1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ




BÙI THỊ KIM HOA


ĐIỀU KHIỂN CHỐNG TẮC NGHẼN TRONG
MẠNG NGN TOÀN IP



LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG






Hà Nội – 2012

2



ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

BÙI THỊ KIM HOA


ĐIỀU KHIỂN CHỐNG TẮC NGHẼN TRONG MẠNG
NGN TOÀN IP

Ngành : Công nghệ Điện tử - Viễn thông
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử
Mã số : 605270

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS. Đinh Thế Cường


Hà Nội – 2012
4

Mục lục
Lời cam đoan 1
Danh mục các chữ viết tắt 7
Danh mục các bảng 9
Danh mục các hình vẽ 10
MỞ ĐẦU 12
CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TẮC NGHẼN TRONG MẠNG
NGN TOÀN IP 14

1.1. Cơ sở kỹ thuật mạng IP 14
1.1.1. Bộ giao thức TCP/IP 14
1.1.2. Địa chỉ IP 16
1.2. Mạng thế hệ sau NGN (Next Generation Network) 17
1.2.1. Sự cần thiết phải chuyển đổi sang mạng NGN 17
1.2.2. Khái niệm mạng NGN 19
1.2.3. Đặc điểm của mạng NGN 20
1.2.4. Nguyên tắc tổ chức và cấu trúc của mạng NGN 22
1.2.5. Lợi ích của mạng NGN 23
1.2.6. Mạng NGN toàn IP (NGN all-IP) 24
1.2.7. Vấn đề đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trong mạng NGN 25
1.2.7.1. Các tham số đánh giá chất lƣợng mạng NGN 25
1.2.7.2. Các mô hình đảm bảo chất lƣợng dịch vụ 27
1.3. Các vấn đề về tắc nghẽn mạng 30
1.3.1. Tắc nghẽn là gì? 30
1.3.2. Nguyên nhân gây ra tắc nghẽn 31
1.3.3. Vấn đề tắc nghẽn trong mạng NGN toàn IP 32
1.4. Kết luận chƣơng 34
CHƢƠNG 2 – NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG MẠNG
NGN TOÀN IP 35
2.1. Điều khiển tắc nghẽn là gì? 35
2.2. Nguyên lý điều khiển tắc nghẽn 35
2.3. Phân loại các phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn 36
5

2.3.1. Phân loại theo lý thuyết điều khiển 36
2.3.2. Điều khiển tắc nghẽn trên cơ sở cửa sổ hay tốc độ 41
2.4. Các tiêu chí đánh giá phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn 41
2.4.1. Tính hiệu quả (Efficient) 41
2.4.2. Tính bình đẳng (Fairness) 42

2.4.3. Tính hội tụ (Convergence) 42
2.4.4. Tính phân tán (Distributedness) 43
2.5. Thuật toán tăng giảm 44
2.6. Phƣơng pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến 46
2.6.1. Các đặc điểm của phƣơng pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến 47
2.6.2. Các nguyên tắc thiết kế và các cơ chế liên quan 47
2.6.2.1. Định hƣớng truyền tải thông tin mạng 48
2.6.2.2. Cơ chế để truyền tải thông tin mạng 48
2.6.2.3. Thông tin phản hồi 49
2.6.2.4. Độ phức tạp 49
2.7. Kết luận chƣơng 49
CHƢƠNG 3 - CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG
MẠNG NGN TOÀN IP 51
3.1. Điều khiển tắc nghẽn trong TCP 51
3.1.1. Các pha điều khiển tắc nghẽn 52
3.1.2. Cơ chế cửa sổ trƣợt 53
3.1.3. TCP Tahoe (Fast Retransmit) 53
3.1.4. TCP Reno (Fast Recovery) 54
3.1.5. TCP NewReno 54
3.1.6. TCP Vegas 55
3.2. RED (Random Early Detection) 55
3.3. ECN (Explicit Congestion Notification) 58
3.3.1. Đặc điểm của ECN 58
3.3.2. Bổ sung của ECN trong tiêu đề IP 59
3.3.3. Hoạt động của ECN 60
3.4. EWA (Explicit Window Adaptation) 60
6

3.5. FEWA (Fuzzy Explicit Window Adaptation) 62
3.6. CSFQ (Core-Stateless Fair Queueing) 66

3.7. FBA-TCP (Core-Stateless Fair Bandwidth Allocation for TCP) 67
3.8. ETCP (Enhanced TCP) 68
3.9. XCP (eXplicit Control Protocol) 70
3.10. QS-TCP (Quick Start TCP) 76
3.11. Kết luận chƣơng 77
CHƢƠNG 4 – PHÂN TÍCH CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC
NGHẼN VÀ ỨNG DỤNG 78
4.1. Phân tích một số kết quả mô phỏng 78
4.2. So sánh các phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn 84
4.3. Khả năng ứng dụng của các phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn trong môi
trƣờng mạng NGN toàn IP 86
4.3.1. (F)EWA 88
4.3.2. ETCP 88
4.3.3. XCP 89
4.3.4. CSFQ 90
4.3.5. FBA-TCP 90
4.3.6. QS-TCP 91
4.3.7. Tổng kết đặc trƣng của các phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn 91
4.4. Kết luận chƣơng 93
KẾT LUẬN 94
TÀI LIỆU THAM KHẢO 95










7

Danh mục các chữ viết tắt

ABR
Available Bit Rate
Tốc độ bit sẵn sàng
AIAD
Additive Increase Additive Decrease
Tăng cộng giảm cộng
AIMD
Additive Increase Multiplicate
Decrease
Tăng cộng giảm nhân
ARP
Address Resolution Protocol
Giao thức phân giải địa chỉ
ARPA
Advanced Research Projects Agency
Cục các dự án nghiên cứu cấp
cao
ATM
Asynchronous Transfer Mode
Chế độ truyền dị bộ
CATV
Community Antenna Television
Truyền hình cáp
CCS7
Common Channel Signaling Seven
Báo hiệu kênh chung số 7

CL
Controlled Load
dịch vụ kiểm soát tải
CSFQ
Core-Stateless Fair Queueing
Hàng đợi bình đẳng phi trạng
thái tại bộ định tuyến lõi
CWND
Congestion Window
Cửa sổ tắc nghẽn
DWDM
Dense Wavelength Division
Multiplexing
Ghép kênh theo bƣớc sóng
mật độ cao
EC
Efficiency Controller
Bộ điều khiển hiệu quả
ECN
Explicit Congestion Notification
Thông báo tắc nghẽn rõ
ETCP
Enhanced TCP
TCP tăng cƣờng
EWA
Explicit Window Adaptation
Sự tƣơng thích cửa sổ rõ
FBA-TCP
Fair Bandwidth Allocation for TCP
Phân bổ băng thông hợp lý

cho TCP
FC
Fairness Controller
Bộ điều khiển bình đẳng
FCC
Fuzzy Congestion Controller
Bộ điều khiển tắc nghẽn logic
mờ
FEWA
Fuzzy Explicit Window Adaptation
Thích ứng cửa sổ rõ logic mờ
FLC
Fuzzy Logic Controller
Bộ điều khiển logic mờ
8

GS
Guaranteed Service
dịch vụ đảm bảo
ICMP
Internet Control Message Protocol
Giao thức điều khiển thông
điệp Internet
IETF
Internet Engineering Task Force
Nhóm đặc nhiệm kỹ thuật
Internet
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet

IPSec
Internet Protocol Security
Bảo mật giao thức Internet
IPv4
Internet Protocol Version 4
Giao thức Internet phiên bản
4
IPv6
Internet Protocol Version 6
Giao thức Internet phiên bản
6
ISDN
Integrated Services Digital Network
Mạng số tích hợp dịch vụ
ITU
International Telecommunication
Union
Hiệp hội viễn thông quốc tế
MGW
Media Gateway
Cổng truyền thông
MIAD
Multiplicate Increase Additive
Decrease
Tăng nhân giảm cộng
MIMD
Multiplicate Increase Multiplicate
Decrease
Tăng nhân giảm nhân
MPLS

Multi Protocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao
thức
MSS
Maximum Segment Size
Kích cỡ đoạn lớn nhất
NGN
Next Generation Network
Mạng thế hệ sau
NIS
Network-Information Sharing
Chia sẻ thông tin mạng
OSI
Open Systems Interconnection
Mô hình kết nối hệ thống mở
PABX
Private Automatic Branch Exchange
Tổng đài nhánh riêng tự động
PLMN
Public Land Mobile Network
Mạng thông tin di động mặt
đất công cộng
PSDN
Public Switched Data Network
Mạng chuyển mạch dữ liệu
công cộng
9

Danh mục các bảng


Bảng 2. 1. Các nguyên lý thiết kế và đặc điểm của các phƣơng pháp phản hồi tắc
nghẽn 49
Bảng 3. 1. Bổ sung ECN trong tiêu đề IPv4 58
Bảng 3. 2. Mã định dạng trong tiêu đề tắc nghẽn 72
Bảng 4. 1. Các thông số độ trễ và băng tần mô phỏng 79
Bảng 4. 2. So sánh các phƣơng pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến 85
Bảng 4. 3. So sánh mức độ ứng dụng của các phƣơng pháp phản hồi tắc nghẽn
tại bộ định tuyến 92




















10


Danh mục các hình vẽ

Hình 1. 1. Mô hình OSI và TCP/IP 15
Hình 1. 2. Kết nối liên mạng sử dụng giao thức IP 16
Hình 1. 3. Sự hội tụ giữa các mạng 20
Hình 1. 4. Cấu trúc chức năng của mạng NGN 23
Hình 1. 5. Hệ thống mạng hội tụ 25
Hình 1. 6. Các thành phần trong vùng DS 29
Hình 1. 7. Chức năng của các nút biên và nút lõi trong vùng DS 29
Hình 1. 8. Mối liên hệ giữa thông lƣợng, độ trễ và dung lƣợng 31
Hình 1. 9. Cấu trúc vật lý của mạng NGN 33
Hình 2. 1. Phân bổ tài nguyên cho nhiều dịch vụ 36
Hình 2. 2. Nguyên lý gáo rò 37
Hình 2. 3. Phân loại điều khiển tắc nghẽn 39
Hình 2. 4. Điều khiển chống tắc nghẽn ABR trong ATM 40
Hình 2. 5. Độ nhạy và độ mịn 43
Hình 2. 6. Mô hình hệ thống gồm n ngƣời sử dụng chia sẻ một mạng 44
Hình 3. 1. Minh hoạ thuật toán SS và CA 53
Hình 3. 2. Cơ chế cửa sổ trƣợt 53
Hình 3. 3. Nguyên lý hoạt động của hàng đợi RED 56
Hình 3. 4. Loại bỏ gói tin RED theo xác suất p 57
Hình 3. 5. Bổ sung của ECN trong tiêu đề TCP 60
Hình 3. 6. Hoạt động của ECN 60
Hình 3. 7. Hàm liên thuộc của hàng đợi chiều dài Q của FEWA 64
Hình 3. 8. Hàm liên thuộc của tốc độ tăng trƣởng hàng đợi của FEWA 64
Hình 3. 9. Bề mặt điều khiển của bộ điều khiển FEWA đối với hệ số sử dụng α
và của giải thuật FEWA cho cửa sổ gửi 65
Hình 3. 10. Miền CSFQ với các bộ định tuyến biên (E) và lõi (C) 66
Hình 3. 11. Kết nối TCP đơn đi qua vùng bộ định tuyến có khả năng CSFQ. 67
Hình 3. 12. Định dạng tiêu đề XCP 71

Hình 4. 1. Mô hình mạng sử dụng trong mô phỏng 79
11

Hình 4. 2. Thông lƣợng tổng thể trong trƣờng hợp kích thƣớc bộ đệm là 5Kbytes
80
Hình 4. 3. Thông lƣợng tổng thể trong trƣờng hợp kích thƣớc bộ đệm là
30Kbytes 80
Hình 4. 4. Số lƣợng gói tin bị loại bỏ 81
Hình 4. 5. Mức độ sử dụng băng thông tại bộ định tuyến (kích thƣớc bộ đệm là
10Kbytes) 81
Hình 4. 6. Mức độ sử dụng băng thông tại bộ định tuyến (kích thƣớc bộ đệm là
30Kbytes) 82
Hình 4. 7. Sự thay đổi kích thƣớc cửa sổ (kích thƣớc bộ đệm là 5Kbytes) 82
Hình 4. 8. Sự thay đổi kích thƣớc cửa sổ (kích thƣớc bộ đệm là 30Kbytes) 83
Hình 4. 9. Sự thay đổi kích thƣớc hàng đợi tại bộ định tuyến (kích thƣớc bộ đệm
là 5Kbytes) 83
Hình 4. 10. Sự thay đổi kích thƣớc hàng đợi tại bộ định tuyến (kích thƣớc bộ
đệm là 30Kbytes) 84




12

MỞ ĐẦU

Khái niệm mạng thế hệ sau (hay mạng thế hệ mới/mạng thế hệ tiếp theo
NGN - Next Generation Network) hiện không còn mới mẻ trên thế giới nhƣ một
vài năm trƣớc đây. Phát triển và kinh doanh mạng thế hệ sau NGN đã và đang là
vấn đề tất yếu và phức tạp trong ngành viễn thông vài năm gần đây. Xu hƣớng

phát triển của viễn thông là tiến tới hội tụ về mạng, hội tụ về dịch vụ, ứng dụng.
Không nằm ngoài xu thế đó, mạng viễn thông của Việt Nam cũng đang nằm
trong một lộ trình tất yếu là chuyển dần sang mạng thế hệ sau NGN và tiến tới
IP hóa (toàn IP, công nghệ IP đƣợc sử dụng để tích hợp tất cả các dịch vụ) để có
thể tiến tới liên lạc đƣợc mọi lúc, mọi nơi và bằng mọi phƣơng tiện. Bên cạnh
đó, nhu cầu cũng ngày càng gia tăng đối với các dịch vụ truyền thông mới, đòi
hỏi khả năng đáp ứng việc cung cấp dịch vụ hoặc tăng tính cạnh tranh. Việc bảo
đảm chất lƣợng dịch vụ trở thành tiêu chí sống còn, là nguyên nhân dẫn tới
thành công của các nhà cung cấp dịch vụ. Một mạng toàn IP không chỉ cung cấp
các dịch vụ truyền thống trên Internet nhƣ thƣ điện tử, truy nhập các trang web
mà còn cung cấp dịch vụ điện thoại cố định, điện thoại di động, truyền hình và
các dịch vụ phân phối dữ liệu cảm biến và tất nhiên cũng gặp phải các vấn đề
thƣờng gặp của Internet nhƣ virus, truy nhập nặc danh hay tấn công DoS/DDoS.
Tài nguyên của mạng có giới hạn trong khi nhu cầu truyền thông tin ngày càng
tăng. Chính vì vậy, hiện tƣợng tắc nghẽn mạng là khó tránh khỏi. Việc quá tải
hoặc tắc nghẽn của một dịch vụ có thể ảnh hƣởng đến các dịch vụ còn lại.
Để giải quyết vấn đề này có hai cách đó là: Tăng tài nguyên của mạng
(mở rộng nút mạng, tăng các tuyến truyền dẫn, tăng băng thông của mạng …) và
điều khiển để chống tắc nghẽn mạng. Việc tăng tài nguyên mạng chi phí đầu tƣ
lớn và không thể thƣờng xuyên đƣợc. Trong khi đó, việc điều khiển chống tắc
nghẽn mạng sử dụng các giao thức, các thuật toán để điều khiển chống tắc
nghẽn mạng. Việc này chi phí đầu tƣ nhỏ, không ảnh hƣởng đến phần cứng của
mạng đồng thời rất mềm dẻo, linh hoạt. Tuy nhiên, vấn đề điều khiển chông tắc
nghẽn mạng rất phức tạp nhất là khi mạng ngày càng phát triển rộng lớn, dịch vụ
gia tăng nhanh, các dịch vụ mới ngày càng nhiều, số lƣợng ngƣời sử dụng tăng
lên nhanh chóng kèm theo vấn đề lƣu lƣợng tăng vọt và biến đổi động. Vì vậy,
vấn đề điều khiển chống tắc nghẽn ngày càng trở nên cấp thiết. Thực chất, vấn
đề điều khiển chống tắc nghẽn đã đƣợc nghiên cứu từ khá lâu và đã có các
chuẩn, các thuật toán và giao thức điều khiển chống tắc nghẽn đƣợc công bố.
13


Đề tài “Điều khiển chống tắc nghẽn trong mạng NGN toàn IP” tập
trung nghiên cứu các vấn đề về mạng NGN toàn IP, các vấn đề về điều khiển tắc
nghẽn và hệ thống các phƣơng pháp điều khiển chống tắc nghẽn cũng nhƣ khả
năng ứng dụng của những phƣơng pháp này trong mạng NGN toàn IP.
Nội dung của luận văn gồm 4 chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng quan về điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN toàn IP
Chƣơng 2: Nguyên lý điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN toàn IP.
Chƣơng 3: Các phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN toàn IP.
Chƣơng 4: Phân tích các phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn và ứng dụng.
Do kiến thức còn hạn hẹp nên nội dung luận văn không thể tránh khỏi
thiếu sót. Em rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô và những
ngƣời quan tâm đến lĩnh vực này.
Em xin chân thành cảm ơn sự hƣớng dẫn tận tình của thầy giáo,
PGS.TS.Đinh Thế Cƣờng và các thầy cô trong khoa Điện tử viễn thông, Trƣờng
Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ em hoàn thành luận
văn này./.
Hà Nội, ngày tháng năm 2012
Ngƣời thực hiện




Bùi Thị Kim Hoa







14

CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TẮC NGHẼN TRONG MẠNG
NGN TOÀN IP

1.1. Cơ sở kỹ thuật mạng IP
Ngày nay giao thức IP đƣợc sử dụng rộng rãi trên phạm vi toàn cầu cho
kết nối mạng viễn thông. Sự tăng trƣởng theo cấp số nhân của thuê bao Internet
đã là một thực tế không ai có thể phủ nhận. Thực tế, lƣợng dữ liệu lớn nhất trên
các mạng đƣờng trục đều là từ IP. Mạng sử dụng giao thức IP loại bỏ ranh giới
giữa dịch vụ số liệu và thoại. Trƣớc đây chúng ta phải xây dựng các mạng riêng
lẻ dựa trên các giao thức khác nhau. Do đó, khả năng kết nối giữa các hệ thống
là rất khó khăn.
Giao thức IP độc lập với lớp liên kết dữ liệu. Điều này cho phép truyền
gói tin IP giữa hai điểm mà giữa chúng là các liên kết lớp 2 bất kỳ. Việc truyền
tin đƣợc thực hiện theo cơ chế phi kết nối. Gói tin IP chứa địa chỉ bên nhận là số
duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cho việc chuyển gói tới
đích. Dựa trên các bảng định tuyến, các gói tin IP đƣợc chuyển hƣớng tới đích.
Phƣơng thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. IP là một giao
thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao nhƣng lại không
hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ.
Mạng IP đƣợc xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn toàn cầu của IETF. Do
đó, thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau có thể dễ dàng tƣơng hoạt. Hiện nay,
nếu nói tới tiêu chuẩn truyền thông phổ biến nhất thì đó chính là giao thức IP.
1.1.1. Bộ giao thức TCP/IP
TCP/IP là bộ giao thức đƣợc phát triển bởi Cục các dự án nghiên cứu cấp
cao (ARPA) của bộ quốc phòng Mỹ. Hiện nay, TCP/IP đƣợc sử dụng rất phổ
biến trong mạng máy tính, mà điển hình là mạng Internet. TCP/IP đƣợc phát
triển trƣớc mô hình OSI. Do đó, các tầng trong TCP/IP không tƣơng ứng hoàn
toàn với các tầng trong mô hình OSI. Chồng giao thức TCP/IP đƣợc chia thành

bốn tầng: giao diện mạng (network interface), liên mạng (internet), giao vận
(transport) và ứng dụng (application).
Tầng ứng dụng: Tầng ứng dụng cung cấp các dịch vụ dƣới dạng các giao
thức cho ứng dụng của ngƣời dùng. Một số giao thức tiêu biểu tại tầng này gồm:
FTP (File Transfer Protocol), Telnet (TErminaL NETwork), HTTP (Hyper Text
Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP3 (Post Office
15

Protocol), DNS (Domain Name System); DHCP (Dynamic Host Configuration
Protocol), SNMP (Simple Network Managament Protocol).
Mô hình OSI

Mô hình TCP/IP
Tầng ứng dụng


Tầng trình diễn

Tầng ứng dụng
Tầng phiên


Tầng giao vận

Tầng giao vận
Tầng mạng

Tầng liên mạng
Tầng liên kết dữ liệu


Tầng giao diện mạng
Tầng vật lý

Hình 1. 1. Mô hình OSI và TCP/IP
Tầng giao vận: Tầng giao vận chịu trách nhiệm chuyển phát toàn bộ
thông báo từ tiến trình-tới-tiến trình. Tại tầng này có hai giao thức là TCP và
UDP, mỗi giao thức cung cấp một loại dịch vụ giao vận: hƣớng kết nối và phi
kết nối.
Giao thức TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức hƣớng kết
nối, đầu cuối tới đầu cuối. Giao thức TCP là giao thức lớp truyền tải đáng tin
cậy, thực hiện chức năng nhận luồng dữ liệu từ chƣơng trình ứng dụng, chia
luồng dữ liệu nhận đƣợc thành các gói nhỏ có thể quản lý, sau đó gắn mào đầu
vào trƣớc mỗi gói. Phần mào đầu này có chứa địa chỉ cổng nguồn và cổng đích.
Ngoài ra, nó còn chứa số trình tự để chúng ta biết gói này nằm ở vị trí nào trong
luồng dữ liệu. Sau khi nhận đƣợc một số lƣợng gói nhất định, phía nhận TCP sẽ
gửi báo nhận lại cho phía gửi . Ƣu điểm của việc làm này là TCP có khả năng
điều chỉnh việc gửi và nhận các gói tin.
Giao thức UDP (User Datagram Protocol) là một giao thức truyền thông
phi kết nối, đƣợc dùng thay thế cho TCP ở trên IP theo yêu cầu của ứng dụng.
UDP không đảm bảo sự tin cậy, nó gửi gói tin vào tầng IP nhƣng không có sự
đảm bảo rằng gói tin sẽ đến đƣợc đích của chúng. UDP có trách nhiệm truyền
các thông báo từ tiến trình-tới-tiến trình, nhƣng không cung cấp các cơ chế giám
sát và quản lý. UDP cũng cung cấp cơ chế gán và quản lý các số cổng để định
danh duy nhất cho các ứng dụng chay trên một trạm của mạng. Do ít chức năng
16

phức tạp nên UDP có xu thế hoạt động nhanh hơn so với TCP. Nó thƣờng đƣợc
dùng cho các ứng dụng không đòi hỏi độ tin cậy cao trong giao vận.
Tầng liên mạng: Tầng liên mạng trong chồng giao thức TCP/IP tƣơng
ứng với tầng mạng trong mô hình OSI, cho phép kết nối nhiều mạng với các

công nghệ khác nhau qua mạng lõi sử dụng giao thức IP. Chức năng chính của
tầng mạng là đánh địa chỉ lôgic và định tuyến gói tới đích. Giao thức đáng chú ý
nhất ở tầng liên mạng chính là giao thức liên mạng (IP – Internet Protocol).
Ngoài ra còn có một số giao thức khác nhƣ ICMP, ARP và RARP.


Hình 1. 2. Kết nối liên mạng sử dụng giao thức IP
Tầng truy nhập mạng: Tầng truy nhập mạng đôi khi còn đƣợc gọi là giao
diện mạng. Nó cung cấp giao tiếp với mạng vật lý. Thông thƣờng tầng này bao
gồm các driver thiết bị trong hệ thống vận hành và các card giao diện mạng
tƣơng ứng trong máy tính. Chức năng của tầng này là điều khiển tất cả các thiết
bị phần cứng, thực hiện giao tiếp vật lý với cáp hoặc với bất kỳ môi trƣờng nào
đƣợc sử dụng cũng nhƣ là kiểm soát lỗi dữ liệu phân bố trên mạng vật lý. Tầng
truy nhập mạng không định nghĩa một giao thức riêng nào cả mà hỗ trợ các giao
thức chuẩn nhƣ Ethernet, Token Ring, X25, Frame Relay, ATM…
1.1.2. Địa chỉ IP
Một liên mạng đƣợc tạo nên từ sự kết hợp của các mạng vật lý kết nối với
nhau qua các bộ định tuyến. Khi một trạm truyền thông với một trạm khác, gói
dữ liệu có thể di chuyển từ mạng vật lý này đến mạng vật lý khác qua các bộ
định tuyến. Tại tầng này, một trạm cần phải đƣợc định danh duy nhất và toàn
cục. Hơn nữa, để định tuyến tối ƣu và hiệu quả, mỗi bộ định tuyến cũng cần phải
đƣợc định danh duy nhất và toàn cục tại tầng này.
17

Địa chỉ IP là số hiệu nhận dạng đƣợc sử dụng ở tầng liên mạng của bộ
giao thức TCP/IP hay IP là một địa chỉ của một trạm khi tham gia vào mạng
nhằm giúp cho các trạm có thể chuyển thông tin cho nhau một cách chính xác,
tránh thất lạc.
Địa chỉ IP dùng để định danh duy nhất và toàn cục một trạm hoặc một bộ
định tuyến trên toàn mạng. Các địa chỉ IP là duy nhất theo nghĩa mỗi địa chỉ chỉ

định danh một và chỉ một thiết bị trên liên mạng. Hai thiết bị trên liên mạng
không thể có cùng một địa chỉ IP. Tuy nhiên một thiết bị có thể có nhiều địa chỉ
IP nếu chúng kết nối tới nhiều mạng vật lý khác nhau.
Đối với phiên bản IPv4, địa chỉ này là một số nhị phân 32 bít. Mỗi địa chỉ
IP gồm 4 byte (octet), định nghĩa 2 phần: địa chỉ mạng (NetID) và địa chỉ trạm
(HostID). Các thành phần này chiều dài khác nhau tùy thuộc vào lớp địa chỉ
(bao gồm 5 lớp: A, B, C, D và E).
Địa chỉ IP theo phiên bản IPv6 sử dụng 128 bit (16octet) để mã hoá dữ
liệu, nó cho phép sử dụng nhiều địa chỉ hơn so với IPv4. Địa chỉ IP phiên bản
IPv6 đang dần đƣợc đƣa vào áp dụng bởi nguồn tài nguyên IPv4 đang cạn kiệt
do sự phát triển rất nhanh của công nghệ thông tin.
1.2. Mạng thế hệ sau NGN (Next Generation Network)
1.2.1. Sự cần thiết phải chuyển đổi sang mạng NGN
Mạng PSTN dựa trên nền tảng công nghệ TDM và hệ thống báo hiệu số 7
(CCS7). Về cơ bản, mạng này vẫn có khả năng cung cấp tốt các dịch vụ viễn
thông bình thƣờng nhƣ thoại hay Fax với chất lƣợng khá ổn định. Song nhu cầu
của bản thân nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng ngày càng tăng làm bộc lộ
những hạn chế không thể khắc phục đƣợc của mạng hiện tại. Ngày nay thị
trƣờng viễn thông trong nƣớc và thế giới đang ở trong cuộc cạnh tranh quyết liệt
do việc xóa bỏ độc quyền nhà nƣớc và mở cửa tự do cho tất cả các thành phần
kinh tế. Các nhà cung cấp dịch vụ đang phải đứng trƣớc sức ép giảm giá thành
đồng thời tăng chất lƣợng dịch vụ. Sự xuất hiện và phát triển bùng nổ của dịch
vụ Internet dẫn đến những thay đổi đột biến về cơ sở mạng buộc các nhà cung
cấp dịch vụ phải “thay đổi tƣ duy” [1].
Một số hạn chế của mạng PSTN nhƣ sau:
Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông: Mạng PSTN dựa trên công
nghệ TDM trong đó đƣờng truyền đƣợc phân chia thành các khung cố định và
các khe thời gian (Timeslot). Kênh cơ sở đƣợc tính tƣơng đƣơng với một khe
18


thời gian là 64Kb/s. Điều này dẫn đến một số bất lợi, ví dụ đối với nhiều loại
dịch vụ đòi hỏi băng thông thấp hơn hay đối với các dịch vụ có nhu cầu băng
thông thay đổi thì TDM cũng không thể đáp ứng đƣợc. Kết nối TDM đƣợc phân
bổ lƣợng băng thông cố định (Nx64Kb/s) và các khe thời gian này đƣợc chiếm
cố định trong suốt thời gian diễn ra kết nối dẫn đến lãng phí băng thông. Chuyển
mạch gói quản lý băng thông mềm dẻo theo nhu cầu dịch vụ nên hiệu quả sử
dụng băng thông cao hơn rất nhiều.
Khó khăn cho việc tổ hợp mạng: Trƣớc đây các loại dịch vụ viễn thông
khác nhau nhƣ thoại, dữ liệu hay video đƣợc cung cấp trên các mạng tách biệt
nhau. Nỗ lực tổ hợp tất cả các mạng này thành một mạng duy nhất đƣợc thực
hiện từ những năm 80 với mô hình mạng ISDN băng hẹp. Mô hình này vẫn dựa
trên nền công nghệ TDM và gặp phải một số khó khăn nhƣ tốc độ thấp, thiết bị
mạng phức tạp. Ý tƣởng mạng ISDN băng rộng dựa trên nền công nghệ ATM đã
đƣợc đƣa ra song có vẻ nhƣ quá đồ sộ và đắt đỏ đối với ngƣời tiêu dùng.
Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ mới: Trong mạng PSTN toàn bộ
phần “thông minh” của mạng đều tập trung ở các tổng đài. Dịch vụ mới muốn
đƣợc triển khai phải bắt đầu từ tổng đài. Điều này dẫn đến sự thay đổi phần
mềm và đôi khi cả phần cứng của tổng đài rất phức tạp và tốn kém. Ngoài ra,
nhu cầu của khách hàng không ngừng tăng và nhiều loại dịch vụ mới không thể
thực hiện trên nền mạng TDM.
Đầu tư cho mạng PSTN lớn, giá thiết bị cao, chi phí vận hành mạng
lớn, không linh hoạt trong việc mở rộng hệ thống, vốn đâu tư tập trung tại
các trung tâm chuyển mạch: Đầu tƣ cho các thiết mạng PSTN, các tổng đài
thƣờng rất đắt, chi phí nhân công cho việc vận hành bảo dƣỡng mạng rất cao.
Các chức năng phần cứng và phần mềm đều tập trung tại tổng đài nên rất khó
khăn khi cần thay đổi. Mạng có nhiều cấp gây phức tạp trong việc phối hợp hệ
thống báo hiệu, đồng bộ và triển khai dịch vụ mới. Ngoài ra, việc thiết lập trung
tâm quản lý mạng, hệ thống tính cƣớc, chăm sóc khách hàng cũng rất phức tạp.
Giới hạn trong phát triển mạng: Các tổng đài chuyển mạch nội hạt đều
sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh, trong đó các kênh thoại đều có tốc độ

64Kb/s. Quá trình báo hiệu và điều khiển cuộc gọi liên hệ chặt chẽ với cơ cấu
chuyển mạch. Ngày nay, những lợi ích về mặt kinh tế của thoại gói đang thúc
đẩy sự phát triển của cả mạng truy nhập và mạng đƣờng trục từ chuyển mạch
kênh sang gói. Các tổng đài chuyển mạch kênh nội hạt truyền thống đóng vai trò
cầu nối của cả hai mạng gói này. Việc chuyển đổi gói sang kênh phải đƣợc thực
hiện tại cả hai đầu vào và ra của chuyển mạch kênh, làm phát sinh những chi phí
19

phụ không mong muốn và tăng thêm trễ truyền dẫn cho thông tin, đặc biệt ảnh
hƣởng tới những thông tin nhạy cảm với trễ đƣờng truyền nhƣ tín hiệu thoại.
Nếu tồn tại một giải pháp mà trong đó các tổng đài nội hạt có thể cung cấp dịch
vụ thoại và các dịch vụ tuỳ chọn khác ngay trên thiết bị chuyển mạch gói, thì sẽ
không phải thực hiện các chuyển đổi không cần thiết nữa. Điều này mang lại lợi
ích kép là giảm chi phí và tăng chất lƣợng dịch vụ (giảm trễ đƣờng truyền). Và
đó cũng là một bƣớc quan trọng tiến gần tới cái đích cuối cùng là mạng NGN.
Không đáp ứng được sự tăng trưởng nhanh của các dịch vụ dữ liệu: Sự
thật là ngày nay dịch vụ Internet phát triển với tốc độ chóng mặt, lƣu lƣợng
Internet tăng với cấp số nhân theo từng năm và triển vọng sẽ còn tăng mạnh vào
những năm sau trong khi lƣu lƣợng thoại cố định dƣờng nhƣ có xu hƣớng bão
hòa thậm chí giảm ở một số nƣớc phát triển. Các mạng cung cấp dịch vụ số liệu
nói chung và Internet nói riêng nếu không cải tiến và áp dụng công nghệ mới thì
rõ ràng sẽ không thể đáp ứng đƣợc những nhu cầu ngày càng tăng này.
Với yêu cầu về thay đổi công nghệ mạng nhƣ trên, mạng thế hệ sau NGN
đã đƣợc giới thiệu và ứng dụng ở một số quốc gia. Thực tiễn triển khai cho thấy
công nghệ mạng mới này đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kĩ thuật và kinh
doanh kể trên.
1.2.2. Khái niệm mạng NGN
Mạng NGN là một khái niệm rộng, khó định nghĩa một cách chính xác,
ngắn gọn. Mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp thiết bị
viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lƣợc phát triển

mạng NGN, nhƣng vẫn chƣa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho
mạng NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết
mọi chi tiết về mạng thế hệ sau, nhƣng có thể đƣợc coi là khái niệm chung nhất
khi đề cập đến mạng NGN [1].
Khái niệm mạng NGN đƣợc nêu trong khuyến nghị Y.2001 của ITU-T
nhƣ sau:
Mạng thế hệ sau (NGN) là mạng gói có khả năng cung cấp các dịch vụ
viễn thông và tạo ra nhiều ứng dụng băng thông rộng, các công nghệ
truyền tải đảm bảo chất lượng dịch vụ và trong đó các chức năng dịch vụ
độc lập với các công nghệ truyền tải liên quan phía dưới. Nó cho phép
truy nhập không giới hạn tới mạng, các nhà cung cấp dịch vụ và/hoặc các
dịch vụ theo ý muốn. Nó hỗ trợ tính di động cho các dịch vụ cung cấp tới
người sử dụng sao cho đồng nhất và đảm bảo.
20

Mạng gói (packet – oriented networks) nhƣ mạng Internet, thực hiện
truyền dữ liệu giữa những hệ thống đầu cuối trong những đơn vị cố định hoặc
biến đổi nhƣng kích thƣớc hạn chế gọi đƣợc gọi là gói. Những nút mạng trung
gian gọi là bộ định tuyến, thực hiện chuyển tiếp gói tin từ nguồn đến đích. Mỗi
bộ định tuyến đƣợc trang bị một bộ đệm với kích thƣớc hạn chế, gọi là hàng đợi,
thực hiện lƣu trữ tạm thời các gói tin không thể chuyển tiếp ngay lập tức.
Nhƣ vậy, NGN có thể hiểu là mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên
công nghệ chuyển mạch 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. Những
khả năng và ƣu điểm của NGN bắt nguồn từ sự tiến bộ của công nghệ thông tin
và các ƣu điểm của công nghệ chuyển mạch gói và truyền dẫn quang băng rộng.
1.2.3. Đặc điểm của mạng NGN
Mạng thông tin toàn cầu ngoài cung cấp dịch vụ truyền thoại và truyền số
liệu, tƣơng ứng với nó là 2 cơ sở hạ tầng mạng PSTN (thoại) và Internet (số
liệu) còn một số mạng cung cấp dịch vụ khác nhƣ mạng di động mặt đất

(PLMN), truyền hình cáp (CATV). Mỗi hệ thống này có mạng lƣới truyền tải và
truy nhập riêng, nhƣng đều phải sử dụng chung mạng lƣới chuyển mạch và
đƣờng trục cáp quang quốc gia, điều này gây ra nhiều phức tạp trong hệ thống
quản lý viễn thông, giảm hiệu suất phục vụ, tăng chi phí vận hành bảo dƣỡng.

Hình 1. 3. Sự hội tụ giữa các mạng
Mạng thế hệ sau NGN là một giải pháp tái kiến trúc mạng, tận dụng các
ƣu thế về công nghệ tiên tiến nhằm đƣa lại nhiều dịch vụ mới, mang lại nguồn
21

thu mới, góp phần giảm chi phí khai thác và đầu tƣ ban đầu cho các nhà kinh
doanh. Mục tiêu của mạng NGN là nhằm nâng cao khả năng cung cấp dịch vụ
của các mạng hiện nay để có thể truyền đa dịch vụ trên nền tảng chuyển mạch
gói, hình thành một cơ sở hạ tầng mạng viễn thông duy nhất sử dụng chung
mạng lõi cho nhiều mạng truy nhập khác nhau.
Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:
Nền tảng là hệ thống mạng mở: Trƣớc hế do áp dụng cơ cấu mở mà các
khối chức năng của tổng đài truyền thống đƣợc chia thành các phần tử mạng độc
lập, các phần tử phân theo chức năng và phát triển một cách độc lập. Giao diện
và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tƣơng ứng. Việc
phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hƣớng mới, những
nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi
tổ chức mạng lƣới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực
hiện nối thông các mạng có cấu hình khác nhau.
Dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng: Trong mạng NGN có sự chia
tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi, chia tách cuộc gọi với truyền tải. Mục tiêu
chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng, thực hiện một
cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ.Thuê bao có thể tự bố trí và
xác định đặc trƣng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch
vụ và loại hình đầu cuối. Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có

tính linh hoạt cao.
NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một bộ giao thức thống nhất:
Từ trƣớc đến nay, các mạng viễn thông, mạng máy tính hay truyền hình cáp đã
tồn tại và cung cấp dịch vụ một cách riêng biệt. Nhƣng mấy năm gần đây, cùng
với sự phát triển của công nghệ IP, ngƣời ta mới nhận thấy là các mạng trao đổi
thông tin này cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là
xu thế mà ngƣời ta thƣờng gọi là “dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các
dịch vụ lấy IP làm cơ sở có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau; con
ngƣời lần đầu tiên có đƣợc giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp
nhận đƣợc; đặt cơ sở vững chắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin
quốc gia. Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt
đầu đƣợc sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn ở
thế bất lợi so với các chuyển mạch kênh về khả năng hỗ trợ lƣu lƣợng thoại và
cung cấp chất lƣợng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng
trong thế giới Internet đƣợc tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn
mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này.
22

NGN là mạng có dung lượng ngày càng tăng và tính thích ứng cao, có
đủ năng lực để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng: Với việc sử dụng nền
chuyển mạch gói và cấu trúc mở, mạng NGN có khả năng cung cấp rất nhiều
loại hình dịch vụ, đặc biệt là các dịch vụ yêu cầu băng thông cao nhƣ truyền
thông đa phƣơng tiện, truyền hình, giáo dục, … Vì vậy dung lƣợng mạng phải
ngày càng tăng để đáp ứng nhu cầu ngƣời sử dụng, đồng thời mạng NGN cũng
phải có khả năng thích ứng với những mạng viễn thông đã tồn tại trƣớc nó nhằm
tận dụng cơ sở hạ tầng mạng, dịch vụ và khách hàng sẵn có.
1.2.4. Nguyên tắc tổ chức và cấu trúc của mạng NGN
Mạng thế hệ sau đƣợc tổ chức dựa trên những nguyên tắc cơ bản sau:
- Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú, đa
dạng, đa dịch vụ, đa phƣơng tiện.

- Mạng có cấu trúc đơn giản.
- Nâng cao hiệu quả sử dụng chất lƣợng mạng lƣới và giảm thiểu chi phí
khai thác, bảo dƣỡng.
- Dễ dàng mở rộng dung lƣợng, phát triển các dịch vụ mới.
- Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh.
Việc tổ chức mạng dựa trên số lƣợng thuê bao theo vùng địa lý và nhu cầu
phát triển dịch vụ, không tổ chức theo địa bàn hành chính mà tổ chức theo vùng
mạng hay vùng lƣu lƣợng.
Do đó, việc xây dựng mạng thế hệ sau NGN cần tuân thủ những chỉ tiêu:
- NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dịch vụ của các mạng riêng lẻ
khác nhau.
- Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dịch vụ qua nhiều nhà cung cấp
khác nhau. Mỗi nhà cung cấp mạng hay dịch vụ là một thực thể riêng lẻ với
mục tiêu kinh doanh và cung cấp dịch vụ khác nhau, có thể sử dụng những dịch
vụ và giao thức khác nhau. Một vài dịch vụ có thể do chỉ một nhà cung cấp đƣa
ra nhƣng tất cả các dịch vụ đều phải đƣợc truyền qua mạng một cách thông suốt
từ đầu cuối đến đầu cuối.
- Mạng phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối, hữu tuyến cũng nhƣ vô tuyến.
Cho đến nay, chƣa có một khuyến nghị chính thức nào của Liên minh viễn
thông thế giới ITU về cấu trúc của mạng NGN. Các hãng viễn thông lớn đã đƣa
ra mô hình cấu trúc mạng thế hệ mới nhƣ Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens,
23

Lucent, NEC,…Bên cạnh việc đƣa ra nhiều mô hình cấu trúc mạng NGN khác
nhau và kèm theo là các giải pháp mạng cũng nhƣ các sản phẩm thiết bị mới
khác nhau. Cấu trúc mạng NGN đƣợc đƣa ra có đặc điểm chung là bao gồm các
lớp chức năng sau:
- Lớp kết nối (truy nhập và truyền dẫn)
- Lớp trung gian hay lớp truyền thông
- Lớp điều khiển

- Lớp quản lý

Hình 1. 4. Cấu trúc chức năng của mạng NGN
Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay rất phức tạp với nhiều loại giao
thức, khả năng tƣơng thích giữa các thiết bị là vấn đề đang đƣợc các nhà khai
thác quan tâm.
1.2.5. Lợi ích của mạng NGN
Vì mạng NGN hội tụ các mạng truyền thống riêng lẻ vào một kết cấu
thống nhất để hình thành nên hạ tầng thông tin duy nhất, dựa trên công nghệ
chuyển mạch gói nên nó cho phép triển khai các dịch vu một cách nhanh chóng
24

và đa dạng, đáp ứng sự hội tụ giữa các thông tin thoại, truyền dữ liệu và Intemet,
giữa cố định và di động với giá thành hợp lý.
Ứng dụng mạng NGN cho phép giảm thiểu thời gian đƣa dịch vụ mới ra
thị trƣờng; nâng cao hiệu suất sử dụng và truyền dẫn với công nghệ ghép kênh
bƣớc sóng quang DWDM chiếm lĩnh ở lớp vật lý và công nghệ IP/MPLS làm
nền tảng cho lớp mạng.
Mạng NGN cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tăng cƣờng khả năng
kiểm soát, bảo mật thông tin của khách hàng. Đáp ứng đƣợc hầu hết các nhu cầu
của nhiều đối tƣợng sử dụng nhƣ doanh nghiệp, văn phòng, các hệ thống mạng
máy tính lớn với các giao thức chuẩn và giao diện thân thiện. Ngoài ra, mạng
NGN đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kinh doanh mới của khách hàng; linh hoạt
trong sử dụng các giao diện mở đa truy nhập, đa giao thức để cung cấp các dịch
vụ cho khách hàng mà không phụ thuộc quá nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị
và khai thác mạng lƣới, đem lại lợi ích lớn trong đầu tƣ cho các doanh nghiệp.
Với tính thông minh của mạng, mạng NGN cũng tạo tiền đề cho các bƣớc phát
triển của công nghệ mạng và các dịch vụ mới trong tƣơng lai.
Một ƣu điểm nữa của mạng NGN là có thể đƣợc phát triển bởi các nhà
khai thác mới không yêu cầu có sẵn cơ sở hạ tầng hay chỉ cần nâng cấp, mở

rộng trên cấu trúc mạng sẵn có. Ngày nay, công nghệ MPLS (chuyển mạch nhãn
đa giao thức) là kỹ thuật đƣợc công nhận cho mạng hội tụ ở Việt Nam. MPLS
đang dẫn đầu về các mức linh hoạt, tính đảm bảo và an toàn mà ngày nay chƣa
có một công nghệ nào khác có thể thỏa mãn đƣợc
Sự tiến bộ trong công nghệ, sức cạnh tranh mạnh mẽ và một môi trƣờng
phát triển thông thoáng sẽ làm thay đổi tận gốc các công nghệ truyền thông
thoại, dữ liệu và dịch vụ video. Một cách tƣơng ứng, các nhà cung cấp dịch vụ
cũng đang thay đổi mô hình kinh doanh của mình một cách mạnh mẽ, không chỉ
hạ giá thành sản phẩm dịch vụ mà còn tạo ra những dòng doanh thu khác biệt,
mới mẻ.
1.2.6. Mạng NGN toàn IP (NGN all-IP)
Ý tƣởng chính của NGN toàn IP là xây dựng một hệ thống mạng duy nhất
vận chuyển tất cả thông tin và dịch vụ (dữ liệu, âm thanh và hình ảnh) bằng cách
đóng gói chúng vào các gói tin IP, giống nhƣ trên mạng Internet. NGN đƣợc xây
dựng dựa theo các giao thức thông thƣờng của Internet, và vì thế thuật ngữ “all-
IP” (toàn IP) đôi khi đƣợc dùng để diễn tả quá trình trao đổi thông tin trong
mạng NGN.
25

Trung tâm của mạng NGN toàn IP chính là sự hội tụ của 3 yếu tố: hội tụ
mạng (Application Convergence), hội tụ dịch vụ (Service Convergence), hội tụ
ứng dụng (Network Convergence) [3]:


Hình 1. 5. Hệ thống mạng hội tụ
Hƣớng tiếp cận xây dựng hệ thống mạng của các nhà cung cấp dịch vụ
đang trải qua những thay đổi cơ bản. Đặc điểm chung của những thay đổi này là
sự hội tụ về hạ tầng và dịch vụ đồng thời cho phép cung cấp các dịch vụ tích hợp
với IP là công nghệ nền tảng. Đó chính là lý do cho sự ra đời của mạng NGN
toàn IP.

1.2.7. Vấn đề đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trong mạng NGN
1.2.7.1. Các tham số đánh giá chất lƣợng mạng NGN
Mạng NGN là mạng hạ tầng thông tin dựa trên công nghệ chuyển mạch
gói nên việc đánh giá chất lƣợng mạng chủ yếu dựa trên 4 tham số cơ bản là:
băng thông, độ trễ gói, trƣợt (jitter) và tỉ lệ mất gói.
Băng thông (Bandwidth): Thuật ngữ băng thông đƣợc sử dụng để chỉ
khả năng truyền một lƣợng dữ liệu của một giao thức, phƣơng tiện hoặc của một
kết nối. Băng thông thực tế đạt đƣợc dựa trên thỏa thuận kết nối dịch vụ giữa
nhà cung cấp với khách hàng hay giữa các nhà cung cấp với nhau. Có vẻ nhƣ
cách tốt nhất để giải quyết vấn đề băng thông là dành càng nhiều băng thông cho
26

các kết nối càng tốt. Tuy nhiên thực tế để tăng băng thông, ngoài chi phí phát
triển mạng lƣới còn phát sinh các vấn đề về trễ nhƣ trong các mạng hội tụ nhiều
dịch vụ.
Trễ (Delay): Tất cả các gói tin trong mạng đều trải qua một vài khoảng
trễ nhất định trƣớc khi tới đƣợc đích, hay nói cách khác trễ có rất nhiều loại, ở
đây chỉ nêu ra một số loại cơ bản sau:
Trễ lan truyền (Propagation Delay): Đƣợc định nghĩa là khoảng thời gian
cần thiết để truyền 1 bit thông tin từ nơi gửi đến đích trên một liên kết môi
trƣờng vật lý.
Trễ mạng (Network Delay): Đây là thời gian để một thiết bị nhận và
chuyển một gói đi. Khoảng thời gian này thƣờng nhỏ hơn 10μs . Tất cả các gói
trong một luồng không có cùng độ trễ trong mạng. Độ trễ của mỗi gói biến đổi
tuỳ theo điều kiện của từng chặng trên mạng. Nếu mạng không bị tắc nghẽn, các
bộ định tuyến sẽ không cần có hàng đợi, do đó trễ chuyển gói sẽ không còn.
Điều này làm giảm rất nhiều độ trễ gói trong mạng. Nếu mạng bị tắc nghẽn. trễ
hàng đợi sẽ ảnh hƣởng rất lớn tới gói và gây ra sự biến đổi trễ của gói. Sự biến
đổi trễ của mỗi gói là khác nhau và điều này gọi là jitter. Tóm lại trễ mạng là
biến đổi và khó xác định trƣớc nó phụ thuộc vào nhà cung cấp, trạng thái các

tuyến trong mạng, vấn đề tắc nghẽn, Trong một số trƣờng hợp nhà cung cấp có
thể giới hạn trễ này tùy theo thỏa thuận mức dịch vụ giữa nhà cung cấp và khách
hàng hay giữa các nhà cung cấp với nhau.
Trễ chuyển tiếp và xử lý ( Forwading/ Processing Delay): Trễ xuất hiện
do nguồn đẩy gói ra chậm so với tốc độ quy định. Loại trễ này phụ thuộc vào
băng thông của kết nối cũng nhƣ kích thƣớc gói đƣợc đẩy ra.
Trƣợt (Jitter): Jitter đƣợc định nghĩa là sự biến đổi trễ xuyên qua mạng
trong quá trình truyền tin. Nguyên nhân chính của Jitter là thời gian trễ của các
gói tin khi đƣợc phân phát từ nơi gửi đến đích là khác nhau. Trong mạng chuyển
mạch gói, với các thành phần có trễ biến đổi thì hiện tƣợng Jitter luôn xảy ra. Do
đó, một vấn đề cần đặt ra là làm sao cho ảnh hƣởng của Jitter không đủ để làm
suy giảm chất lƣợng dịch vụ.
Mất gói (Loss Packet): Tỉ lệ mất gói chỉ ra số lƣợng gói bị mất trong
mạng trong suốt quá trình truyền dẫn. Mất gói do hai nguyên nhân chính: gói bị
loại bỏ khi mạng bị tắc nghẽn nghiêm trọng hoặc gói bị mất khi đƣờng kết nối bị
lỗi. Loại bỏ gói có thể xảy ra tại các điểm tắc nghẽn khi số lƣợng gói đến vƣợt
quá kích thƣớc hàng đợi tại đầu ra.