Nghiên cứu về mạng NGN và tiêu chuẩn kết nối trong viễn thông

Chuyên khảo phân tích Mạng thế hệ sau và á tiêu huẩn hoá trong mạng thế hệ sau, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: Đào Ngọc Nam
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Đức Thuận
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điện Tử Viễn Thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Về Mạng NGN Và Tiêu Chuẩn Kết Nối Trong Viễn Thông
• Loại tài liệu: Luận Văn Tốt Nghiệp Cao Học
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Lời cảm ơn
• Lời nói đầu
• 1. CHƯƠNG 1: Giới thiệu về NGN và các giao diện kết nối của mạng NGN
• 1.1. Khái niệm NGN
• 1.2. Đặc điểm
• 1.3. Các phần tử mạng
• 2. Tình hình tiêu chuẩn hoá các giao diện kết nối trong mạng NGN
• 3. CHƯƠNG 3: Các tiêu chuẩn kết nối chính trong mạng NGN
• 3.1. Kết nối giữa media gateway controller và media gateway
• 3.2. Kết nối giữa server ứng dụng và media gateway controller
• 3.3. Kết nối giữa các media gateway controller
• 4. CHƯƠNG 4: Tiêu chuẩn giao diện kết nối cung cấp dịch vụ trong mạng NGN theo IN CS4
• 4.1. Giới thiệu chung về IN CS4
• 4.2. Các tiêu chuẩn cho IN CS-4
• 4.3. Các giao diện kết nối cung cấp dịch vụ trong CS4
• 4.3.1. F-1 Giao diện từ máy chủ PINT tới chức năng điều khiển Dịch vụ (SCF)
• 4.3.2. IF-2 Giao diện từ Máy chủ PINT tới SRF
• 4.3.3. IF-4 Giao diện SCF - SRF
• 4.3.4. IF-5 Giao diện từ CCF tới CCF
• 4.3.5. IF-6 Giao diện từ SDF tới Gateway truy nhập quay số
• 4.3.6. IF-7 Giao diện SCF - SSF
• 4.3.7. IF-8 Giao diện giữa SCF - Chức năng Gateway ứng dụng dịch vụ
• 4.3.8. IF-9 Giao diện giữa chức năng Gateway Điều khiển Dịch vụ và GF của mặt phẳng nền lôgic dịch vụ phân tán
• 4.3.9. IF-10 Giao diện giữa CCF và phần quản lý phương tiện truyền thông
• 4.3.10. IF-12 Giao diện quản lý media - quản lý tài nguyên
• 4.3.11. IF-13 Giao diện giữa SRF và phần quản lý media
• 4.3.12. IF-14 CCF và D/A GF (chức năng Gateway Truy nhập gọi quay số)
• 4.3.13. Giao diện giữa SCF-SCF
• 4.3.14. Giao diện giữa SCF-SRF
• 4.3.15. Giao diện giữa SCF-SDF
• 4.3.16. Giao diện giữa SCF-SSF
• 5. CHƯƠNG 5: Một số giải pháp và sản phẩm kết nối cung cấp dịch vụ trong mạng NGN của các hãng trên thế giới
• 5.1. Một số giải pháp kết nối tới các mạng hiện có
• 5.1.1. Kết nối tới mạng PSTN
• 5.1.2. Kết nối tới mạng GSM
• 5.1.3. Kết nối tới mạng riêng ảo
• 5.2. Giải pháp kết nối của Alcatel tiến tới NGN
• 5.2.1. Kết nối trong giai đoạn 1-2
• 5.2.2. Kết nối trong giai đoạn 3
• 5.2.3. Kết nối trong giai đoạn 4
• 5.2.4. Kết nối trong giai đoạn 5
• 5.2.5. Kết nối trong giai đoạn 6
• 5.3. Giải pháp kết nối của Erisson
• 5.3.1. Kết nối trong giải pháp mạng trung kế Engine
• 5.3.2. Kết nối trong giải pháp ENGINE Bridgehead
• 5.3.3. Kết nối trong giải pháp chuyển mạch lai
• 5.3.4. Kết nối trong giải pháp ENGINE tổng thể
• 5.4. Các giải pháp của các hãng khác
• Các Thuật ngữ và từ viết tắt
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về Mạng NGN Định nghĩa và kiến trúc cơ bản

Mạng thế hệ mới (NGN) nổi lên cuối những năm 90, giải quyết các vấn đề viễn thông như cạnh tranh toàn cầu, bãi bỏ quy định lạc hậu, khai thác lưu lượng dữ liệu Internet, nhu cầu dịch vụ đa phương tiện và tăng người dùng di động. NGN thể hiện tầm nhìn về mạng viễn thông tương lai. Năm 2000, khái niệm này còn mơ hồ, nhưng đến năm 2001, hội nghị IP Networking and mediacom đã có phiên riêng về chuyển dịch viễn thông sang NGN. Dù có nhiều quan điểm, việc thống nhất về NGN rất khó khăn. Nhóm nghiên cứu SG 13 tiếp tục thảo luận, mở ra cơ hội hợp tác với ITU. Dự án bị trì hoãn đến phiên họp sau. Các nhà khai thác, sản xuất và cung cấp dịch vụ mong muốn hiểu chung về NGN và thiết lập tiêu chuẩn. Vì thế, ITU quyết định tiêu chuẩn hóa NGN theo mô hình dự án do nhóm nghiên cứu 13 chuẩn bị. Dự án mới này thừa hưởng thành quả từ dự án GII hiện có của ITU.

Tại cuộc họp của SG 13 vào tháng 1 năm 2002, vấn đề NGN lại một lần nữa được đề cập đến, đặc biệt, các thảo luận tại Q12/13 tập trung vào mối quan hệ giữa cơ sở hạ tầng thông tin toàn cầu và NGN.

1.1. Khái niệm Mạng NGN Next Generation Network

Khái niệm mạng NGN xuất hiện để giải quyết các vấn đề trong viễn thông như cạnh tranh, lưu lượng dữ liệu Internet, nhu cầu dịch vụ đa phương tiện và tăng người dùng di động. Nó là khái niệm mới được các nhà thiết kế mạng sử dụng cho việc minh họa quan điểm của họ đối với mạng viễn thông trong tương lai. Các quan điểm khác nhau về NGN đã được trình bày tuy nhiên rất khó khăn để đạt được quan niệm thống nhất về mạng NGN. ITU đã quyết định bắt đầu tiến trình tiêu chuẩn hoá về NGN theo mô hình dự án do nhóm nghiên cứu 13 chuẩn bị. Nhiều nhà khai thác, nhà sản xuất, và nhà cung cấp dịch vụ mong muốn tiến đến một hiểu biết chung về NGN và thiết lập tiêu chuẩn cho NGN.

1.2. Đặc điểm chính của Kiến trúc Mạng Thế Hệ Mới

Một trong các đặc tính chính của NGN là tách riêng các dịch vụ với các mạng, cho phép đưa chúng ra một cách riêng biệt và phát triển độc lập. Do đó trong các cấu trúc NGN đưa ra có sự phân chia rõ ràng giữa các chức năng của dịch vụ và các chức năng truyền tải. Một giao diện mở được cung cấp giữa hai phía. NGN cho phép cung cấp cả các dịch vụ đang tồn tại và các dịch vụ mới không phụ thuộc vào mạng và kiểu truy nhập được sử dụng. NGN sẽ phải cung cấp các năng lực để có thể tạo ra, phát triển và quản lý tất cả các loại dịch vụ đã biết hoặc sẽ có.

II. Phân tích Tiêu chuẩn Kết nối trong Mạng Viễn Thông NGN

Trong mạng NGN, khả năng kết nối (nhất là ở mức điều khiển) đóng vai trò quan trọng quyết định đến việc cung cấp dịch vụ một cách tối ưu. Việc chuẩn hóa ứng dụng các công nghệ NGN đã tập trung xem xét kỹ công nghệ truy nhập cụ thể cũng như việc liên kết hoạt động mạng bao gồm: Việc kết nối của các mạng truy cập tương đồng. Việc liên kết hoạt động với các mạng trước đó. Phát triển các cấu trúc dựa trên gói là cần thiết cùng với các đặc điểm cơ bản: Tách riêng việc cung cấp mạng và dịch vụ. Các giao diện mở như INAP Parlay hay JAIN sẽ là các yếu tố khiến cấu trúc NGN linh hoạt hỗ trợ việc phân chia chức năng rõ ràng giữa các chức năng dịch vụ và các chức năng truyền dẫn.

2.1. Các loại Giao Thức Kết Nối chính trong NGN

Liên kết hoạt động giữa NGN và các mạng đang tồn tại như PSTN, ISDN và GSM được thực hiện thông qua các gateway. NGN sẽ hỗ trợ cả các thiết bị cuối nhận biết NGN và dịch vụ đang tồn tại. Vì thế, các dịch vụ kết nối tới NGN sẽ bao gồm các thiết bị thoại tương tự, máy fax, các thiết bị ISDN, điện thoại di động, các thiết bị đầu cuối GPRS, đầu cuối SIP, thoại Ethernet qua PC, . Cả đầu cuối nhận biết NGN (như đầu cuối sử dụng báo hiệu dựa trên NGN: SIP,H.323 , MGCP hay MEGACO) hay đầu cuối không nhận biết NGN sử dụng các giao thức kế thừa ( Q.) đều được hỗ trợ.

2.2. Tầm quan trọng của Tiêu Chuẩn ITU T trong Mạng NGN

ITU cũng thành lập các nhóm nghiên cứu về NGN mà thành phần chính là hai nhóm SG11 và SG13 trong đó có nhóm chuẩn bị báo cáo NGN (JRG-NGN) cho dự án NGN 2004. Một số Tiêu đề được ITU ban hành: Y.NGN-Overview (Tổng quan về các chức năng và đặc tính của NGN), Y.GRM-NGN (Mô hình tham khảo chung của NGN), Y.NGN-FRM (Mô hình cấu trúc chức năng), Y.NGN-SRQ (Các yêu cầu dịch vụ NGN), Y.NGN-MOB (Các yêu cầu linh hoạt về quản lý và cấu trúc NGN), v.v.

III. Phương pháp tiếp cận Kiến trúc Mạng NGN đa lớp và linh hoạt

Một trong các đặc tính chính của NGN là tách riêng các dịch vụ với các mạng, cho phép đưa chúng ra một cách riêng biệt và phát triển độc lập. Do đó trong các cấu trúc NGN đưa ra có sự phân chia rõ ràng giữa các chức năng của dịch vụ và các chức năng truyền tải. Một giao diện mở được cung cấp giữa hai phía. NGN cho phép cung cấp cả các dịch vụ đang tồn tại và các dịch vụ mới không phụ thuộc vào mạng và kiểu truy nhập được sử dụng. Các dịch vụ tuỳ biến theo khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ ngày càng quan trọng. NGN sẽ bao gồm các API ( giao diện chương trình ứng dụng) liên quan đến dịch vụ để hỗ trợ việc tạo, cung cấp và quản lý các dịch vụ.

3.1. Phân lớp và giao diện mở trong kiến trúc NGN

NGN là mạng được phân chia thành các lớp và các mặt phẳng, sử dụng các giao diện mở nhằm đưa ra cho các nhà khai thác mạng và cung cấp một nền tảng thông tin để kiến tạo, triển khai và quản lý các dịch vụ, bao gồm cả các dịch vụ đã có và các dịch vụ mới trong tương lai. Điều này cho phép các nhà khai thác mạng và nhà cung cấp dịch vụ có thể dễ dàng phát triển, triển khai và quản lý các dịch vụ mới trên nền tảng NGN một cách linh hoạt và hiệu quả.

3.2. Ứng dụng các API mở để phát triển dịch vụ viễn thông

Trong NGN, các thực thể chức năng điều khiển hoạt động, các phiên, media, các tài nguyên, phân phát dịch vụ, bảo mật, có thể được phân tán khắp cơ sở hạ tầng mạng bao gồm cả các mạng đang tồn tại và mạng mới. Khi chúng được phân bổ tự nhiên, chúng thông tin qua các các giao diện mở. Các giao thức mới đang được chuẩn hoá để cung cấp việc thông tin giữa các thực thể chức năng (functional entities).

IV. Thách thức về QoS và An ninh trong Mạng NGN

Vấn đề cụ thể là việc chuyển các dịch vụ thoại tới cơ sở hạ tầng NGN, chất lượng dịch vụ liên quan tới các dịch vụ thời gian thực ( đảm bảo băng thông, bảo trễ, độ mất gói .) cũng như vấn đề bảo mật. NGN cần cung cấp cơ chế bảo mật tới bảo vệ sự thay đổi các thông tin nhậy cảm khi qua cơ sở hạ tầng của nó, để bảo vệ chống lại việc sử dụng gian lận các dịch vụ được cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ và bảo vệ bản thân cơ sở hạ tầng của nó trước sự tấn công từ bên ngoài, điều rất hay gặp đối với một mạng gói.

4.1. Đảm bảo QoS cho các dịch vụ thời gian thực trong NGN

NGN sẽ phải cung cấp các năng lực (cơ sở hạ tầng, các giao thức .) để có thể tạo ra, phát triển và quản lý tất cả các loại dịch vụ đã biết hoặc sẽ có. Các dịch vụ trên có thể sử dụng tất cả các loại media (audio, visual, audiovisual), với tất cả các hệ thống mã hoá và các dịch vụ dữ liệu, đàm thoại, Unicast, Multicast and Broadcast, nhắn tin dịch vụ truyền dữ liệu đơn giản, có thời gian thực, không cần thời gian thực, các dịch nhạy cảm với trễ hay chấp nhận trễ.

4.2. Giải pháp An ninh Mạng toàn diện cho hạ tầng NGN

Phát triển cấu trúc bảo mật phức hợp cho NGN. Nhóm bảo mật NGN sẽ lập ra các các nguyên tắc chỉ đạo hoạt động bảo mật trong NGN (việc bảo mật trong vận hành NGN). Phát triển các giao thức bảo mật cụ thể NGN và các API. Các đối tác chính làm việc với ETSI bao gồm : 3GPP, ITU-T, IETF.

V. Ứng dụng Thực tiễn và Giải pháp Kết nối NGN từ các hãng

Các nhà cung cấp NGN đều đưa ra cấu trúc như là một bước chuyển tiếp lên NGN với các sản phẩm của mình. Tuy nhiên đó là những giải pháp cụ thể riêng của từng hãng. Cấu trúc cơ bản được xác định bao gồm các phần tử mạng cần thiết cho việc cung cấp các dịch vụ thoại truyền thống. Dưới đây là cấu trúc do tổ chức Eurescom đưa ra.

5.1. Kết nối tới mạng PSTN GSM và mạng riêng ảo trong NGN

Luận văn cũng giới thiệu các sản phẩm kết nối hiện có trên thị trường. Qua đó, luận văn cung cấp thông tin về các chuẩn phục vụ cho việc kết nối giữa các phần tử trong mạng NGN cũng như khả năng kết nối hiện có của mạng NGN. Một số giải pháp kết nối với mạng viễn thông hiện nay, và kết nối trong mạng NGN của một số hãng viễn thông lớn trên thế giới và giới thiệu, so sánh một số sản phẩm mạng NGN.

5.2. Giải pháp kết nối NGN của Alcatel và Ericsson

Các giải pháp kết nối của Alcatel tiến tới NGN bao gồm các giai đoạn từ 1 đến 6, trong khi đó, các giải pháp kết nối của Ericsson bao gồm các giải pháp mạng trung kế Engine, ENGINE Bridgehead, chuyển mạch lai và ENGINE tổng thể. Các giải pháp của các hãng khác cũng được đề cập đến trong luận văn. Các giải pháp này giúp các nhà khai thác viễn thông có thể chuyển đổi từ mạng truyền thống sang mạng NGN một cách hiệu quả.

VI. Triển vọng và Tương lai của Mạng NGN trong Viễn Thông

Việc phát triển các cấu trúc đang tồn tại trên hai lớp mạng dựa vào các gói là cần thiết cùng với các đặc điểm cơ bản: Tách riêng việc cung cấp mạng và dịch vụ. Các giao diện mở như INAP Parlay hay JAIN sẽ là các yếu tố khiến cấu trúc NGN linh hoạt hỗ trợ việc phân chia chức năng rõ ràng giữa các chức năng dịch vụ và các chức năng truyền dẫn. Cấu trúc NGN cho phép cung cấp cả các dịch vụ mới và dịch vụ đang tồn tại không phụ thuộc vào mạng cũng như kiểu truy nhập được sử dụng.

6.1. Khả năng mở rộng và tính linh hoạt của kiến trúc NGN

NGN sẽ bao gồm các API ( giao diện chương trình ứng dụng) liên quan đến dịch vụ để hỗ trợ việc tạo, cung cấp và quản lý các dịch vụ. Liên kết hoạt động giữa NGN và các mạng đang tồn tại như PSTN, ISDN và GSM được thực hiện thông qua các gateway. NGN sẽ hỗ trợ cả các thiết bị cuối nhận biết NGN và dịch vụ đang tồn tại.

6.2. Mô hình kinh doanh mới cho dịch vụ viễn thông NGN

Các dịch vụ tuỳ biến theo khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ ngày càng quan trọng. Điều này tạo ra các mô hình kinh doanh mới cho các nhà khai thác viễn thông, cho phép họ cung cấp các dịch vụ cá nhân hóa và tạo ra doanh thu mới. Luận văn này cung cấp thông tin về các chuẩn phục vụ cho việc kết nối giữa các phần tử trong mạng NGN cũng như khả năng kết nối hiện có của mạng NGN.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ viễn thông toàn cầu, mạng thế hệ mới (Next Generation Network - NGN) đã trở thành xu hướng tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu hội tụ giữa viễn thông và công nghệ thông tin. Theo ước tính, mạng NGN cung cấp đa dịch vụ đa phương tiện với khả năng hỗ trợ các dịch vụ có yêu cầu về trễ thấp và không trễ, đồng thời đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cao. Nghiên cứu này tập trung vào các tiêu chuẩn giao diện kết nối trong mạng NGN, đặc biệt là ở mức điều khiển, nhằm nâng cao khả năng kết nối và tối ưu hóa việc cung cấp dịch vụ trong mạng NGN tại Việt Nam trong giai đoạn 2003-2005.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là phân tích, đánh giá các chuẩn giao thức kết nối chính trong mạng NGN, bao gồm các giao diện giữa các phần tử mạng như Media Gateway Controller (MGC), Media Gateway (MG), server ứng dụng và các phần tử điều khiển khác. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các tiêu chuẩn quốc tế do ITU-T, ETSI và IETF đề xuất, đồng thời khảo sát các giải pháp kết nối của các hãng viễn thông lớn trên thế giới. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho việc chuẩn hóa và triển khai mạng NGN tại Việt Nam, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý mạng và chất lượng dịch vụ viễn thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về kiến trúc mạng NGN, bao gồm:

• Mô hình phân lớp và mặt phẳng chức năng của NGN: NGN được phân chia thành các lớp dịch vụ, điều khiển và truyền dẫn, với các giao diện mở giữa các lớp nhằm đảm bảo tính linh hoạt và khả năng mở rộng.
• Các giao thức điều khiển và báo hiệu trong NGN: Bao gồm các giao thức như Megaco/H.248, MGCP, SIP, BICC, INAP và SIGTRAN, phục vụ cho việc điều khiển các phần tử mạng và cung cấp dịch vụ đa phương tiện.
• Khái niệm về các phần tử mạng chính: Media Gateway (MG), Media Gateway Controller (MGC), server ứng dụng, server cuộc gọi, media server và môi trường kiến tạo ứng dụng, giúp quản lý và điều phối các dịch vụ trong mạng NGN.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: Termination, Context trong Megaco/H.248; các tập khả năng INAP CS1 đến CS4; mô hình kết nối chủ-tớ trong giao thức MGCP và Megaco; các giao diện quản lý mạng dựa trên TMN và XML.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích tài liệu chuyên sâu, tổng hợp các tiêu chuẩn quốc tế và các báo cáo kỹ thuật từ ITU-T, ETSI, IETF và các tổ chức tiêu chuẩn khác. Nguồn dữ liệu chính bao gồm các khuyến nghị ITU-T Q-series, RFC của IETF, tài liệu ETSI TC-TMN và các báo cáo nghiên cứu về NGN.

Phân tích so sánh các giao thức điều khiển và giao diện kết nối được thực hiện dựa trên các tiêu chí kỹ thuật như khả năng mở rộng, hỗ trợ đa phương tiện, tính linh hoạt, khả năng tương tác và độ chín của sản phẩm. Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ các tiêu chuẩn và giao thức được áp dụng phổ biến trong mạng NGN giai đoạn 2000-2005.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2003 đến 2005, phù hợp với giai đoạn phát triển và chuẩn hóa mạng NGN trên thế giới và tại Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Giao thức điều khiển giữa Media Gateway Controller và Media Gateway: Megaco/H.248 được đánh giá là giao thức ưu việt hơn MGCP với khả năng hỗ trợ đa phương tiện, mô hình kết nối linh hoạt (termination-context), và chuẩn mở được ITU-T và IETF đồng chuẩn hóa. Megaco/H.248 cho phép điều khiển phức tạp như hội nghị đa điểm, hỗ trợ UDP/TCP và mã hóa nhị phân, trong khi MGCP có hạn chế về mô hình kết nối và khả năng mở rộng.

2. Giao diện giữa server ứng dụng và Media Gateway Controller: INAP CS4 được phát triển dựa trên INAP CS3, bổ sung khả năng hỗ trợ dịch vụ VoIP, dịch vụ IP hai chiều, và tích hợp với các giao thức như H.248, SIP Proxy Server. INAP CS4 khắc phục các hạn chế về tính khả thi thương mại và tương thích giữa các nền tảng IN khác nhau, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ đa dạng trong mạng NGN.

3. Tiêu chuẩn báo hiệu và truyền tải trong mạng NGN: Giao thức SIGTRAN được sử dụng để chuyển tải báo hiệu SS7 trên mạng IP, đảm bảo tính tương thích và chất lượng dịch vụ tương đương mạng PSTN truyền thống. Các lớp thích ứng như M2UA, M3UA giúp chuyển đổi các lớp báo hiệu truyền thống sang môi trường IP một cách hiệu quả.

4. Quản lý mạng NGN dựa trên TMN và XML: Việc quản lý mạng NGN phức tạp do sự phối hợp giữa nhiều mạng cố định, di động và IP. ETSI và ITU-T đã đề xuất sử dụng TMN làm nền tảng quản lý, kết hợp với ngôn ngữ TML dựa trên XML để nâng cao khả năng tương tác và quản lý dịch vụ.

Thảo luận kết quả

Các kết quả nghiên cứu cho thấy sự phát triển đồng bộ của các giao thức và tiêu chuẩn kết nối trong mạng NGN nhằm đáp ứng yêu cầu về tính mở, khả năng tương tác và hỗ trợ đa dịch vụ. Megaco/H.248 với mô hình termination-context cho phép quản lý tài nguyên mạng hiệu quả hơn so với MGCP, phù hợp với các mạng NGN phức tạp và đa phương tiện.

INAP CS4 thể hiện bước tiến quan trọng trong việc tích hợp các dịch vụ truyền thống với dịch vụ IP, hỗ trợ các ứng dụng đa dạng và nâng cao tính linh hoạt trong cung cấp dịch vụ. Việc sử dụng SIGTRAN giúp duy trì sự liên tục của các dịch vụ báo hiệu truyền thống khi chuyển sang mạng IP.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với xu hướng chuẩn hóa toàn cầu, đồng thời cung cấp cơ sở cho việc áp dụng tại Việt Nam. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh các giao thức về tính năng, độ chín sản phẩm và khả năng mở rộng, cũng như bảng tổng hợp các tiêu chuẩn INAP từ CS1 đến CS4.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng giao thức Megaco/H.248 làm chuẩn điều khiển chính trong mạng NGN Việt Nam: Động từ hành động là "triển khai", mục tiêu nâng cao khả năng điều khiển đa phương tiện và hỗ trợ hội nghị đa điểm, thời gian thực hiện trong vòng 2 năm, chủ thể là các nhà khai thác viễn thông và nhà cung cấp thiết bị.

2. Phát triển và tích hợp INAP CS4 trong hệ thống quản lý dịch vụ: Động từ "ứng dụng", nhằm tăng cường khả năng cung cấp dịch vụ VoIP và dịch vụ IP đa dạng, timeline 1-2 năm, chủ thể là các nhà phát triển phần mềm và nhà cung cấp dịch vụ.

3. Triển khai SIGTRAN để chuyển đổi báo hiệu SS7 sang môi trường IP: Động từ "chuyển đổi", mục tiêu đảm bảo tính liên tục và chất lượng báo hiệu, thời gian 1 năm, chủ thể là các nhà mạng và đơn vị kỹ thuật.

4. Xây dựng hệ thống quản lý mạng dựa trên TMN và ngôn ngữ TML: Động từ "xây dựng", nhằm nâng cao hiệu quả quản lý mạng đa công nghệ, timeline 2-3 năm, chủ thể là các tổ chức quản lý mạng và nhà cung cấp giải pháp quản lý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành viễn thông: Nghiên cứu cung cấp kiến thức chuyên sâu về tiêu chuẩn và giao thức mạng NGN, hỗ trợ phát triển luận văn và đề tài nghiên cứu.

2. Các kỹ sư và chuyên gia phát triển mạng NGN: Tham khảo để lựa chọn và triển khai các giao thức điều khiển, kết nối phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và thực tiễn.

3. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách viễn thông: Hiểu rõ về xu hướng chuẩn hóa và công nghệ NGN để xây dựng chiến lược phát triển hạ tầng viễn thông quốc gia.

4. Các nhà cung cấp thiết bị và giải pháp viễn thông: Tìm hiểu các tiêu chuẩn quốc tế để phát triển sản phẩm tương thích, đáp ứng nhu cầu thị trường và nâng cao khả năng cạnh tranh.

Câu hỏi thường gặp

1. Mạng NGN là gì và tại sao nó quan trọng?
   Mạng NGN là mạng thế hệ mới cung cấp đa dịch vụ đa phương tiện trên nền tảng IP, quan trọng vì nó hội tụ viễn thông và công nghệ thông tin, nâng cao hiệu quả và chất lượng dịch vụ.

2. Megaco/H.248 khác gì so với MGCP?
   Megaco/H.248 là chuẩn mở, hỗ trợ đa phương tiện và mô hình kết nối linh hoạt hơn MGCP, giúp điều khiển mạng phức tạp và đa dạng dịch vụ hiệu quả hơn.

3. INAP CS4 có ưu điểm gì so với các phiên bản trước?
   INAP CS4 hỗ trợ dịch vụ VoIP, dịch vụ IP hai chiều, tích hợp với các giao thức hiện đại, khắc phục hạn chế về khả năng thương mại và tương thích giữa các nền tảng IN.

4. SIGTRAN giúp gì cho mạng NGN?
   SIGTRAN chuyển tải báo hiệu SS7 truyền thống trên mạng IP, đảm bảo tính tương thích và chất lượng báo hiệu trong môi trường mạng NGN.

5. Làm thế nào để quản lý hiệu quả mạng NGN đa công nghệ?
   Sử dụng hệ thống quản lý dựa trên TMN kết hợp ngôn ngữ TML (XML) giúp tương tác và quản lý đa dạng mạng cố định, di động và IP một cách hiệu quả.

Kết luận

• Mạng NGN là nền tảng quan trọng cho sự phát triển viễn thông đa dịch vụ trong tương lai.
• Megaco/H.248 và INAP CS4 là các giao thức tiêu chuẩn chủ đạo trong điều khiển và cung cấp dịch vụ mạng NGN.
• SIGTRAN đảm bảo chuyển đổi báo hiệu truyền thống sang môi trường IP một cách hiệu quả.
• Quản lý mạng NGN cần dựa trên TMN và ngôn ngữ TML để đáp ứng tính phức tạp và đa dạng của mạng.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thử nghiệm các giao thức này tại Việt Nam và phát triển các giải pháp quản lý mạng phù hợp.

Hành động ngay hôm nay để nâng cao năng lực mạng NGN, góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành viễn thông Việt Nam trong kỷ nguyên số.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Giao diện kết nối trong mạng NGN được thực hiện giữa các thực thể mạng giữa các mặt phẳng chức năng được chỉ ra trong hình 1. Bao gồm giao diện kết nối giữa Server ứng dụng và Server điều khiển cuộc gọi MGC , MGC (Softswitch) và MG, hay giữa các MGC. Đây là các giao diện chính, tuy nhiên tùy theo điều kiện triển khai của nhà khai thác và giải pháp của các nhà cung cấp còn có thể xuất hiện thêm một số thực thể vật lý riêng được tách ra từ một số chức năng của các phần tử trên như: Server báo hiệu, Server phương tiện… do đó cũng sẽ có thêm một số giao diện mới. Các giao diện kết nối mạng NGN được thực hiện bởi các giao thức giữa các phần tử mạng trong mạng NGN.

Các giao thức đó là: − BICC − Megaco/H.323 − INAP − SIGTRAN Ngoài ra còn có các giao thức giữa các phần tử mạng và phần quản lý trong mạng NGN. BICC Trong nửa cuối năm 1999 và đầu năm 2000 nhóm nghiên cứu 11 – SG11 của ITU đã tiến hành các hoạt động để ban hành tập khả năng số 1 của BICC vào tháng 6 năm 2000. Trong đó BICC CS1 được thiết kế để cho phép các nhà khai thác mạng cỡ lớn đang sử dụng ISUP có thể tiến hành chuyển đổi từ việc sử dụng mạng truyền tải TDM và mạng báo hiệu trên nền MTP3 hướng đến công nghệ gói một cách dần dần. Mô hình của BICC CS 1 cho phép từng đoạn ATM được đưa vào trong một mạng ISUP băng hẹp hiện có mà không làm mất đi các tính năng và dịch vụ của ISUP hay của IN.

BICC CS1 cũng đưa ra nhứng khả năng lựa chọn mới mà chưa được định nghĩa trong ISUP băng hẹp là “ codec negotiation” và “ codec Đào Ngọc Nam Trang 19/95 LuËn v¨n tèt nghiÖp Cao häc modification “. Điều này cho phép BICC đưa ra các thao tác chuyển mã tự do trong mạng , chẳng hạn như đối với dịch vụ di động thao tác chuyển mã tự do sẽ cải thiện đuợc chất lượng thoại do tránh được việc chuyển mã không cần thiết giữa các lần mã hoá/nén thoại trong mạng. Mô hình của ISN được sử dụng trong BICC CS1 bao gồm các chức năng sau : Chức năng dịch vụ cuộc gọi CSF thực hiện vai trò là giao diện giữa báo hiệu ISUP truyền thống trong mạng TDM, là giao diện dẫn tới bộ chuyển đổi chuyển tải báo hiệu ( STC Signalling transport specific converter ), là giao diện dẫn đến chức năng phối hợp hoạt động /điều khiển mang ( bearer ) BIWF/BCF. STC chuyển đổi từ BICC sang chuyển tải báo hiệu riêng.

Đối với BICC CS1, STC được định nghĩa bởi ITU cho các loại chuyển tải báo hiệu như sau : − MTP3/3B − SSCOP − SSCOPMCE BIWF cung cấp phối hợp hoạt động giữa các công nghệ mạng khác nhau ( TDM và ATM). BCF cung cấp báo hiệu đặc biệt về “ mang” để thiết lập “ mang “ mới sử dụng bởi cuộc gọi BICC. BICC CS1 CSF điều khiển BIWF/ BCF thông qua giao diện “ primitive”. Để cho phép đảm bảo sự tương thích giữa các ISN của các nhà sản xuất khác nhau cần phải đưa ra chi tiết về chuyển đổi BICC tới/từ các công nghệ mạng “mang”.

trong trường hợp BICC CS1 việc chuyển đổi được định nghĩa bởi ITU-T như sau: − AAL1 sử dụng báo hiệu DSS2. − AAL1 sử dụng báo hiệu B-ISUP. − AAL2 sử dụng báo hiệu AAL2 ( CS1 ). Ngoài ra , diễn đàn ATM cũng đã định nghĩa việc chuyển đổi của BICC như sau : − AAL1 sử dụng báo hiệu ATM-F UNI − AAL1 sử dụng báo hiệu ATM-F PNNI − AAL1 sử dụng báo hiệu AINI Đào Ngọc Nam Trang 20/95 LuËn v¨n tèt nghiÖp Cao häc BICC CS1 được chỉ định đi cùng với ISUP 2000.

Tập khuyến nghị ISUP 2000 bao gồm ITU-T Q761 đến Q764 ( bao gồm cả Addendum Q762 và Q763 ) và Q765. Phụ lục của khuyến nghị ITU-T Q1901 mô tả việc phối hợp hoạt động của ISUP với BICC tại một ISN và các yêu cầu về bộ chuyển đổi chuyển tải báo hiệu. ứng dụng đặc biệt của BICC/ISUP – cơ chế chuyển tải ứng dụng APM được sử dụng trong BICC để hỗ trợ cho các thủ tục mang riêng biệt được định nghĩa trong khuyến nghị ITU-T Q765. Mô tả hoạt động của BICC với các hệ thống báo hiệu điều khiển “ mang” nằm trong các khuyến nghị bổ sung của ITU − TRQ.3020 ( BICC với BISUP cho AAL1 ) Mô tả hoạt động của BICC với hệ thống báo hiệu điều khiển ATM-F nằm trong AF-CS-VMOA-0146.000 ( BICC với SIG4.0/AINI ) BICC trong mạng IP hay BICC CS2 Giao thức điều khiển cuộc gọi BICC CS2 xây dựng trên cơ sở BICC CS1, nó bao gồm hầu hết các dịch vụ được hỗ trợ trong ISUP với kiến trúc hiện tại tính đến cả chức năng của tổng đài nội hạt.

Điều này sẽ đẫn đến các khuyến nghị về cuộc gọi cơ bản được phát triển bởi ITU SG 11 thay cho bản tương ứng của ISUP trong CS1. Các khuyển nghị đối với cuộc gọi cơ bản đuợc thể hiện như sau: − Q1902.2 Tham số và bản tin ( Được chia sẻ cùng với ISUP ) − Q1902.3 Khuôn dạng và mã ( được chia sẻ cùng với ISUP ) − Q1902.4 Thủ tục Thủ tục để hỗ trợ cho các dịch vụ bổ trợ trong ISUP được thể hiện ở Q1902. Việc thực hiện chức năng phối hợp hoạt động giữa BICC với các hệ thống báo hiệu khác đựoc thể hiện dưới đây : − Q1912.1 Phối hợp hoạt động giữa BICC và SS7 ISUP − Q1912.2 Phối hợp hoạt động giữa BICC với các kiểu báo hiệu ( truy nhập PSTN, DSS1, C5, R1,R2, TUP ) − Q1912.3 Phối hợp hoạt dộng giữa BICC và H323 Đào Ngọc Nam Trang 21/95 LuËn v¨n tèt nghiÖp Cao häc − Q1912.4 Phối hợp hoạt động giữa BICC và DSS2 − Q1922.2 Phối hợp hoạt động giữa BICC và INAP CS2 Một khía cạnh quan trọng nữa được thể hiện trong CS2 đó là việc hỗ trợ IP “mang “ và việc điều khiển mang này với điều khiển cuộc gọi được tách biệt ra. Điều này cho phép một CSF có thể điều khiển được nhiều BIWF và một BIWF cũng có thể được điều khiển bởi một hay nhiều CSF.

Điều này có nghĩa là khối lượng thông tin được mang đi từ một điểm SN gốc tới điểm kế tiếp sẽ được tăng lên cho cuộc gọi để đáp ứng mục đích nhận dạng và thông tin liên quan đến cuộc gọi/mang. Các khuyến nghị cho phần này được thể hiện dưới đây : − Q1950 Call Bearer Control Protocol - CBC − Q1970 IP Bearer Control Protocol – BCP − Q1990 Bearer Control Tuneling Protocol Một số các khuyến nghị liên quan đến BICC đuợc thể hiện sau đây : − Q2150.0 Generic Signalling Transport Service − Q2150.1 Signalling transport converter on MTP3&MTP3B − Q2150.2 Signalling transport converter on SCCOP&SCCOPMCE − Q2150.3 Signalling tranport converter on SCTP. SIP Giao thức khởi tạo phiên (SIP) là một giao thức được phát triển để hỗ trợ cho việc cung cấp các dich vụ thoại thông qua mạng Internet. SIP được đề xuất bởi IETF và được mô hình hoá dựa trên các giao thức khác của Internet chẳng hạn như SMTP (simple mail tranfer protocol ) và HTTP (Hypertext tranfer protocol ).

Hiện tại tiêu chuẩn SIP đang sử dụng trên mạng là RFC 2543, nhưng hiện nay IETF đã có phiên bản mới là RFC 3261. Các điểm thay đổi so với RFC 2543 được thể hiện tại mục 28 của RFC 3261. Nó được sử dụng để thiết lập, thay đổi và xoá các cuộc gọi được thiết lập giữa một hay nhiều người sử dụng trong một mạng IP. Để đảm bảo yêu cầu cung cấp dịch vụ thoại SIP được sử dụng cùng với một số các giao thức hay tiêu chuẩn khác như RTP cho việc đảm bảo chuyển tải, các báo hiệu liên quan đến sự phối hợp hoạt động với mạng hiện có, các giao thức như RSVP để đảm bảo cho chất lượng thoại, RADIUS hay DIAMETER cho việc nhận thực người sử dụng.

SIP được mô tả như giao thức điều khiển cho các phiên kiến tạo, sửa đổi, kết cuối với một hay nhiều thành phần. Khái niệm phiên ở đây bao gồm hội nghị đa phương tiện Internet, Đào Ngọc Nam Trang 22/95 LuËn v¨n tèt nghiÖp Cao häc các cuộc điện thoại Internet ( hoặc mạng IP bất kỳ ) và phân phối đa phương tiện. Những thành viên trong một phiên có thể thông tin với nhau theo kiểu đa hướng hay là thông qua kết nối theo kiểu quan hệ đơn hướng hoặc là bao gồm cả hai phương pháp trên. SIP hỗ trợ những mô tả để cho phép người tham dự đồng ý thiết lập kiểu phương tiện tương ứng.

SIP cũng hỗ trợ tính di động của người sử dụng bởi các Proxy và chuyển tiếp các yêu cầu đến vị trí hiện tại của người sử dụng. SIP đảm bảo cho các chức năng sau đây : - Định vị người dùng và chuyển đổi tên : Đảm bảo để cuộc gọi tìm thấy bị gọi và vị trí hiện tại. Nó không mang theo bất kỳ thông tin nào về việc mô tả chuyển đổi vị trí nhưng đảm bảo rằng tất cả các thông tin của cuộc gọi đều được hỗ trợ. - Dàn xếp đặc tính : cho phép một nhóm người sử dụng tham gia trongmột cuộc gọi đồng ý về tính năng được hỗ trợ - công nhận rằng không phải tất cả các thành viên đều có thể hỗ trợ cùng một mức như nhau.

Chẳng hạn như video có thể có được hỗ trợ cho tất cả các thành viên hay không. - Quản lý thành viên tham gia cuộc gọi : Trong khi tham gia một cuộc gọi, thành viên tham dự có thể kết nối với một thành viên khác vào trong cuộc gọi hoặc cũng có thể huỷ bỏ kết nối với một người sử dụng khác. Hơn thế nữa, người sử dụng còn có thể chuyển hay giữ cuộc gọi. - Thay đổi đặc tính cuộc gọi : người sử dụng có thể thay đổi các đặc tính của cuộc gọi trong khi đang thực hiện chúng.

Chẳng hạn, một cuộc gọi chỉ được thiết lập với đặc tính chỉ là thoại, thế nhưng trong khi đang thực hiện có thể sử dụng chức năng video. Thành phần thứ ba tham dự trong cuộc gọi có thể yêu cầu sử dụng các tính năng khác để đảm bảo cho việc tham dự trong cuộc gọi. Đào Ngọc Nam Trang 23/95 LuËn v¨n tèt nghiÖp Cao häc Client Network SIP Server TCP Connection Set-up SDP SIP SIP Request/Response UDP TCP IP TCP Connection close Link Layer ( a) (b) Hình 2.1 (a) Mô hình khách/chủ sử dụng TCP, (b) Chồng giao thức sử dụng UDP/TCP SIP được chia ra làm hai thành phần: Đại lý người dùng SIP (SIP user agent) và Server mạng SIP.