MỞ ĐẦU Ngày nay xu hƣớng chuyển mạng viễn thông dần sang mạng thế hệ mới NGN ( Next Generation Network) ngày càng rõ nét. Mạng NGN, dựa trên công nghệ chuyển mạch gói tập trung là mạng có khả năng đáp ứng đƣợc đòi hỏi của nhu cầu truyền dẫn dữ liệu và các dịch vụ dữ liệu đang phát triển với tốc độ hàm số mũ do kết quả của sự tăng trƣởng Internet mạnh mẽ. Đối với các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, mạng NGN với giao diện mở cho phép nhà khai thác lựa chọn thay đổi dễ dàng nhà cung cấp dịch vụ trong từng lớp mạng sao cho hiệu quả nhất và phân bố sử dụng linh hoạt tài nguyên trong mạng, dẫn đến việc có thể khai thác quản lý mạng dễ dàng hơn, nâng cấp một cách hiệu quả các phần mềm trong các nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ thống. Một ƣu điểm lớn khác của mạng NGN là khả năng cung cấp các dịch vụ rất phong phú đa dạng.
Theo dự báo, nhu cầu viễn thông hiện nay về thoại truyền thống sẽ suy giảm trong khi xuất hiện nhu cầu đột biến các dịch vụ giá trị gia tăng. Mạng NGN cho phép khách hàng sử dụng đƣợc nhiều dịch vụ phong phú hơn, thuận tiện hơn, đồng thời đem lại nguồn doanh thu mới cho các nhà cung cấp dịch vụ thông qua các ứng dụng đa dạng tích hợp với các dịch vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video. Do nhu cầu cấp thiết của việc phát triển mạng NGN, việc nghiên cứu đánh giá chất lƣợng mạng NGN càng đƣợc coi trọng. Chất lƣợng của mạng đƣờng trục, nơi truyền tải một phần lớn lƣu lƣợng của mạng, là thành phần đóng vai trò là “ xƣơng sống” trong mạng NGN cần phải đƣợc nghiên cứu đánh giá kỹ lƣỡng để đảm bảo cho chất lƣợng các dịch vụ cung cấp tới ngƣời sử dụng đạt yêu cầu.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Trong khuôn khổ đề tài này, nội dung chính tập trung vào việc Nghiên cứu các chỉ tiêu mạng lõi dựa trên công nghệ IP trong mạng NGN và phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng của mạng lõi IP. Luận văn bao gồm 4 chƣơng: Chƣơng 1 trình bày về lý thuyết mạng NGN và mô hình mạng NGN của Tổng Công ty Bƣu Chính Viễn thông VNPT; Chƣơng 2 trình bày về các tiêu chuẩn trong mạng lõi IP; Chƣơng 3 trình bày về các lớp chất lƣợng dịch vụ và các ứng dụng của chúng; Chƣơng 4 trình bày về các phƣơng pháp đo kiểm và đánh giá chất lƣợng mạng lõi IP. Đề tài với trọng tâm nghiên cứu đánh giá chất lƣợng mạng lõi IP, đƣa ra một số kết quả đạt đƣợc bao gồm việc xây dựng các phƣơng pháp đánh giá, các cấu hình đo, các chỉ tiêu thông số kỹ thuật cần đo và giá trị các thông số cần phải đƣợc đáp ứng trong các trƣờng hợp cụ thể của mạng lõi IP. Hƣớng nghiên cứu tiếp theo sẽ mở rộng đánh giá chất lƣợng dịch vụ thông qua nghiên cứu và đo lƣờng các chỉ tiêu chất lƣợng khác cũng có ảnh hƣởng tới chất lƣợng dịch vụ, tới độ sẵn sàng và khả năng cung cấp dịch vụ.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN 1.1 MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN 1.1 Khái niệm về mạng thế hệ mới NGN Dựa trên các cơ sở về khả năng cung cấp dịch vụ, đặc tính kỹ thuật, cấu trúc hạ tầng, mạng viễn thông thế hệ mới NGN ( Next Generation Network ) có nhiều tên gọi khác nhau nhƣ: - Mạng đa dịch vụ ( cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau). - Mạng hội tụ ( hỗ trợ cho cả lƣu lƣợng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ). - Mạng phân phối ( phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng). - Mạng nhiều lớp ( mạng đƣợc phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất nhƣ trong mạng TDM).
Mặc dù các tổ chức viễn thông lớn của quốc tế và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông lớn trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lƣợc phát triển NGN nhƣng vẫn chƣa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho NGN. Một cách tổng quát, có thể hiểu là: NGN là mạng viễn thông được phân chia thành các lớp có cấu trúc và các tính năng tạo cho nhà vận hành mạng và nhà cung cấp dịch vụ một hạ tầng mà trên đó có thể triển khai và quản lý các dịch vụ tiên tiến. [1] Sự phát triển mạnh mẽ của lƣu lƣợng thông tin cùng các nhu cầu về dịch vụ, đã làm cho mạng viễn thông hiện tại, đƣợc thiết kế chủ yếu cho khai thác dịch vụ thoại bộc lộ nhiều nhƣợc điểm nhƣ: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 - Các dịch vụ bị phụ thuộc và hệ thống hạ tầng mạng. Điều này làm cho nhà cung cấp dịch vụ phải duy trì hệ thống hạ tầng riêng cho những dịch vụ nhất định, đồng thời ngƣời sử dụng cũng phải dùng nhiều thiết bị đầu cuối khác nhau.
- Thiếu mềm dẻo khi hỗ trợ các dịch vụ truyền dữ liệu với các tốc độ khác nhau trong hiện tại và tƣơng lai. - Kém hiệu quả trong việc bảo dƣỡng, vận hành và sử dụng tài nguyên. Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng. Hệ thống chuyển mạch kênh không hỗ trợ lƣu lƣợng dữ liệu tăng đột biến một các hiệu quả, đồng thời gây lãng phí băng thông khi trong một khoảng thời gian rỗi không có tín hiệu nào đƣợc truyền đi.
- Tại các hệ thống tổng đài, kiến trúc phần cứng là độc quyền, là hệ thống “đóng” làm cho nhà khai thác phụ thuộc gần nhƣ hoàn toàn vào nhà cung cấp thiết bị, gây khó khăn và tốn kém cho việc nâng cấp và ứng dụng các phần mềm mới. Trong tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, sự ra đời của NGN là tất yếu. Các nhà khai thác cần có đƣợc một hệ thống mạng hội tụ giữa cố định và di động, có cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ ( tƣơng tự- số, băng hẹp-rộng, cơ bản- đa phƣơng tiện,…) để có thể quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dƣỡng và vận hành đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện nay. 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 là mạng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 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: Sự hội tụ giữa các mạng Mạng NGN có bốn đặc điểm chính: - Nền tảng là hệ thống mạng mở, nhà khai thác có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử mạng khi tổ chức mạng lƣới. Việc tiêu chuẩn hoá các giao thức giữa các phần tử mạng sẽ thực hiện nối thông giữa các mạng có các cấu hình khác nhau. - Là mạng có hệ thống dịch vụ độc lập với mạng lƣới. - Là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.
- Là mạng có dung lƣợng ngày càng tăng, tính thích ứng ngày càng tăng có đủ dung lƣợng để đáp ứng nhu cầu sử dụng. NGN cần đƣợc hiểu rõ là mạng thế hệ sau hay mạng thế hệ kế tiếp mà không phải là mạng hoàn toàn mới. Vì vậy khi xây dựng và phát triển mạng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 theo xu hƣớng NGN cần chú ý tới vấn đề kết nối NGN với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt đƣợc hiệu quả khai thác tối đa.2 Thành phần và cấu trúc mạng NGN Hiện nay các hãng cung cấp thiết bị viễn thông lớn trên thế giới đã giới thiệu những mô hình cấu trúc NGN khác nhau và kèm theo là các giải pháp mạng cùng các sản phẩm thiết bị khác nhau do họ cung cấp. Các mô hình cấu trúc NGN của các hãng bao gồm các lớp chức năng sau: - Lớp truy nhập và truyền dẫn.
- Lớp trung gian ( còn gọi là lớp phân bố). - Lớp điều khiển - Lớp quản lý. Lớp điều khiển Lớp quản lý Lớp trung gian Lớp truy nhập và truyền dẫn Hình 2: cấu trúc mạng NGN của Alcatel [4] Đối với một số hãng, cấu trúc các lớp của mô hình NGN có một số khác biệt. Ví dụ đối với Siemens, lớp truy nhập và truyền dẫn sẽ tách ra thành 2 lớp là lớp truy nhập và lớp truyền tải, đồng thời chức năng của lớp trung gian LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 đƣợc thực hiện trong lớp truy nhập.
Trong mô hình mạng mục tiêu của Tổng công ty Bƣu Chính viễn thông Việt Nam VNPT, chức năng truyền dẫn và chức năng của lớp trung gian đƣợc đặt trong lớp chuyển tải (Transport/Core). Còn mô hình của Alcatel, xét trên quan điểm về hệ thống mạng sẽ có mô hình nhƣ ở hình 2. Xét trên quan điểm kinh doanh và cung cấp dịch vụ, mô hình của Alcatel có dạng nhƣ sau: Lớp ứng dụng Lớp điều khiển Lớp quản lý Lớp trung gian Lớp truy nhập và truyền dẫn Hình 3: Cấu trúc mạng NGN trên quan điểm kinh doanh và cung cấp dịch vụ [4] Trong mô hình này lớp ứng dụng đƣợc thêm vào để thể hiện các ứng dụng của các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau, bao gồm các nút thực thi nhiệm vụ, thực chất là các server dịch vụ cung cấp cho khách hàng thông qua lớp truyền dẫn và truy nhập. Một điểm đặc biệt trong cấu trúc này là các lớp đƣợc liên kết bằng các giao diện lập trình ứng dung API, là các giao diện mở tiêu chuẩn.
Các giao diện mở này nhờ có sự độc lập của dịch vụ đối với các thiết bị hạ tầng mạng, là các tiêu chuẩn để các nhà cung cấp dịch vụ đƣa vào các phần mềm ứng dụng, làm cho LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 13 các dịch vụ cung cấp trở nên phong phú, dễ dàng tích hợp, đẫn đến việc nhà cung cấp có nhiều khả năng lựa chọn các dịch vụ phù hợp nhất với mình Sau đây là các thành phần và chức năng của từng lớp. Lớp truyền dẫn và truy nhập: Về phần truyền dẫn, tại lớp vật lý truyền đẫn quang với kỹ thuật ghép kênh bƣớc sóng quang DWDM sẽ đƣợc sử dụng.