Mạng NGN, giao thức báo hiệu và điều khiển SIP, megaco
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.4 MB, 111 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN VĂN QUÝ
MẠNG NGN, GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN
SIP, MEGACO
Chuyên ngành :
KỸ THUẠT ĐIỆN TỬ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS ĐẶNG QUANG HIẾU
Hà Nội – Năm 2010
Học viên Nguyễn Văn Quý
Luận văn thạc sỹ
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “Mạng NGN, giao thức báo hiệu và
điều khiển SIP, Megaco” do em nghiên cứu và làm dưới sự hướng dẫn của thầy giáo
TS. Đặng Quang Hiếu. Các số liệu và công thức đưa ra hoàn toàn đúng với thực tế.
Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh
mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu
phát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 29 tháng 10 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Quý
i
Học viên Nguyễn Văn Quý
Luận văn thạc sỹ
MỤC LỤC
MỤC LỤC ...................................................................................................................ii
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................vii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT.......................................................................................viii
Lời nói đầu................................................................................................................... 1
Chương 1.
TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU NGN................................. 3
1.1. SỰ RA ĐỜI VÀ CÁC ĐỘNG LỰC THÚC ĐẨY SỰ PHÁT TRIỂN CỦA
NGN............................................................................................................................ 3
1.1.1. Sự ra đời của mạng thế hệ sau NGN ............................................................ 3
1.1.2. Các động lực thúc đẩy sự phát triển của mạng NGN................................... 4
1.2. KHÁI NIỆM VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA NGN ................................................ 6
1.2.1. Khái niệm ..................................................................................................... 6
1.2.2. Các đặc điểm của mạng NGN ...................................................................... 7
1.3. KIẾN TRÚC MẠNG NGN ................................................................................. 7
1.3.1. Kiến trúc chức năng của mạng NGN ........................................................... 7
1.3.2. Cấu trúc vật lý ............................................................................................ 11
1.4. CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG NGN ........................................................... 12
1.4.1. Media Gateway (MG) ................................................................................ 12
1.4.2. Media Gateway Controller (MGC) ............................................................ 13
1.4.3. Signalling Gateway (SG)............................................................................ 15
1.4.4. Hệ thống thiết bị truyền tải........................................................................ 16
1.4.5. Hệ thống thiết bị truy nhập......................................................................... 16
Kết luận chương 1:.............................................................................................16
Chương 2
GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN MẠNG NGN............ 18
2.1 Các giao thức điều khiển chủ tớ ......................................................................... 19
2.1.1 Giao thức MGCP......................................................................................... 19
2.1.1.1 Giới thiệu chung....................................................................................19
2.1.1.2 Thiết lập cuộc gọi..................................................................................20
2.1.1.3 Mô hình cấu trúc hoạt động giao thức MGCP ......................................20
2.1.2 Giao thức Megaco/H248 ............................................................................ 22
2.2 Giao thức điều khiển ngang hàng ....................................................................... 26
2.2.1 Giao thức H.323 ........................................................................................ 26
2.2.1.1 Giới thiệu ..............................................................................................26
ii
Học viên Nguyễn Văn Quý
Luận văn thạc sỹ
2.2.1.2 Cấu trúc H.323 ......................................................................................27
2.2.1.3 Thiết lập và huỷ cuộc gọi H.323...........................................................28
2.2.2 SIP .............................................................................................................. 30
2.2.2.1 Giới thiệu ...............................................................................................30
2.2.2.2 Các thành phần mạng............................................................................30
2.2.2.3 Chức năng của SIP................................................................................31
2.3 Giao thức BICC ................................................................................................. 34
2.4 Giao thức báo hiệu SIGTRAN .......................................................................... 35
2.5 Hệ thống báo hiệu số 7 ...................................................................................... 36
2.5.1 Vai trò và vị trí của hệ thống báo hiệu số 7................................................ 36
2.5.2 Cấu trúc của hệ thống báo hiệu số 7........................................................... 38
2.5.3 Các khái niệm cơ bản của hệ thống báo hiệu số 7 ..................................... 39
2.5.4 Mối tương quan giữa CCS No.7 và OSI .................................................... 41
Kết luận Chương 2 .............................................................................................42
Chương 3 Giao thức Sip .......................................................................................... 44
3.1 Giới thiệu........................................................................................................ 44
3.2 Khái quát về hoạt động của SIP ..................................................................... 45
3.2.1 Địa chỉ SIP.................................................................................................. 47
3.2.2 Giao dịch SIP.............................................................................................. 47
3.2.3 Lời mời SIP ................................................................................................ 48
3.2.4 Định vị người dùng .................................................................................... 49
3.2.5 Thay đổi một phiên hiện tại........................................................................ 50
3.2.6 Các loại bản tin SIP .................................................................................... 50
3.2.6.1 Bản tin Request .....................................................................................51
3.2.6.2 Bản tin Respones...................................................................................55
3.3. Thân bản tin SIP ( SIP Message Body )....................................................... 56
3.3.1 Body Inclusion ........................................................................................... 56
3.3.2 Kiểu thân bản tin ( Message Body Type ).................................................. 56
3.3.3 Độ dài thân bản tin ( Message Body Length )............................................ 56
3.3.4 Khuôn dạng thoả thuận ( Comfact From ) ................................................. 56
3.4.1 Định nghĩa các trường tiêu đề .................................................................... 57
3.4.1.1 Khuôn dạng trường tiêu đề ....................................................................57
3.4.1.2 Các trường tiêu đề chung ......................................................................57
3.4.1.3 Các trường tiêu đề thực thể ...................................................................63
3.4.1.4 Các trường tiêu đề yêu cầu....................................................................65
3.4.2. Các trường tiêu đề đáp ứng .....................................................................67
3.4.2 Mã trạng thái .............................................................................................. 68
iii
Học viên Nguyễn Văn Quý
Luận văn thạc sỹ
3.4.2.1 Informational 1xx..................................................................................68
3.4.2.2 Successful 2xx.......................................................................................68
3.4.2.3 Redirection 3xx .....................................................................................69
3.4.2.4 Request Failure 4xx ..............................................................................69
3.4.2.5 Server Failure 5xx.................................................................................69
3.4.2.6 Global Farlures 6xx...............................................................................69
3.5 Hoạt động của SIP Client và SIP Server ........................................................... 69
SIP có thể sử dụng cả giao thức UDP ( User Datagram Protocol ) và TCP
(
Transmission Control Protocol ) như những giao thức truyền. ................................ 69
3.5.1 Yêu cầu....................................................................................................... 69
3.5.2 Đáp ứng ...................................................................................................... 70
3.6 Địa chỉ nguồn, địa chỉ đích và các kết nối .................................................... 70
3.6.1 Unicast UDP............................................................................................... 70
3.6.3 Kết nối TCP................................................................................................ 71
3.7 Hoạt động của UA ( User - Agent )................................................................... 72
3.7.3 Phía gọi nhận được đáp ứng ban đầu ......................................................... 73
3.7.4 Phía gọi hay bị gọi phát ra yêu cầu tiếp theo ............................................. 73
3.7.5 Nhận các yêu cầu tiếp theo......................................................................... 73
3.8 Hoạt động của SIP Proxy và Redirect Server.................................................... 74
3.8.1 Redirect Server ........................................................................................... 74
3.8.2 UAS ............................................................................................................ 74
3.8.3 Proxy Server ............................................................................................... 74
3.8.3.1 Proxy Request .......................................................................................74
3.8.3.2 Proxy Respone ......................................................................................75
3.8.4 Forking Proxy............................................................................................. 76
3.9 Liên vận SIP-PSTN ............................................................................................ 77
3.9.1 Cách tiếp cận ............................................................................................... 77
Kết luận Chương 3 .............................................................................................82
Chương 4 Giao thức Megaco .................................................................................. 84
4.1 Giới thiệu ............................................................................................................ 84
4.2 Mô hình kết nối................................................................................................... 84
4.3 Các loại ngữ cảnh ............................................................................................... 85
4.3.1 Các thuộc tính và các bộ mô tả ngữ cảnh................................................... 86
4.3.2 Tạo mới, xóa bỏ và sửa đổi các ngữ cảnh. .................................................. 86
4.4 Các kết cuối. ...................................................................................................... 87
4.4.1 Kết cuối động (Termination dynamics) ...................................................... 89
iv
Học viên Nguyễn Văn Quý
Luận văn thạc sỹ
4.4.2 Các định danh kết cuối (TerminationIDs)................................................... 89
4.4.3 Các gói (Packages) ...................................................................................... 90
4.4.4 Các thuộc tính và các bộ mô tả kết cuối...................................................... 90
4.4.5 Kết cuối gốc (Root Termination) ................................................................ 92
4.5 Các lệnh (Commands) ........................................................................................ 92
Kết luận chương 4 ..............................................................................................95
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 96
Tài liệu tham khảo ..................................................................................................... 97
v
Học viên Nguyễn Văn Quý
Luận văn thạc sỹ
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1. Mạng hợp nhất ...........................................................................................7
Hình 1. 2 Cấu trúc mạng NGN (góc độ mạng) ...........................................................8
Hình 1. 3. Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ) .....................................9
Hình 1. 4. Cấu trúc chức năng của NGN ..................................................................10
Hình 1. 5. Cấu trúc hệ thống chuyển mạch đa dịch vụ .............................................11
Hình 1. 6. Cấu trúc vật lý của NGN..........................................................................11
Hình 1. 7. Kiến trúc tổng thể cho mạng NGN ..........................................................12
Hình 1. 8. Cấu trúc của MG ......................................................................................13
Hình 1. 9. Các chức năng của MGC .........................................................................14
Hình 1. 10 Ví dụ sử dụng MGC...............................................................................15
Hình 2. 1 Mô hình tổng quan giao thức báo hiệu và điều khiển NGN .....................18
Hình 2. 2 Mô hình hoạt động của Megaco................................................................19
Hình 2. 3 Thiết lập cuộc gọi A-B..............................................................................20
Hình 2. 4 Tham khảo báo hiệu MGCP/Megaco........................................................21
Hình 2. 5 Các thành phần mạng H.323 .....................................................................27
Hình 2. 6 Báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa mạng chuyển mạch gói và PSTN..........28
Hình 2. 7 Thiết lập cuộc gọi H.323...........................................................................29
Hình 2. 8 Cấu trúc của một hệ thống SIP..................................................................30
Hình 2. 9 Mô tả kiến trúc mạng BICC......................................................................35
Hình 2. 10 Kiến trúc giao thức SIGTRAN ...............................................................36
Hình 2. 11 Cấu trúc cơ bản của hệ thống báo hiệu số 7............................................38
Hình 2. 12 Mối tương quan giữa CCS no 7 và OSI ..................................................42
Hình 3. 1 Cơ chế hoạt động của giao thức SIP .........................................................45
Hình 3. 2 Sử dụng SIP-T cho báo hiệu liên MGC ....................................................79
Hình 3. 3 Chuyển đổi báo hiệu trong cuộc gọi cơ bản..............................................80
Hình 3. 4 Tương tác các profile của SIP ...................................................................82
Hình 4. 1 Ví dụ về mô hình kết nối Tiêu chuẩn.......................................................85
Hình 4. 2 Ghép kết cuối trường hợp – Circuit to Packet ........................................88
vi
Học viên Nguyễn Văn Quý
Luận văn thạc sỹ
Hình 4. 3 Ghép kết cuối trường hợp – Circuit to Circuit ..........................................88
Hình 4. 4 Ghép kết cuối hợp – Single to Multiple Terminations..............................89
Hình 4. 5 Cấu trúc khuôn dạng bản tin .....................................................................94
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1 So sánh giữa MEGACO và MGCP .....................................................................23
Bảng 2. 2 So sánh SIP và H.323 ..........................................................................................31
Bảng 3. 1 Ánh xạ một số bản tin cơ bản giữa ISUP và SIP_T ............................................81
Bảng 4. 1 Mô tả các lệnh .....................................................................................................91
vii
Học viên Nguyễn Văn Quý
Luận văn thạc sỹ
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
AG
Access Gateway
Cổng truy nhập
AS
Application Server
Máy chủ ứng dụng
AS-F
Application Server Function
Chức năng máy chủ ứng dụng
ASP
Application Server Process
Xử lý máy chủ ứng dụng
ATM
Asynchronous Transfer
Mode
Chế độ truyền tải không đồng bộ
Bearer Control Function
Chức năng điều khiển kênh mang
Bearer Independent Call
Giao thức điều khiển độc lập kênh
Control
mang
CA
Call Agent
Tác nhân cuộc gọi
CA-F
CA Function
Chức năng CA
BCF
BICC
CAS
CC
CCS7
Chanel Associated
Báo hiệu kênh kết hợp
Signalling
Connection Confirm
Common Chanel Signalling
N0 7
Xác nhận kết nối
Báo hiệu kênh chung số 7
CSF
Call Serving Function
Chức năng dịch vụ cuộc gọi
GK
Gatekeeper
Giám sát cổng phương tiện
viii
Học viên Nguyễn Văn Quý
GW
Luận văn thạc sỹ
Cổng phương tiện
Gateway
HTML
HTTP
ISDN
Hyper Text Markup
Ngôn ngữ định dạng siêu văn bản
Language
HyperText Transfer Protocol
Integrated Service Digital
Network
Giao thức truyền tải siêu văn bản
Mạng số tích hợp đa dịch vụ
ISP
Internet Service Provider
Nhà cung cấp dịch vụ Internet
ISUP
ISDN User Part
Phần người sử dụng ISDN
International
ITU
T
Telecommunication Union
Telephone
LAN
M2PA
to
thoại
Mạng cục bộ
Local Area Network
MTP 2 Peer
Liên minh viễn thông thế giới về
Peer
Adaptation
Thích ứng MTP mức 2 ngang hàng
Thích ứng người sử dụng MTP mức
M2UA
MTP 2 User Adaptation
M3UA
MTP 3 User Adaptation
MC
Multipoint Controller
Bộ điều khiển đa điểm
MCF
Media Control Function
Chức năng điều khiển phương tiện
MCU
Multipoint Control Unit
Đơn vị điều khiển đa điểm
ix
2
Thích ứng người sử dụng MTP mức
3
Học viên Nguyễn Văn Quý
Luận văn thạc sỹ
Giao thức điều khiển cổng phương
MEGACO
Media Gateway Control
MG
Media Gateway
Cổng phương tiện
MGC
Media Gateway Controller
Bộ điều khiển cổng phương tiện
MGC-F
MGC Function
Chức năng MGC
Media Gateway Control
Giao thức điều khiển cổng phương
Protocol
tiện
MG-F
MG Function
Chức năng MG
MP
Multipoint Processor
Bộ xử lý đa điểm
MPLS
Multiprotocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MSF
Media Server Function
Chức năng máy chủ phương tiện
MTP
Message Transfer Part
Phần chuyển giao bản tin
MTU
Maximum Transfer Unit
Đơn vị chuyển giao cực đại
NAS
Network Access Server
Máy chủ truy nhập mạng
NGN
Next Generation Network
Mạng thế hệ sau
NSP
Network Service Point
Điểm dịch vụ mạng
OSI
Open Systems Interconnection
Các liên kết hệ thống mở
PLMN
Public Land Mobile Network
PSTN
Public Switched Telephone
MGCP
tiện
x
Mạng thông tin di động công cộng
mặt đất
Mạng điện thoại công cộng
Học viên Nguyễn Văn Quý
Luận văn thạc sỹ
Network
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
R–F
Routing Function
Chức năng định tuyến
Radio Access Network
Phần ứng dụng mạng truy nhập vô
Application Part
tuyến
RFC
Request For Comments
Khuyến nghị chung
RG
Residential Gateway
Gateway thường trú
Real Time Transport Control
Giao thức điều khiển truyền tải thời
Protocol
gian thực
Real Time Transport Protocol
Giao thức truyền tải thời gian thực
RANAP
RTCP
RTP
SCCP
Signalling Connection Control
Part
Phần điều khiển kết nối báo hiệu
SCM
SCCP Management
Quản lý SCCP
SCN
Switched Circuit Network
Mạng chuyển mạch kênh
Stream Control Transport
Giao thức điều khiển truyền tải
Protocol
luồng
SDH
Synchronous Digital Hierarchy
Hệ thống phân cấp số đồng bộ
SDP
Session Description Protocol
Giao thức mô tả phiên
SG-F
SG Function
Chức năng SG
SIGTRAN
Signalling Transport
Giao thức truyền tải báo hiệu
SCTP
xi
Học viên Nguyễn Văn Quý
SIP
SIP – CGI
Luận văn thạc sỹ
Session Initiation Protocol
SIP – Common Gateway
Interface
Giao thức khởi tạo phiên
Giao diện cổng phương tiện chung
SMS
Short Message Service
Dịch vụ bản tin ngắn
SMTP
Simple Mail Transfer Protocol
Giao thức truyền thư đơn giản
SN
Serving Node
Nút dịch vụ
SPS – F
SIP Proxy Server Function
Chức năng SIP Proxy Server
SS7
Signalling System N0 7
Hệ thống báo hiệu số 7
SSN
Subsystems Number
Chỉ số phân hệ
STC
Signalling Transport Converter
Bộ chuyển đổi truyền tải báo hiệu
STP
Signalling Transfer Point
Điểm truyền tải báo hiệu
SUA
SCCP User Adaptation
Thích ứng người sử dụng SCCP
TCAP
Transaction Capabilities
Application Part
Ứng dụng khả năng giao dịch
TCP
Transmission Control Protocol
Giao thức truyền tải
TDM
Time Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo thời gian
TGW
Trunk Gateway
Cổng trung kế
TUP
Telephone User Part
Phần người sử dụng điện thoại
UA
User Agent
Tác nhân người sử dụng
xii
Học viên Nguyễn Văn Quý
UDP
Luận văn thạc sỹ
User Datagam Protocol
Giao thức gói tin người dùng
Universal Mobile
Hệ thống thông tin di động toàn
Telecommunication System
cầu
VoDSL
Voice Digital Subscriber Line
Đường dây thuê bao số
VoIP
Voice over IP
Thoại trên nền IP
WAN
Wide Area Network
Mạng diện rộng
XML
Extensible Markup Language
Ngôn ngữ định dạng mở rộng
UMTS
xiii
Học viên: Nguyễn Văn Quý
Luận văn Thạc Sỹ
Lời nói đầu
Trong những năm gần đây, khi mà đời sống xã hội ngày càng phát triển thì
nhu cầu trao đổi thông tin của con người cũng tăng lên rất nhiều cả về mức độ
phong phú lẫn chất lượng của của loại hình dịch vụ. Hiện nay, những nhu cầu đó
không chỉ còn tập trung vào loại hình dịch vụ thoại truyền thống như trước đây nữa
mà còn cả các dịch vụ thoại có hình ảnh, hội nghị đa phương, cầu truyền thông,
không thể đáp ứng được trên cơ sở hạ tầng của mạng viễn thông trước đây. Thực tế
này đã đặt các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trước một thách thức rất lớn là làm
sao có thể đáp ứng được nhu cầu của các vị khách hàng khó tính với chi phí đầu tư
thấp nhất.
Bên cạnh đó là sự ra đời của các công nghệ, kỹ thuật mới, sự bùng nổ của
Internet đã trở thành động lực thúc đẩy sự ra đời của một mạng viễn thông thế hệ
mới – Next Generation Network (NGN). NGN không phải là một mạng có cơ sở hạ
tầng được xây dựng hoàn toàn mới mà nó được hình thành và phát triển trên nền
tảng của các mạng thế hệ trước đó kết hợp với kỹ thuật chuyển mạch gói theo giao
thức IP. Nhờ được xây dựng và phát triển trên cơ sở hạ tầng của các mạng thế hệ
trước mà các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông không cần phải bỏ vốn đầu tư ban
đầu nhiều mà vẫn có khả năng thu lại lợi nhuận cao. Nhờ kỹ thuật chuyển mạch gói
mà NGN là một mạng có khả năng cung cấp không chỉ các dịch vụ thoại thông
thường mà còn có khả năng cung cấp cả các dịch vụ số liệu, thoại và số liệu tích
hợp,các ứng dụng multimedia một cách mềm dẻo và linh hoạt.
NGN đã có sự thay đổi hoàn toàn về mặt kiến trúc, kiến trúc phân tán đã được
xây dựng thay cho kiến trúc tập trung như trong mạng chuyển mạch kênh trước đây.
Trong kiến trúc mới này, khả năng thông minh (Intelligent) không phải được tập
trung mà được phân tán cho các thiết bị nằm rải rác trong toàn kiến trúc mạng.
Kiến trúc phân tán và sự kết hợp giữa mạng thế hệ cũ và mạng thế hệ mới đã
đặt ra cho các giao thức báo hiệu và điều khiển một vai trò hết sức quan trọng
1
Học viên: Nguyễn Văn Quý
Luận văn Thạc Sỹ
trong việc phối hợp hoạt giữa các thiết bị trong mạng thế hệ mới và giữa các thiết
bị trong mạng thế hệ cũ với các thiết bị trong mạng thế hệ mới.
Báo hiệu trong mạng NGN gồm có 2 phần chính là các giao thức báo hiệu
ngang hàng và chủ tớ. Trong đó các giao thức Sip và Megaco là các giao thức ra
đời sau nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng dịch vụ cho các giao thức báo hiệu
ra đời trước chúng. Đây cũng chính là lý do em lựa chọn đề tài GIAO THỨC BÁO
HIÊU ĐIỀU KHIỂN SIP, MEGACO. Nội dung của đề tài này gồm các phần sau:
Chương 1. Tổng quan về mạng thế hệ sau NGN.
Chương 2. Các giao thức báo hiệu và điều khiển.
Chương 3. Giao thức SIP
Chương 4. Giao thức Megaco.
Do còn rất nhiều hạn chế về trình độ và thời gian nên đề tài này sẽ không
tránh khỏi các sai sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy cô
và các bạn.
2
Học viên: Nguyễn Văn Quý
Chương 1.
Luận văn Thạc Sỹ
TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU NGN
1.1. SỰ RA ĐỜI VÀ CÁC ĐỘNG LỰC THÚC ĐẨY SỰ PHÁT TRIỂN CỦA
NGN
1.1.1. Sự ra đời của mạng thế hệ sau NGN
Có một điều rõ ràng là thị trường thông tin đang thay đổi một cách nhanh
chóng. Sự thay đổi này không chỉ liên quan đến các nhà sản xuất, các nhà nghiên
cứu thị trường viễn thông mà còn tới nhiều đối tượng trong các lĩnh vực khác nhau
của xã hội. Phương thức mà con người trao đổi thông tin, giao tiếp với nhau, kinh
doanh với nhau đang dần dần được thay đổi cùng với những thay đổi của nền công
nghiệp viễn thông. Các đường dây điện thoại không chỉ còn mang thông tin thoại
mà còn truyền cả số liệu và video. Thông tin thoại, số liệu, fax, video và các dịch vụ
khác đang được cung cấp tới các đầu cuối là máy điện thoại, thiết bị di động, máy
tính cá nhân, các máy móc tự động…với các yêu cầu về chất lượng dịch vụ từ phía
người sử dụng ngày càng cao. Lưu lượng thông tin số liệu đã vượt xa lưu lượng
thông tin thoại và vẫn tăng không ngừng với tốc độ gấp 10 lần tốc độ tăng của lưu
lượng thông tin thoại. Chuyển mạch kênh, vốn là đặc trưng của mạng PSTN truyền
thống trong suốt thế kỷ qua đang nhường bước cho chuyển mạch gói trong mạng
thế hệ sau vì không còn thích hợp nữa và tỏ ra có nhiều nhược điểm đối với các
dịch vụ phi thoại:
Sử dụng băng tần không linh hoạt.
Lãng phí tài nguyên hệ thống.
Không có cơ chế phát hiện và sửa lỗi.
Hiệu năng sử dụng không cao...
Để thoả 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 (hoặc 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
3
Học viên: Nguyễn Văn Quý
Luận văn Thạc Sỹ
chuyển sang một thời kỳ mới. Công nghệ chuyển mạch gói đưa ra các giải pháp
chuyển giao thông tin dưới dạng các gói tin theo phương thức hướng kết nối hay phi
kết nối trên các kênh ảo. Mạng chuyển mạch gói có thể được xây dựng theo các
giao thức khác nhau: X25, IP,...trong đó giao thức IP là giao thức đang được quan
tâm nhiều nhất. Mạng chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP được coi là giải pháp
công nghệ đáp ứng được 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 phong phú và
đa dạng, bao gồm cả các dịch vụ đa phương tiện chứ không riêng gì các dịch vụ
thoại.
Như vậy, để dáp ứng các yêu cầu đặt ra, các nhà quản trị mạng có 2 sự lựa
chọn, hoặc là xây dựng một cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới cho mạng IP hoặc là xây
dựng một mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ IP bằng cách nâng cấp trên hạ
tầng mạng PSTN hiện có. Hạ tầng mạng của thế kỷ 20 không thể được thay thế chỉ
trong một sớm, một chiều và vì thế phương án thứ hai là sự lựa chọn đúng đắn – đó
là mạng thế hệ sau NGN – Next Generation Network. Như vậy mạng thế hệ sau
(NGN: Next Generation Network) đã được hình thành, đó không phải là một cuộc
cách mạng mà là một bước phát triển.
1.1.2. Các động lực thúc đẩy sự phát triển của mạng NGN
Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàm số mũ của nhu cầu truyền dẫn
dữ liệu và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng trưởng Internet mạnh mẽ. Các hệ
thống mạng công cộng hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng
thoại, truyền dữ liệu thông tin và video đã được vận chuyển trên các mạng chồng
lấn, tách rời được triển khai để đáp ứng những yêu cầu của chúng. Do vậy, một sự
chuyển đổi sang hệ thống mạng chuyển mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi
khi mà dữ liệu thay thế vị trí của thoại và trở thành nguồn tạo ra lợi nhuận chính.
Cùng với sự bùng nổ Internet trên toàn cầu, rất nhiều khả năng mạng thế hệ mới sẽ
4
Học viên: Nguyễn Văn Quý
Luận văn Thạc Sỹ
dựa trên giao thức IP. Tuy nhiên, thoại vẫn là một dịch vụ quan trọng và do đó,
những thay đổi này dẫn tới yêu cầu truyền thoại chất lượng cao qua IP.
Ngoài những động lực về mặt kỹ thuật thì trong khía cạnh kinh doanh cũng có
các động lực dẫn tới sự ra đời của mạng NGN:
a. Cải thiện chi phí đầu tư
Công nghệ căn bản liên quan đến chuyển mạch kênh truyền thống được cải
tiến chậm trễ và chậm triển khai kết hợp với nền công nghiệp máy tính. Các chuyển
mạch kênh này hiện đang chiếm phần lớn trong cơ sở hạ tầng PSTN. Tuy nhiên
chúng chưa thật sự tối ưu cho mạng truyền số liệu. Kết quả là ngày càng có nhiều
dòng lưu lượng số liệu trên mạng PSTN đến mạng Internet và sẽ xuất hiện một giải
pháp với định hướng số liệu làm trọng tâm để thiết kế mạng chuyển mạch tương
lai, nền tảng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu.
Các giao diện mở tại từng lớp mạng cho phép nhà khai thác lựa chọn nhà cung
cấp có hiệu quả nhất cho từng lớp mạng của họ.
b. Xu thế đổi mới viễn thông
Khác với khía cạnh kỹ thuật, quá trình giải thể đang ảnh hưởng mạnh mẽ đến
cách thức hoạt động của các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới. Xuyên suốt
quá trình được gọi là “mạch vòng nội hạt không trọn gói”, các luật lệ của chính phủ
trên toàn thế giới đã ép buộc các nhà khai thác lớn phải mở cửa để các công ty mới
tham gia thị trường cạnh tranh. Trên quan điểm chuyển mạch, các nhà cung cấp
thay thế phải có khả năng giành được khách hàng địa phương nhờ đầu tư trực tiếp
vào “những dặm cuối cùng” của đường cáp đồng. Điều này dẫn đến việc gia tăng
cạnh tranh. Các mạng NGN thực sự phù hợp để hỗ trợ kiến trúc mạng và các mô
hình được luật pháp cho phép khai thác.
c. Các nguồn doanh thu mới
Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm trọng của doanh thu thoại và
xuất hiện mức tăng doanh thu đột biến do các dịch vụ giá trị gia tăng mang lại. Kết
5
Học viên: Nguyễn Văn Quý
Luận văn Thạc Sỹ
quả là phần lớn các nhà khai thác truyền thống sẽ phải tái định mức mô hình kinh
doanh của họ dưới ánh sáng của các dự báo này.
Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với các
dịch vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video.
1.2. KHÁI NIỆM VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA NGN
1.2.1. Khái niệm
Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như:
Mạng đa dịch vụ : cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau.
Mạng hội tụ : hỗ trợ dịch vụ 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 : tổ chức nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ
trợ nhau.
Cho tới hiện nay, 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 lược phát
triển NGN. Song vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể nào chính xác cho mạng NGN.
Do đó, định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết ý nghĩa của
mạng thế hệ mới nhưng là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN.
Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch
gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng NGN ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng
thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai dịch vụ một cách
đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động.
Như vậy, có thể xem NGN là sự tích hợp mạng PSTN dựa trên kỹ thuật TDM
và mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật IP/ATM
6
Học viên: Nguyễn Văn Quý
Luận văn Thạc Sỹ
Hình 1. 1. Mạng hợp nhất
Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời có thể cung
cấp cho mạng IP một lượng lưu lượng dữ liệu lớn, nhờ đó giảm tải cho mạng PSTN.
1.2.2. Các đặc điểm của mạng NGN
Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:
Nền tảng là hệ thống mạng mở.
Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc
lập với mạng lưới.
Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.
Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng
tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.
1.3. KIẾN TRÚC MẠNG NGN
1.3.1. Kiến trúc chức năng của mạng NGN
Hiện nay chưa có một khuyến nghị chính thức nào của ITU-T về kiến trúc
NGN. Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra mô hình kiến trúc NGN như Alcatel,
7
Học viên: Nguyễn Văn Quý
Luận văn Thạc Sỹ
Siemens, NEC, Lucent, Ericsson,…và kèm theo là các giải pháp mạng cùng các sản
phẩm thiết bị mới. Từ các mô hình này, kiến trúc NGN có đặc điểm chung là bao
gồm các lớp chức năng sau:
Lớp kết nối (truy nhập, truyền tải/lõi).
Lớp trung gian (truyền thông).
Lớp điều khiển.
Lớp quản lý.
Trong các lớp trên, lớp điều khiển là phức tạp nhất với nhiều loại giao thức,
khả năng tương thích giữa các thiết bị của hãng là vấn đề đang được các nhà khai
thác quan tâm.
Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN:
Hình 1. 2 Cấu trúc mạng NGN (góc độ mạng)
Xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ, mô hình cấu trúc NGN
còn có thêm lớp ứng dụng/dịch vụ. Trong môi trường phát triển cạnh tranh sẽ có rất
nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng/dịch vụ.
8
Học viên: Nguyễn Văn Quý
Luận văn Thạc Sỹ
Hình 1. 3. Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ)
Phân tích:
Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho thoại và dữ liệu. Các khối
trong tổng đài hiện nay được phân chia thành các lớp mạng riêng lẻ, các lớp này
liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn.
Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch PSTN thực chất
đã được tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch. Sự thông minh đó nằm
trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (softswitch) hay bộ điều khiển
cổng phương tiện MGC (Media Gateway Controller) hay tác nhân cuộc gọi (Call
Agent), đóng vai trò phần tử điều khiển trong kiến trúc mạng mới.
Tại lớp trung gian (truyền thông), các cổng phương tiện (MG) được đưa vào sử
dụng để thích ứng thoại và các phương tiện khác với mạng chuyển mạch gói. Các
MG này được sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng (RG
– Residential Gateway), hoặc với các mạng truy nhập (AG – Access Gateway),
hoặc với mạng PSTN (TGW – Trunk Gateway). Các máy chủ phương tiện đặc biệt
thực hiện nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn như cung cấp các âm quay số hoặc
bản tin thông báo. Ngoài ra, chúng còn có các chức năng tiên tiến hơn như: trả lời
bằng tiếng nói tương tác và biến đổi văn bản sang tiếng nói hoặc ngược lại.
9
Học viên: Nguyễn Văn Quý
Luận văn Thạc Sỹ
Hình 1. 4. Cấu trúc chức năng của NGN
Các giao diện mở của kiến trúc cho phép các dịch vụ mới được triển khai
nhanh chóng. Đồng thời tạo thuận lợi cho việc triển khai các phương thức kinh
doanh mới bằng cách chia tách chuỗi giá trị truyền thống hiện tại thành nhiều dịch
vụ có thể do các hãng khác nhau cung cấp.
Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì tích
hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay, đó là: lớp ứng
dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền tải. Các giao diện
mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới được đưa
vào nhanh chóng, dễ dàng. Đồng thời nhà khai thác có thể chọn lựa nhà cung cấp
thiết bị tốt nhất cho từng lớp trong mô hình mạng NGN.
10
Học viên: Nguyễn Văn Quý
Luận văn Thạc Sỹ
Hình 1. 5. Cấu trúc hệ thống chuyển mạch đa dịch vụ
1.3.2. Cấu trúc vật lý
Hình 1. 6. Cấu trúc vật lý của NGN
11
