Nghiên cứu công nghệ mạng thế hệ sau tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU

1.1. Xu thế phát triển của mạng viễn thông

1.2. Xu thế về truyền dẫn

1.3. Xu thế về chuyển mạch

1.4. Xu thế về truyền số liệu và Internet

1.5. Tầng đài chuyển mạch kênh và những hạn chế

1.5.1. Giá thành tầng đài cao

1.5.2. Dịch vụ hạn chế và khả năng khi muốn khai thác thêm dịch vụ mới

1.5.3. Không tối ưu hóa truyền dẫn, khả năng dự phòng thấp

1.5.4. Ưu điểm của tầng đài chuyển mạch gói trong NGN

1.6. Định nghĩa mạng NGN

1.7. Các đặc điểm của mạng NGN

1.8. Ưu điểm của tầng đài chuyển mạch gói trong NGN

2. CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ DỊCH VỤ

2.1. Kiến trúc mạng NGN

2.2. Một số phần tử đặc trưng và chức năng

2.2.1. Cổng phương tiện MG

2.2.2. Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC

2.2.3. Cổng báo hiệu SG

2.2.4. Máy chủ phương tiện MS

2.2.5. Máy chủ ứng dụng AS

2.3. Dịch vụ cơ bản trong mạng NGN

2.4. Mô hình Jain

3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ MẠNG LẠI TRONG NGN

3.1. Công nghệ ghép kênh quang phân chia theo bước sóng

3.2. Công nghệ mạng lại IP/MPLS

3.2.1. Cấu trúc gói MPLS

3.2.2. Đường chuyển mạch nhãn LSP

3.2.3. Lớp chuyển tiếp tương đương FEC

3.2.4. Các phương thức trao đổi cơ sở dữ liệu trong bảng LIB giữa các LSR

3.2.5. Bảng chỉ mục chuyển tiếp nhận chứng cứ tiếp NHLFE

3.2.6. Giao thức phân phối nhãn LDP

4. CHƯƠNG 4: CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG MẠNG NGN

4.1. Giao thức báo hiệu RAS

4.1.1. Tìm kiếm và đăng ký với GK

4.2. Giao thức báo hiệu cuộc gọi H225

4.3. Giao thức báo hiệu điều khiển kết nối H245

4.4. Thực hiện cuộc gọi với H323

4.5. Giao thức SIP

4.5.1. Các loại bản tin SIP

4.5.2. Mô trạng thái trả về

4.5.3. Thực hiện của giao thức SIP trong báo hiệu cuộc gọi

4.6. Giao thức MGCP

4.6.1. Cấu trúc lệnh và đáp ứng trong giao thức MGCP

4.6.2. Giải thích các lệnh trong giao thức MGCP

4.6.2.1. Lệnh tạo kết nối CRCX

4.6.2.2. Lệnh thay đổi kết nối MDCX

4.6.2.3. Lệnh xóa kết nối DLCX

4.6.2.4. Lệnh NotificationRequest RQNT

4.6.2.5. Lệnh Notify NTFY

4.6.2.6. Lệnh kiểm chứng điểm cuối AUEP

4.6.2.7. Lệnh kiểm chứng kết nối AUCX

4.6.2.8. Lệnh RestartInProgress RSIP

4.6.2.9. Lệnh cấu hình điểm cuối EPCF

4.7. Thực hiện của giao thức MGCP trong thiết lập cuộc gọi

4.8. Giao thức SIP-T

4.8.1. Thực hiện của giao thức SIP-T trong thiết lập cuộc gọi

4.8.2. Cuộc gọi từ đầu cuối SIP ra ngoài thuê bao PSTN

4.8.3. Cuộc gọi từ hai thuê bao PSTN chuyển tiếp qua mạng SIP

4.8.4. Cuộc gọi từ thuê bao PSTN đến thuê bao SIP

4.9. Giao thức BICC

4.9.1. Mô hình chức năng mạng BICC

4.9.2. Mô hình giao thức BICC

4.9.3. Thực hiện cuộc gọi với giao thức BICC

5. CHƯƠNG 5: THỰC TRẠNG TRIỂN KHAI MẠNG NGN TẠI VIỆT NAM

5.1. Giải pháp SURPASS của SIEMENS

5.2. Thực tế mạng NGN tại Việt Nam

LỜI MỞ ĐẦU

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Công Nghệ Mạng Thế Hệ Sau NGN Tại Bách Khoa

Nhu cầu về dịch vụ viễn thông ngày càng tăng cao, không chỉ về loại hình mà còn về chất lượng. Khách hàng hiện nay không chỉ cần thoại mà còn các dịch vụ phi thoại như truyền số liệu, Internet, và đa phương tiện. Yêu cầu băng thông ngày càng lớn. Các thuê bao dữ liệu băng hẹp chuyển dần sang băng thông rộng như ADSL. Các nhà cung cấp dịch vụ thoại cũng chuyển các dịch vụ thoại từ TDM sang thoại IP để tích hợp băng thông thoại trên mạng lõi IP và tích hợp tất cả dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng duy nhất là mạng NGN. Xu hướng này được nghiên cứu sâu tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

1.1. Xu Hướng Phát Triển Mạng Viễn Thông Thế Hệ Mới Tại Bách Khoa

Mạng truyền dẫn phát triển theo xu hướng truyền dẫn quang thay dần cho cáp đồng và vô tuyến. Truyền dẫn vô tuyến chỉ mang tính dự phòng cho sợi quang. Trong mạng truyền dẫn quang, các hệ thống quang PDH gần như không còn được sử dụng, thay vào đó là SDH. Do SDH bị hạn chế tốc độ, các hệ thống đường trục đang được thay thế dần bởi WDM (wavelength division multiplex) và tương lai là DWDM.

1.2. Chuyển Mạch Gói Trong Nghiên Cứu Mạng NGN tại Bách Khoa

Mạng PSTN dựa trên chuyển mạch kênh đã được triển khai và phát triển nhiều năm, chất lượng cao nhưng khó triển khai dịch vụ mới. Mạng điện thoại chuyển mạch gói dựa trên cơ chế chuyển mạch mềm đang được ứng dụng, đáp ứng đầy đủ yêu cầu dịch vụ của khách hàng do thiết kế mở, dễ phát triển ứng dụng mới. Nghiên cứu này được thực hiện tại Khoa Điện tử Viễn thông Bách Khoa.

II. Vấn Đề Hạn Chế Tổng Đài Chuyển Mạch Kênh Truyền Thống

Tổng đài chuyển mạch kênh có giá thành cao, dịch vụ hạn chế và khó khăn khi muốn khai thác thêm dịch vụ mới. Các tổng đài này có kiến trúc đóng theo từng nhà sản xuất gây khó khăn trong vận hành, bảo dưỡng, khó thực hiện từ xa. Các dịch vụ cung cấp rất hạn chế, chủ yếu vẫn chỉ là thoại. Chi phí vận hành cho mạng rất cao, cần nhiều nhân viên trực và xử lý sự cố. Theo tài liệu, 'Hầu hết các tổng đài chuyển mạch kênh đều do một số hãng lớn độc quyền sản xuất'.

2.1. Nhược Điểm Về Truyền Dẫn Của Tổng Đài Chuyển Mạch Kênh Cũ

Trong tổng đài chuyển mạch kênh, các trung kế nối với nhau bằng luồng E1 và mỗi kênh thoại liên đài chiếm một khe thời gian. Điều này gây lãng phí tài nguyên mạng truyền dẫn, nhất là với cuộc gọi đường dài. Khả năng dự phòng lưu lượng liên đài TDM kém linh hoạt so với truyền dẫn gói thoại thông qua cơ chế tự động định tuyến lại trong mạng NGN.

2.2. Hạn Chế Triển Khai Dịch Vụ Mới Với Tổng Đài Chuyển Mạch Kênh

Các tổng đài này có kiến trúc đóng, gây khó khăn trong việc vận hành và bảo dưỡng. Khó có thể thực hiện từ xa. Các dịch vụ mà nó cung cấp rất hạn chế, chủ yếu vẫn chỉ là dịch vụ thoại và một số dịch vụ giá trị gia tăng thông thường. Nó không có khả năng cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng tiên tiến. Đây là một trong những vấn đề được nghiên cứu để tìm ra các giải pháp công nghệ mới.

III. Giải Pháp Ưu Điểm Của Tổng Đài Chuyển Mạch Gói Trong NGN

Tổng đài chuyển mạch gói khắc phục triệt để những hạn chế của tổng đài chuyển mạch kênh. Tổng đài chuyển mạch gói có thể đảm nhận nhiều chức năng. Sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm (softswitch) đạt được sự linh động trong cấu hình, điều khiển và triển khai dịch vụ. Nó có được các thế mạnh của công nghệ chuyển mạch mềm.

3.1. Khả Năng Cung Cấp Dịch Vụ Giá Trị Gia Tăng Trên Nền NGN

Mạng thế hệ sau có khả năng cho ra đời những dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới hội tụ ứng dụng thoại, số liệu và video. Các dịch vụ này hứa hẹn đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với dịch vụ truyền thống. Vì các dịch vụ được viết trên các phần mềm nên việc triển khai và nâng cấp trở nên dễ dàng.

3.2. Giảm Chi Phí Xây Dựng và Vận Hành Mạng NGN

Khi xây dựng mạng mới cũng như mở rộng mạng, mạng chuyển mạch mềm có chi phí ít tốn kém hơn nhiều so với chuyển mạch kênh. Softswitch không còn các tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành, chuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán trong mạng. Chi phí điều hành và hoạt động giảm đáng kể.

3.3. Tối Ưu Hóa Băng Thông Sử Dụng Trong Mạng NGN

Do mạng truyền vận của NGN là mạng chuyển mạch gói cho nên hiệu suất sử dụng băng thông cao hơn nhiều so với mạng chuyển mạch kênh. Theo thống kê, với thoại thì 60% thời gian cuộc gọi là khoảng lặng. Mạng thế hệ mới có cơ chế triệt khoảng lặng làm tăng hiệu suất sử dụng băng thông.

IV. Nghiên Cứu Kiến Trúc Mạng NGN và Dịch Vụ Tại Bách Khoa

Mạng NGN không phải là một mạng hoàn toàn mới mà là sự tích hợp của nhiều mạng khác như mạng cố định, mạng di động và mạng chuyển mạch gói. Kiến trúc tổng quan của mạng NGN gồm có 5 lớp: lớp dịch vụ, lớp điều khiển, lớp quản lý, lớp truyền lý thông và lớp truy nhập và truyền dẫn.

4.1. Vai Trò Của Lớp Quản Lý Trong Kiến Trúc Mạng NGN

Lớp quản lý là lớp đặc biệt xuyên suốt từ lớp thấp nhất (truy nhập truyền dẫn) đến lớp cao nhất (dịch vụ). Lớp quản lý thực hiện chức năng quản lý cấu hình và tài nguyên của từng phần tử mạng. Thông qua lớp quản lý, nhà cung cấp dịch vụ viễn thông có thể biết được tình hình triển khai mạng và đưa ra chiến lược phát triển mạng.

4.2. Lớp Dịch Vụ và API Trong Mạng NGN Nghiên Cứu Tại Bách Khoa

Về phương diện khai thác mạng, lớp dịch vụ là lớp quan trọng nhất. Tại đây, các dịch vụ viễn thông của nhà khai thác mạng được thực thi và cung cấp cho khách hàng. Mạng NGN cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau trên một nền mạng duy nhất. Nó có giao diện ứng dụng lập trình API (Application programme interface) với lớp dưới nó là lớp điều khiển.

V. Giới Thiệu Công Nghệ Mạng Lõi Trong NGN Nghiên Cứu Tại Bách Khoa

Nghiên cứu và phát triển các công nghệ mạng lõi là một phần quan trọng trong việc triển khai NGN. Các công nghệ như ghép kênh quang phân chia theo bước sóng (WDM) và IP/MPLS đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp băng thông và chất lượng dịch vụ.

5.1. Công Nghệ Ghép Kênh Quang Phân Chia Theo Bước Sóng WDM

WDM cho phép truyền tải nhiều tín hiệu quang trên cùng một sợi quang bằng cách sử dụng các bước sóng khác nhau. Điều này giúp tăng đáng kể dung lượng truyền dẫn và hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng.

5.2. Công Nghệ Mạng Lõi IP MPLS Được Nghiên Cứu Tại Bách Khoa

MPLS kết hợp ưu điểm của IP và các giao thức chuyển mạch lớp 2 để tạo ra một cơ chế chuyển mạch hiệu quả và linh hoạt. MPLS cho phép định tuyến lưu lượng dựa trên nhãn, giúp cải thiện hiệu suất và hỗ trợ các dịch vụ chất lượng cao (QoS).

VI. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu và Phát Triển Mạng NGN tại Bách Khoa

Luận văn đề xuất các hướng nghiên cứu để phát triển mạng NGN tại Việt Nam, bao gồm phương án phối kết hợp triển khai mạng NGN của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ, cơ chế tích hợp mạng cố định và di động.

6.1. Giải Pháp Phối Kết Hợp Triển Khai Mạng NGN Đồng Bộ

Nghiên cứu để đưa ra phương án phối kết hợp triển khai một cách đồng bộ và có hiệu quả mạng NGN của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên phạm vi toàn quốc gia Việt Nam.

6.2. Nghiên Cứu Giải Pháp Nâng Cao Chất Lượng Dịch Vụ NGN

Nghiên cứu để đưa ra giải pháp nâng cao chất lượng các dịch vụ trên nền mạng NGN thông qua cơ chế điều khiển lưu lượng và khả năng phân biệt dịch vụ tối ưu.

6.3. Tích Hợp Mạng Cố Định và Di Động Trong Mạng NGN

Nghiên cứu để làm rõ cơ chế tích hợp giữa mạng cố định và di động trong khái niệm mạng NGN và ứng dụng thực tế.