CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN NỘI DUNG: 1.1 Giới thiệu các mạng viễn thông.2 Khái niệm về mạng NGN.3 Các đặc điểm của mạng NGN.4 Cấu trúc mạng NGN.5 Các công nghệ sử dụng trong mạng NGN HV : Vũ Văn Hùng GVHD : TS. Nguyễn Viết Nguyên Truyền dẫn quang trong mạng NGN 61 1.1 Giới thiệu các mạng viễn thông. Mạng viễn thông có thể được định nghĩa như sau: Mạng viễn thông là phương tiện truyền 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.1: Các thành phần chính của mạng viễn thông. Các mạng viễn thông truyền thống có đặc điểm là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ cho dịch vụ đó. • Mạng Telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng các kí tự đã được mã hoá bằng 5 bit (mã Baudot). Có tốc độ truyền rất thấp (từ 75 đến 300 bit/s).
• Mạng điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POST (Plain Old Telephone Service): ở đây tiếng nói được số hoá và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng. • Mạng truyền số liệu: bao gồm mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu giữa các máy tính dựa trên giao thức X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên giao thức X. HV : Vũ Văn Hùng GVHD : TS. Nguyễn Viết Nguyên Truyền dẫn quang trong mạng NGN 62 • Mạng tín hiệu truyền hình có thể được truyền theo 3 cách: truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp CATV (Community Antenna Television) bằng cáp đồng trục hoặc qua hệ thống vệ tinh.
• Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông qua mạng LAN (Local Area Network) với các công nghệ mạng Ethernet, Token Bus và Token Ring. Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể được sử dụng cho các mục đích khác. Ví dụ ta không thể truyền tín hiệu truyền hình qua mạng PSTN vì băng thông của mạng không đủ. Do đặc điểm các mạng viễn thông truyền thống tồn tại một cách độc lập với nhau, mỗi mạng lại yêu cầu một phương pháp thiết kế, vận hành bảo, dưỡng khác nhau.
Như vậy hệ thống mạng viễn thông truyền thống có rất nhiều nhược điểm mà quan trong 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. Mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau và các mạng truyền thống sẽ khó thích nghi được với các 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. Sự bùng nổ lưu lượng thông tin đã cho thấy sự kém hiệu quả của chuyển mạch kênh TDM.
Chuyển mạch kênh truyền thống chỉ dùng để truyền các lưu lượng thoại có thể dự đoán trước, và nó không hỗ trợ lưu lượng dữ liệu tăng đột biến một cách hiệu quả. Khi lượng dữ liệu tăng HV : Vũ Văn Hùng GVHD : TS. Nguyễn Viết Nguyên Truyền dẫn quang trong mạng NGN 63 vượt lưu lượng thoại, đặc biệt đối với dịch vụ truy cập Internet quay số trực tiếp, thường xảy ra nghẽn mạch do nguồn tài nguyên hạn hẹp. Trong khi đó, chuyển mạch kênh làm lãng phí băng thông khi các mạch đều rỗi trong một khoảng thời gian mà không có tín hiệu nào được truyền đi.
Trước những nhược điểm đó đòi hỏi phải 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 tiên,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện nay. Khái niệm về mạng NGN: Mạng viễn thông thế hệ mới NGN (Next Generation Network) có nhiều tên gọi khác nhau, như: • Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau). • Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và phi thoại, 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 lẫn nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM). Theo đó có thể định nghĩa khái quát mạng NGN như sau: Mạng viễn thông thế hệ sau NGN là một mạng có cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ gói để có thể triển khai nhanh chóng các loại hình dịch vụ khác nhau dựa trên sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động. Như vậy, có thể xem mạng thông tin thế hệ mới là mạng 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 chuyển tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể nhập một lượng dữ liệu lớn vào mạng IP, nhờ đó HV : Vũ Văn Hùng GVHD : TS.
Nguyễn Viết Nguyên Truyền dẫn quang trong mạng NGN 64 có thể giảm nhẹ gánh nặng của PSTN. Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và số 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. Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một số lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện.
Đặc điểm của mạng NGN: Mạng NGN là một mạng có hạ tầng thông tin chung dựa trên cơ sở công nghệ chuyển mạch gói để có thể cung cấp các dịch vụ bao gồm các dịch vụ viễn thông, cung cấp các công nghệ truyền tải băng thông rộng và đảm bảo chất lượng dịch vụ( QOS), trong đó các chức năng liên quan đến dịch vụ độc lập với các công nghệ truyền tải lớp dưới. NGN cung cấp khả năng truy nhập không hạn chế của người sử dụng đến nhiều nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. NGN hỗ trợ các dịch vụ di động nói chung, tức là người sử dụng có thể truy nhập ở mọi nơi với bất kỳ phương thức truy nhập nào. Theo đó, mạng NGN có những đặc điểm cơ bản sau: - Dựa trên nền tảng công nghệ chuyển mạch gói.
- Chức năng điều khiển được tách khỏi chức năng truyền tải, cuộc gọi và dịch vụ. - Tách biệt dịch vụ và mạng, cung cấp các giao diện mở (APIs) nhằm hỗ trợ cho việc tạo các dịch vụ mới mà không phụ thuộc nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng. - Hỗ trợ nhiều loại dịch vụ (dịch vụ thời gian thực, đa phương tiện,. - Cung cấp dịch vụ băng rộng với sự trong suốt từ đầu cuối tới đầu cuối.
- Liên kết với các mạng truyền thống khác (PSTN, ISDN,. - Hỗ trợ các dịch vụ và tính năng di động nói chung. - Người sử dụng không bị lệ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. HV : Vũ Văn Hùng GVHD : TS.
Nguyễn Viết Nguyên Truyền dẫn quang trong mạng NGN 65 1. CẤU TRÚC MẠNG NGN. Cấu trúc luận lí. Cho đến nay, Liên minh viễn thông thế giới ITU vẫn chưa có một khuyến nghị chính thức nào về cấu trúc của mạng NGN.
Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra các mô hình cấu trúc về mạng thế hệ mới như Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC,… Bên cạnh việc đưa ra nhiều mô hình cấu trúc mạng NGN khác nhau và kèm theo là các giải pháp mạng cũng như các sản phẩm thiết bị khác nhau. Nhìn chung từ các mô hình này, cấu trúc mạng thế hệ mới có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng sau: - Lớp kết nối (access + Transport/Core) - Lớp trung gian hay truyền thông (Media). - Lớp điều khiển (Control). Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN : Xem xét từ góc độ kinh doanh vàcung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc mạng thế hệ sau còn có thêm lớp ứng dụng dịch vụ.
Trong môi trường phát triển cạnh tranh thì sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng dịch vụ. Lớp ứng dụng API Lớp điều khiển Lớp điều khiển Lớp Lớp Lớp truyền thông Lớp truyền thông quản quản API lý Lớp truy nhập và lý Lớp truy nhập và truyền dẫn truyền dẫn HV : Vũ Văn Hùng GVHD : TS. Nguyễn Viết Nguyên Truyền dẫn quang trong mạng NGN 66 Hình 1.2: Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN - Phân tích : Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và số liệu. Nó phân chia các khối vững chắc của tổng đài truyền thống thành các lớp mạng riêng rẽ, các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn.
Sự thông minh trong xử lí cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch của PSTN thực chất là đã được tách ra từ ma trận chuyển mạch. Bây giờ, sự thông minh ấy nằm trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (softswitch) và cũng được gọi là bộ điều khiển cổng truyền thông (Media Gateway Controller) hoặc là một tác nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai trò phần tử điều khiển trong cấu trúc mạng mới. Các giao diện mở hướng tới các ứng dụng mạng thông minh (IN - Intelligent Network) và các server ứng dụng mới tạo điều kiện dễ dàng cho việc nhanh chóng cung cấp dịch vụ và đảm bảo đưa ra thị trường trong thời gian ngắn nhất.3: Cấu trúc luận lí của mạng NGN. Tại lớp truyền thông, các cổng được đưa vào sử dụng để làm thích ứng thoại và các phương tiện khác với mạng chuyển mạch gói.
Các Media Gateway này được sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách HV : Vũ Văn Hùng GVHD : TS. Nguyễn Viết Nguyên Truyền dẫn quang trong mạng NGN 67 hàng (RGW – Residental Gateway), với các mạng truy nhập (AGW – Access Gateway) hoặc với mạng PSTN (TGW – Trunk Gateway). Các server phương tiện đặc biệt rất nhiều chức năng khác nhau, như cung cấp các âm quay số hoặc thông báo.