Chương 1 : Mạng viễn thông thế hệ mới (NGN). Chương 2 : Chuyển mạch mềm trong mạng NGN. Chương 3 : Chuyển mạch mềm trong mạng NGN Việt Nam. Luận văn đã được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của PGS.
Nguyễn Cảnh Tuấn - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. Tôi xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Cảnh Tuấn và các thầy cô khoa Điện tử viễn thông, trường Đại học công nghệ đã dìu dắt, dạy dỗ tôi trong quá trình học tập. Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự phê bình góp ý của các thầy cô giáo và những người có quan tâm để luận văn được hoàn thiện hơn.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 1 Ch-¬ng 1. MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI (NGN) 1. Tổng quan về mạng viễn thông 1. Mạng viễn thông hiện tại - Mạng PSTN Mạng viễn thông là phương tiện đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu.
Mạng có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối. ThiÕt bÞ ThiÕt ThiÕt bÞ ThiÕt chuyÓn bÞ chuyÓn bÞ m¹ch truyÒn M«i m¹ch truyÒn dÉn tr-êng dÉn truyÒn H×nh 1: Các thành phầndÉn chính của mạng viễn thông Thiết bị chuyển mạch gồm có tổng đài nội hạt (local exchange) và tổng đài trung kế (trunk exchange). Các thuê bao được nối vào tổng đài nội hạt và tổng đài nội hạt được nối vào tổng đài trung kế.
Nhờ các thiết bị chuyển mạch mà đường truyền dẫn được dùng chung và mạng có thể được sử dụng một cách kinh tế. Thiết bị truyền dẫn dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài, hay giữa các tổng đài với nhau để thực hiện việc truyền đưa các tín hiệu điện. Môi trường truyền bao gồm môi trường hữu tuyến và môi trường vô tuyến. Môi trường truyền hữu tuyến bao gồm cáp kim loại, cáp quang.
Môi trường truyền vô tuyến bao gồm vi ba, vệ tinh. Thiết bị đầu cuối cho mạng thoại truyền thống gồm máy điện thoại, máy Fax, máy tính, tổng đài PABX. Mạng viễn thông hiện nay được chia thành nhiều loại: mạng mắc lưới (mesh network), mạng sao (star networks) và mạng hỗn hợp (composite network) bao gồm cả loại sao và mắt lưới. Các loại mạng này có các ưu điểm và nhược điểm khác TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 2 nhau để phù hợp với các đặc điểm của từng vùng địa lý (trung tâm, hải đảo, biên giới…) hay vùng lưu lượng (lưu thoại cao, thấp…).
GW Sub Sub Sub Sub RLE HLE HLE RLE TE TE Sub Sub Sub Sub GW : Tæng ®µi quèc tÕ (Gateway) TE : Tæng ®µi chuyÓn tiÕp quèc gia (Transit Exchange) HLE : Tæng ®µi néi h¹t (Host Local Exchange) RLE : Tæng ®µi xa (VÖ tinh - Remote Local Exchange) Sub H×nh Cấu hình 2: bao : Thuª mạng cơ bản (Subcriber) Mạng viễn thông hiện nay được phân cấp như sau: ` Tæng ®µi quèc tÕ Tæng ®µi chuyÓn tiÕp Tæng ®µi néi h¹t H×nh 3: Cấu trúc mạng phân cấp TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Các nhược điểm của mạng viễn thông hiện nay Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó, như [5]: - Mạng Telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đã được mã hoá bằng 5 bit (mã Baudot). Tốc độ truyền rất thấp (từ 75 tới 300 bit/s). - Mạng điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POTS (Plain Old Telephone Service): ở đây thông tin tiếng nói được số hóa và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN.
- Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu giữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên các giao thức X. Mỗi mạng trên lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Điều này dẫn đến hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm, trong đó quan trọng nhất là: - Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng. - Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu.
Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau, vì vậy mạng hiện tại sẽ rất khó thích nghi với những đòi hỏi này. - Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài nguyên. Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng. Mặt khác, mạng viễn thông hiện nay được thiết kế nhằm mục đích khai thác dịch vụ thoại là chủ yếu.
Do đó, đứng ở góc độ này, mạng đã phát triển tới một mức gần như giới hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết điểm cần khắc phục. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 4 - Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho các nhà khai thác gần như phụ thuộc hoàn toàn vào các nhà cung cấp tổng đài. Điều này không những làm giảm sức cạnh tranh cho các nhà khai thác, đặc biệt là những nhà khai thác nhỏ, mà còn tốn nhiều thời gian và tiền bạc khi muốn nâng cấp và ứng dụng các phần mềm mới. - Các tổng đài chuyển mạch kênh đã khai thác hết năng lực và trở nên lạc hậu đối với nhu cầu của khách hàng.
Các tổng đài chuyển mạch cấp 5 đang tồn tại làm hạn chế khả năng sáng tạo và triển khai các dịch vụ mới, từ đó dẫn đến việc làm giảm lợi nhuận của các nhà khai thác. - Kiến trúc hạ tầng mạng PSTN dựa trên cơ sở công nghệ TDM và chuyển mạch kênh không mềm dẻo và không hiệu quả cho việc truyền số liệu và các dịch vụ đa phương tiện. Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai thác nhận thấy rằng “sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN” là chắc chắn xảy ra. Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự - số, băng hẹp - băng rộng, cơ bản - đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện nay.
Để thỏa mãn nhu cầu của khách hàng, đồng nghĩa với việc gia tăng lợi nhuận, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông yêu cầu những giải pháp công nghệ mới thay thế (hay bổ sung) cho mạng PSTN. Cùng với sự gia tăng nhu cầu của khách hàng, công nghệ chuyển mạch gói cũng góp phần đưa ngành công nghiệp viễn thông chuyển sang thời kỳ mới. Công nghệ chuyển mạch gói đưa ra giải pháp chuyển giao thông tin dưới dạng các gói tin theo phương thức hướng kết nối (connection oriented) hay không kết nối (connectionless) trên các kênh ảo (chỉ thực sự chiếm dụng tài nguyên khi có lưu lượng trên nó). Mạng chuyển mạch gói có thể được xây dựng trên các giao thức khác nhau: X25, IP.
trong đó giao thức IP đang là giao thức được quan tâm nhiều nhất. Mạng chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP được coi là giải pháp công nghệ đáp ứng sự gia tăng nhu cầu của khách hàng. Với khả năng của mình, các dạng lưu lượng khác nhau được xử lý hoàn toàn trong suốt trong mạng IP, điều này cho phép mạng IP có khả năng cung cấp các loại dịch vụ đa dạng, phong phú bao gồm cả dịch vụ đa phương tiện chứ không riêng gì dịch vụ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Điều này rất có ý nghĩa khi trong tương lai, thông tin thoại chỉ còn tồn tại như dịch vụ giá trị gia tăng.
Như vậy, để đáp ứng nhu cầu khách hàng các nhà quản trị mạng có hai sự lựa chọn: hoặc xây dựng một cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới cho mạng IP hoặc xây dựng một mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ IP bằng cách nâng cấp trên cơ sở mạng PSTN hiện có. Trên quan điểm kinh tế, rõ ràng phương án hai là sự lựa chọn đúng đắn, nghĩa là cần phải giải quyết nhiệm vụ chuyển đổi một cách hợp lý quá trình chuyển đổi từ mạng PSTN truyền thống trên cơ sở công nghệ TDM và chuyển mạch kênh sang một mạng thế hệ mới trên cơ sở chuyển mạch gói và công nghệ IP. Và điều này đã thúc đẩy mạng NGN ra đời. Khái niệm về mạng viễn thông thế hệ mới (NGN) Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn [5]: - Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau); - Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng 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 được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM).
Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và cung các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN ở đây không bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN. Trong giai đoạn quá độ, mạng thông tin thế hệ mới có sự tích hợp mạng thoại PSTN, chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với 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 cũng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 6 có thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ gánh nặng của 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 chủ đạo ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này.