụ khác nhau được triển khai một cách độc lập, giảm sự phức tạp của hệ thống. Các giao thức điều khiển trong NGN như SIP (Session Initiation Protocol) và MGCP (Media Gateway Control Protocol) đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý các phiên làm việc. Việc phân tách rõ ràng giữa các tầng giúp mạng NGN dễ dàng mở rộng và nâng cấp mà không ảnh hưởng đến các dịch vụ hiện có.

2.1. Tầng Truy Nhập và Vận Chuyển

Tầng truy nhập cung cấp kết nối trực tiếp từ người dùng đến mạng NGN qua các công nghệ như xDSL, FTTx, và wireless. Tầng vận chuyển là nền tảng truyền dữ liệu sử dụng công nghệ MPLS để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) và hiệu quả truyền tải. Tầng điều khiển quản lý các phiên làm việc và cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng.

2.2. Công Nghệ MPLS trong NGN

MPLS (Multiprotocol Label Switching) là công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức hội tụ ưu điểm của IP và ATM. Nó sử dụng nhãn (label) để định tuyến các gói dữ liệu một cách hiệu quả, cải thiện hiệu năng mạng và cho phép điều khiển luồng lưu lượng chính xác trong mạng NGN.

III. Các Mô Hình NGN của Các Tổ Chức Quốc Tế

Các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế như ITU (International Telecommunication Union), IETF (Internet Engineering Task Force) và các nhà cung cấp thiết bị hàng đầu đã xây dựng các mô hình NGN khác nhau để hướng dẫn triển khai. Mô hình NGN của ITU tập trung vào kiến trúc lớp và định nghĩa các chức năng cốt lõi. Mô hình của Cisco, Alcatel, Siemens và Nortel thể hiện các cách tiếp cận thương mại với tập trung vào tính khả thi và khả năng triển khai nhanh chóng. IETF hướng dẫn các giao thức và chuẩn mở cho công nghệ NGN. Mô hình MST (Multiservice Switch) là một ví dụ của nền tảng thiết bị cho phép tích hợp các dịch vụ khác nhau. Việc nghiên cứu các mô hình này giúp các nhà cung cấp dịch vụ hiểu rõ hơn về xu hướng phát triển và lựa chọn giải pháp NGN phù hợp với nhu cầu cụ thể.

3.1. Mô Hình ITU và IETF

Mô hình ITU cung cấp kiến trúc tham chiếu toàn diện cho mạng NGN với các tầng chức năng rõ ràng. IETF tập trung vào việc phát triển các giao thức mở như SIP và RTP cho các ứng dụng thời gian thực trong NGN, đảm bảo tính linh hoạt và khả năng tương tác giữa các hệ thống.

3.2. Mô Hình của Các Nhà Cung Cấp Thiết Bị

Cisco, Alcatel, Siemens và Nortel đề xuất các mô hình NGN riêng dựa trên kinh nghiệm thực tế và công nghệ độc quyền. Các mô hình này thường tích hợp sâu các dịch vụ giá trị gia tăng và tối ưu hóa cho hiệu suất cao, cung cấp giải pháp toàn bộ từ thiết bị đến phần mềm quản lý.

IV. Giải Pháp NGN cho Mạng Viễn Thông Việt Nam

Việt Nam, với tư cách là một quốc gia tham gia mạng viễn thông toàn cầu, không thể nằm ngoài xu hướng phát triển công nghệ NGN. Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Việt Nam, đặc biệt là VNPT (Viện Viễn Thông Quốc Gia) và VTN (Công ty Viễn Thông Liên Tỉnh), đang triển khai các mô hình mạng NGN để cấp nhật hạ tầng mạng. Bưu điện Hà Nội là một trong những đơn vị tiên phong trong việc nghiên cứu và xây dựng giải pháp NGN cho mạng viễn thông Việt Nam. Việc đánh giá thực trạng mạng hiện có và xây dựng mô hình NGN mới là cần thiết để tối ưu hóa hiệu quả mạng, giảm chi phí vận hành và mở rộng các dịch vụ giá trị gia tăng. Quản lý mạng và theo dõi lưu lượng là các nhiệm vụ quan trọng để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) và hiệu suất tối ưu.

4.1. Triển Khai NGN tại VNPT và VTN

VNPT và VTN đang triển khai các mô hình mạng NGN hiện đại để hội tụ các dịch vụ viễn thông và đáp ứng nhu cầu gia tăng của người dùng. Các giải pháp này tập trung vào tối ưu hóa hạ tầng mạng, giảm chi phí vận hành và cung cấp các dịch vụ mới như VoIP, IPTV và dịch vụ di động.

4.2. Quản Lý Mạng và Giải Pháp cho Bưu Điện Hà Nội

Bưu điện Hà Nội cần xây dựng mô hình quản lý mạng tiên tiến dựa trên công nghệ NGN để theo dõi lưu lượng một cách chi tiết. Việc sử dụng cơ sở dữ liệu hiện đại và các công cụ phân tích giúp quản lý mạng hiệu quả hơn, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ và tối ưu hóa tài nguyên mạng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Xu hướng phát triển công nghệ viễn thông và các dịch vụ viễn thông, Chương này trình bày lĩnh hình phát triển mạnh mẽ của công ngi mạng trên toàn thế giối cũng như nhu cầu sứ đựng các địch vụ trên mạng ngày càng gia tăng, của người dân. Giải pháp và cấu trúc NON của một số nhà cung cấp và các tổ chức quốc tế. Chương này giới thiệu một số mô hình mạng NGN của các nhà cung cấu thiết bị nổi tiếng trên thế giới cũng như của gác tổ chức tiêu chuẩn quốc lế. Chương này là chương tiên để cho chương 3 trong việc xay dựng mạng NGN.

Chương 3 Mạng thể hệ sau (Next Generation Network). Chương này giới thiệu chỉ tiết vẻ mạng NGN như: mô hình phản lớp của NƠN, các phần tử trong mạng NGN và nhiệm vụ của chúng, các giao thức điều khiển trong mạng NGN. Và đặc biệt là nghiên cứu vẻ một công nghệ truyền tải mới dùng trong mạng NGN là công nghệ chuyển mạch nhấn đa giao thức MPL. Các cơ chế dũng MPI.S để phối hợp hoạt động khi truyền tải các gối tin IP hay truyền tải ATM qua MPLS.

Day chính là công nghệ hội tụ tru nhược điểm của cả hai công nghệ đang sử dụng rộng rãi hiện nay là IP và A'EM. Quản lý mạng và giới thiệu mô hình NGN của VNPT. Chương này giới thiệu qua mô hình quản lý mạng viễn thông của TU. Giới thiệu mô hình mạng NGN của Việt Nam co Công ty viễn thông sn lỉnh (VTN) đang triển khai.

Chương này cũng piổi thiệu một chương trình đo 1 cải đặt trong quá trình nphiên cứu mạng NGN của VTN. Mục đích của chương trình là thống kế lại lưu lượng của hệ thống và xuất kết quả ra đưới dạng file cở sở đữ liệu foxpro để lưu trữ nhằm mục đích quản Lý được lưu lượng của mạng mội cách dé dàng hơn Chương 5. Xây dựng giải pháp cho mạng Bưu điện Hà Nội. Chương này đánh giá thực trạng mạng hiện có và xây dựng thử mô hảnh cho giải pháp mạng thế hệ sau của Bưu điện Hả Nội.

Phan ket luận nêu những kết quả quan trọng của đề tài và để xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo. Nhân dây tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc dến thay pido 15, Nguyễn Kim Khánh, người đã dịnh hướng cũng như tận tình giúp đỡ lôi trong quá trình làm và hoàn thank ban luận văn nầy. Tôi cững xin cảm ơn các bạn bè của tôi đang công tác tại Viện khoa học kỹ thuật Tâưu điện, Công ty viễn thông liên tỉnh đã giúp đỡ về tài liệu tham khảo trong quá trình làm luận văn. MỤC LỤC MỤC LỤC.

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNI VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG. 12 Xu hướng phát triển công nghệ viễn.1 Công nghệ truyền dẫn.2 Cong nghệ chuyển mạch .1 Công nghệ ATM. 1 Cảng nghệ mạng truy nhậ 1.1 Mạng truy nhập quang.2 Mạng truy nhập võ tuyến.3 Các phương thức truy nhập cáp đồng 1.4 Xu hướng phát triển mạng truy nhập băng rộng 1.5 Truy nhập riêng biệt cho bãng rộng .6 Hệ thống truy nhập kiểu ghép kênh 1.7 Truy nhập m CHƯƠNG 2. GIẢI PHÁP VÀ € VÀ CÁC 10 CHÚC QUỐC LE.1 Mé hình NGN của Alcafe 3.2 Mê hình của CISCO.3 Mô bình NGN của Eric 2.4M6 hinh mang NGN 2.5 M6 binh cia ITU 2.6 Một số hướng nghiên cứu ciia IETF.7 Mô hình của MST.9 Nhận xét CHƯƠNG 3.

MẠNG THỂ HỆ SAU (NEXT GENERA TION NETWORK), 3.1 Dịnh nghĩa NGN.2 Câu trúc mạng NGN.1 Mô hình tham chiếu OSI.2 Mô hình cấu trức phán lớp NGN 3.3 Các phần tử trong mạng NGN.1 Cấu trắc mang NGN (theo MSL Các phần tử trong mạng NGN 3.1 Media Gatewa› DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIET TAT Viếttất Tiéng Anh [Tiéng Viet ADSL ASYMMETRIC DIGITAL lĐường thuê bao số không SUBSCRIBER LINE lồi xứng ATM ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE|Ché dé tuyén tai khong đồng bô ATM-LSR ATM-LABEL SVMTCH ROUTER Router chuyên mạch nhãn ATM BGP BORDER GATEWAY PROTOCOL (Gian thức cổng biên BHCA BUSY HOUR CALL ATTEMPT (Cac cudc gọi thứ trong giữ |cao điểm BICC BEARER INDEPENDENT CALL Giao thức điều khiến cuộc CONTROL PROTOCOL lgọi độc lập tải tin CDMA CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS [Đa truy cập phân chia theo mã CRLDP CONSTRAIN-BASED LDP |Qưỡng bức dựa trên LDP. DSS1 DIGITAL SIGNALLING SYSTEM No1_|Hé thông báo hiệu số số 1 ETSI EROPEAN TELECOMMUNICATION_ Viện tiêu chuén Chau au STANDARD INSTITUTE FEC FORWARDING EQUIVALENCE INhém chuyén tiép tuong CLASSES: lđương FR FRAME RELAY lGhuyễn tiếp khung HDSL HIGH BIT RATE SUBSCRIBER LINE [Duéng thué bao tốc độ ao IEEE INSTITUTE OF ELECTRICAL AND \Vién cac nha kf thuật điện ELECTRONICS ENGINEERS: à điện tử IETF INTERNET ENGINEERING TASK |Tỗ chức quốc tế cho kỹ FORGE fthuat internet IP. INTERNET PROTOCOL [Giao thúc internet ISDN INTEGRATED SERVICE DIGITAL lạng số liên kết đa dịch vụ NETWORK isP INTERNET SERVICE PROVIDER Nhà cung cắp dịch vu internet iSUP ISDN USER PART Phan ngu@i su dung ISDN Tu INTERNATIONAL Hiệp hội viễn thông quốc tế TELECOMMUNICATION UNION ITU-T INTERNATIONAL, Hiệp hội viễn thông quốc †ê| TELECOMMUNICATION UNION- TELECOMMUNICATION LC-ATM LABEL CONTROLLED ATM Giao diện ATM diéu khién Inno nhan LDP LABEL DISTRIBUTION PROTOCOL __|Giao thức phân phối nhãn LEC LOCAL EXCHANGE CARRIER |Céng ty chuyén mach néi hat LFIB LABEL FORWARDING Cơ sở thông tin chuyến INFORMATION BASE ip nhan MỤC LỤC MỤC LỤC. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNI VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG.

12 Xu hướng phát triển công nghệ viễn.1 Công nghệ truyền dẫn.2 Cong nghệ chuyển mạch .1 Công nghệ ATM. 1 Cảng nghệ mạng truy nhậ 1.1 Mạng truy nhập quang.2 Mạng truy nhập võ tuyến.3 Các phương thức truy nhập cáp đồng 1.4 Xu hướng phát triển mạng truy nhập băng rộng 1.5 Truy nhập riêng biệt cho bãng rộng .6 Hệ thống truy nhập kiểu ghép kênh 1.7 Truy nhập m CHƯƠNG 2. GIẢI PHÁP VÀ € VÀ CÁC 10 CHÚC QUỐC LE.1 Mé hình NGN của Alcafe 3.2 Mê hình của CISCO.3 Mô bình NGN của Eric 2.4M6 hinh mang NGN 2.5 M6 binh cia ITU 2.6 Một số hướng nghiên cứu ciia IETF.7 Mô hình của MST.9 Nhận xét CHƯƠNG 3. MẠNG THỂ HỆ SAU (NEXT GENERA TION NETWORK), 3.1 Dịnh nghĩa NGN.2 Câu trúc mạng NGN.1 Mô hình tham chiếu OSI.2 Mô hình cấu trức phán lớp NGN 3.3 Các phần tử trong mạng NGN.1 Cấu trắc mang NGN (theo MSL Các phần tử trong mạng NGN 3.3 Mang ADS 5,2 Những hạn chế của cấu lãnh hiệu 1 77 3.1 Cing nhác trong phán bổ bảng thôn; 77 3.2 Khó khăn cho tổ hợp, quản lý mạn 78 3.3 Khả năng cung cấp dịch vụ kém.3 Xây dựng mô hình .4 GIẢI pháp cho mạng truy nhập 5.1 Giải pháp tách riêng các mạng xương sống, cho thoại và dữ li: lải pháp truy nhập đa dịch vụ cho mạng xương sống NGN.

TÀIT TRU THAM KHẢO. KHUON DANG, NOI DUNG CUA FILE CHỮA DỮ LIỆU Lou LƯỢNG CÂN XỬ LÝ. DOAN CHƯƠNG TRÌNH THỐNG KÊ IUU TUỢNG -9- VC VIRTUAL CIRCUIT IDENTIFIER |frường nhận dạng kênh ko VPI VIRTUAL PATH IDENTIFIER [Trường nhận dạng đường. VPN VIRTUAL PRIVATE NETWORK IMạng riêng ảo WDM WAVE DIVISION MULTIPLEXING (Ghép kénh phan chia theo Ibước sóng WDMA WAVE DIVISION MULTIPLE ACCESS Đa truy cập phân chia theo.

lbưởc sóng 5.3 Mang ADS 5,2 Những hạn chế của cấu lãnh hiệu 1 77 3.1 Cing nhác trong phán bổ bảng thôn; 77 3.2 Khó khăn cho tổ hợp, quản lý mạn 78 3.3 Khả năng cung cấp dịch vụ kém.3 Xây dựng mô hình .4 GIẢI pháp cho mạng truy nhập 5.1 Giải pháp tách riêng các mạng xương sống, cho thoại và dữ li: lải pháp truy nhập đa dịch vụ cho mạng xương sống NGN. TÀIT TRU THAM KHẢO. KHUON DANG, NOI DUNG CUA FILE CHỮA DỮ LIỆU Lou LƯỢNG CÂN XỬ LÝ. DOAN CHƯƠNG TRÌNH THỐNG KÊ IUU TUỢNG -9- VC VIRTUAL CIRCUIT IDENTIFIER |frường nhận dạng kênh ko VPI VIRTUAL PATH IDENTIFIER [Trường nhận dạng đường.

VPN VIRTUAL PRIVATE NETWORK IMạng riêng ảo WDM WAVE DIVISION MULTIPLEXING (Ghép kénh phan chia theo Ibước sóng WDMA WAVE DIVISION MULTIPLE ACCESS Đa truy cập phân chia theo. lbưởc sóng -9- VC VIRTUAL CIRCUIT IDENTIFIER |frường nhận dạng kênh ko VPI VIRTUAL PATH IDENTIFIER [Trường nhận dạng đường. VPN VIRTUAL PRIVATE NETWORK IMạng riêng ảo WDM WAVE DIVISION MULTIPLEXING (Ghép kénh phan chia theo Ibước sóng WDMA WAVE DIVISION MULTIPLE ACCESS Đa truy cập phân chia theo. lbưởc sóng LIB LABEL INFORMATION BASE |Cø sở thông tin nhãn LSP.

LABEL SWITCHING PATH [Dweng chuyen mach nhan LSR LABEL SWITCH ROUTER Bộ định tuyển chuyển Imạch nhãn MEGACO MEDIA GATEWAY CONTROL Giao thức điều khiển công hit bị MG MEDIA GATEWAY Công chuyên đổi phương lên MGC MEDIA GATEWAY CONTROLLER Thiét bi diéu khien MG MGCP MEDIA GATEWAY CONTROL Giao thức điều khiến công PROTOCOL hiết bị MPLS MULTI PROTOCOL LABEL Chuyên mạch nhãn da SWITCHING giao thre MSF MULTISERVICE SWITCH FORUM Diễn đản chuyển mach Inhan da dich vu NGN NEXT GENERATION NETWORK Mang thé hé sau N-ISDN NARROW BAND-ISDN IMang ISDN bang hep QSFP OPEN SHORTEST PATH FIRST (Giao thức định tuyến mở đường ngắn nhất đầu tiên osi OPEN SYSTEMS Mô hình liên kết các hệ INTERCONNECTION thống mở PDU PROTOCOL DATA UNIT Khai dữ liệu giao thức POST PLAIN OLD TELEPHONE SERVICE __ Dịch vụ điện thoại đơn giản| PPP. POINT TO POINT PROTOCOL Giao thức điểm - điểm PSTN PUBLIC SWITCH TELEPHONE Mang điện thoại chuyên NETWORK mach công công RADIUS REMOTE AUTHENTICATION DIAL IN |Dịch vụ xác thực ưser quay USER SERVICE iso ty xa RAS REMOTE ACCESS SERVER Máy chủ truy nhập †ừ xa RESV RESERVATION |Dành trước RIP. ROUTING INFORMATION Giao thức thông tin định PROTOCOL uyên RSVP RESOURCE RESERVATION lGian thức giành trước tài PROTOCOL nguyên (hỗ trợ QoS) SDH SYNCHRONOUS DIGITAL Phân cấp số đồng bộ HIERARCHY SIP. SESSION INITIAL PROTOCOL Giao thức khới tạo phiên SIGTRAN SIGNALLING TRANSPORT TTruyén tai bao hiéu Ss7 SIGNALLING SYSTEM No? Hệ thông bác hiệu số 7 STM SYNCHRONOUS TRANSFER MODE.

Chế độ truyền tai đồng bộ SVC SWITCHED VIRTUAL CIRCUIT IKXênh ảo có chuyên mạch TCP TRANSPORT CONTROL PROTOCOL |Giao thức điều khiển ruyễn tái TMN TELECOMMUNICATIONS IMang quan ly viễn thông MANAGEMENT NET WORK UDP USER DATA PROTOCOL Giao thức dữ liệu người sử! dung vc VIRTUAL CIRCUIT IKénh ao DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIET TAT Viếttất Tiéng Anh [Tiéng Viet ADSL ASYMMETRIC DIGITAL lĐường thuê bao số không SUBSCRIBER LINE lồi xứng ATM ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE|Ché dé tuyén tai khong đồng bô ATM-LSR ATM-LABEL SVMTCH ROUTER Router chuyên mạch nhãn ATM BGP BORDER GATEWAY PROTOCOL (Gian thức cổng biên BHCA BUSY HOUR CALL ATTEMPT (Cac cudc gọi thứ trong giữ |cao điểm BICC BEARER INDEPENDENT CALL Giao thức điều khiến cuộc CONTROL PROTOCOL lgọi độc lập tải tin CDMA CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS [Đa truy cập phân chia theo mã CRLDP CONSTRAIN-BASED LDP |Qưỡng bức dựa trên LDP.