Tổng quan về mạng thế hệ mới ngn (next generation network)

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN (NEXT GENERATION NETWORK) 1.1. Giới thiệu chương Kỷ nguyên công nghệ thông tin, cùng với việc ứng dụng công nghệ truyền thông đa phương tiện và xu hướng toàn cầu hoá trong kinh doanh, đã tạo ra sức ép cạnh tranh ngày càng tăng trên thị trường công nghệ truyền tin. Đặt ra yêu cầu lớn đối với các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông phải liên tục cải tiến hệ thống để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của khách hàng. Công nghệ mạng hiện nay dựa trên công nghệ chuyển mạch kênh sử dụng dung lượng truyền dẫn có hiệu quả thấp. Do vậy với công nghệ hiện nay mạng viễn thông không thể đáp ứng được các yêu cầu kinh doanh trên. Chương này sẽ sơ lược về mạng viễn thông cũng như đặc điểm, những hạn chế của mạng viễn thông hiện tại, từ đó đưa ra xu hướng phát triển của mạng viễn thông và dịch vụ. Trong xu hướng phát triển mạng tất cả con đường gần như hội tụ về một mạng gọi là mạng thế hệ mới NGN. Xu hướng phát triển mạng viễn thông theo cấu trúc mạng thế hệ mới là xu hướng chung trên thế giới. Mỗi quốc gia, mỗi nhà khai thác phải chọn một cách đi, một lộ trình phù hợp với tình hình thực tế mạng của mình. 1.2. Khái quát chung về mạng viễn thông hiện tại 1.2.1. Khái niệm về mạng viễn thông 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 dẫn và thiết bị đầu cuối. Hình 1.1 mô tả các thành phần chính của mạng viễn thông. + Thiết bị chuyển mạch gồm có tổng đài nội hạt và tổng đài quá giang. Các thuê bao được nối vào tổng đài nội hạt và tổng đài nội hạt được nối vào tổng đài quá giang. Nhờ các thiết bị chuyển mạch mà đường truyền dẫn được dùng chung và mạng có thể được sử dụng một cách kinh tế. Hình 1.1 : Các thành phần chính của mạng viễn thông + Thiết bị truyền dẫn dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài hay giữa các tổng đài để thực hiện việc truyền đưa tín hiệu thông tin. Thiết bị truyền dẫn chia làm hai loại: thiết bị truyền dẫn phía thuê bao và thiết bị truyền dẫn cáp quang. Thiết bị truyền dẫn thuê bao dùng môi trường truyền thường là cáp kim loại tuy nhiên trong một số trường hợp có thể là cáp quang hoặc vô tuyến. Thiết bị truyền dẫn giữa các tổng đài thường là cáp quang đôi khi dùng cáp đồng trục, cáp xoán đôi hay viba… + Môi trường truyền bao gồm truyền dẫn vô tuyến và truyền dẫn hữu tuyến. Truyền hữu tuyến bao gồm dùng các cáp kim loại, cáp quang. Truyền vô tuyến bao gồm viba và vệ tinh. + Thiết bị đầu cuối cho mạng truyền thông gồm máy điện thoại, máy Fax, máy tính, tổng đài PABX. Một cách khác có thể định nghĩa mạng viễn thông : Mạng viễn thông là một hệ thống gồm các nút chuyển mạch được nối với nhau bằng các đường truyền dẫn. Nút được phân thành nhiều cấp và kết hợp với các đường truyền dẫn tạo thành các cấp mạng khác nhau. Mạng viễn thông hiện nay có cấu trúc khác nhau như: mạng lưới, mạng sao, mạng tổng hợp, mạng vòng hay mạng thang. Các loại mạng này đều có nhược điểm và ưu điểm riêng phù hợp với từng vùng địa lý hay vùng lưu lượng. Về cơ bản mạng viễn thông được chia thành năm cấp nhưng trong từng trường hợp riêng có thể chỉ là bốn cấp, xu thế hiện nay cũng là giảm số cấp để quản lý thuận tiện và hiệu quả hơn. 1.2.2. Các đặc 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. Hiện tại có một số mạng truyền thống đang được khai thác như: mạng Telex, mạng điện thoại công cộng hay còn gọi là mạng POTS , mạng truyền hình, mạng truyền số liệu, trong phạm vi cơ quan tổ chức hay văn phòng thì có mạng cục bộ LAN… Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác. Một số mạng điển hình đang khai thác : + PSTN (Publish Switching Telephone Network) là mạng chuyển mạch điện thoại công cộng hay nói cách khác là mạng kết nối tất cả các hệ thống tổng đài chuyển mạch. PSTN phục vụ thoại bao gồm 2 loại tổng đài : tổng đài nội hạt (cấp 5), và tổng đài tadem (tổng đài quá giang nội hạt, cấp 4). Tổng đài tadem được nối vào tổng đài Toll để giảm mức phân cấp. Mạng này đang được nâng cấp ở các tổng đài trung tâm cũng như phía đầu cuối khách hàng…để có thể khai thác thêm một số dịch vụ giá trị gia tăng trên mạng này. Đây là một mạng rất phức tạp, rất cũ và rất rộng nhưng đóng vai trò rất lớn trong viễn thông. + ISDN (Intergrated Service Digital Network) là mạng số tích hợp dịch vụ. ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng và xây dựng giao tiếp người sử dụng - mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn các kết nối ISDN, cung cấp nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm các kết nối chuyển mạch và không chuyển mạch. Sử dụng kiến trúc phân lớp ISDN là đặc trưng của truy xuất ISDN. Truy xuất của người sử dụng đến nguồn ISDN có thể khác nhau tùy thuộc vào dịch vụ yêu cầu và tình trạng ISDN của từng quốc gia. ISDN được sử dụng với nhiều cấu hình khác nhau tùy theo hiện trạng mạng viễn thông của từng quốc gia. + PSDN (Public switching Data Network) là mạng chuyển mạch số liệu công cộng. PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu. Mạng PSDN bao gồm các PoP và các thiết bị truy nhập từ xa. Hiện nay PSDN đang phát triển rất nhanh do sự bùng nổ của Internet và các mạng riêng ảo VPN. + Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom) là mạng cung cấp dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng thông qua đường truy nhập vô tuyến. Mạng này chuyển mạch dựa trên công nghệ ghép kênh theo thời gian và công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số. + Hệ thống thông tin vệ tinh: Số lượng các hệ thống thông tin vệ tinh đã tăng lên rất nhiều trong thời gian gần đây. Ngày nay, các hệ thống thông tin vệ tinh chuyển tiếp lưu lượng điện thoại xuyên đại dương lớn hơn rất nhiều lưu lượng điện thoại được gửi qua cáp ngầm. Hơn nữa, các hệ thống thông tin vệ tinh còn có thể chuyển tiếp các tín hiệu dữ liệu, thoại, hình ảnh đến bất kỳ người sử dụng nào trên trái đất. Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ thu được lợi nhuận phần lớn từ các dịch vụ như Leased Line, Frame relay, ATM và các dịch vụ kết nối cơ bản. Tuy nhiên trong tương lai sẽ khác, lợi nhuận từ các dịch vụ trên có xu hướng giảm và đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ phải tìm ra các dịch vụ mới để khai thác và đảm bảo lợi nhuận. Trên con đường đó thì việc khai thác các dịch vụ dựa trên IP là một hướng đi đúng đắn và đã chứng tỏ rõ sự phù hợp qua một số dịch vụ mới được khai thác như dịch vụ mạng riêng ảo VPN… 1.2.3. Những hạn chế của mạng viễn thông hiện nay Hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm mà 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. Do đó mạng hiện tại 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. - 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. Nó còn 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. - Sự bùng nổ lưu lượng thông tin đã khám phá 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 dữ liệu tăng vượt lưu lượng thoại, đặc biệt đối với dịch vụ truy cập Internert 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 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 được tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ mạng hiện nay. 1.3. Xu hướng phát triển mạng viễn thông và dịch vụ * Sự hội tụ của mạng thoại và truyền số liệu Có thể coi từ những năm 2000 trở về trước dịch vụ thoại chiếm hầu hết thị trường cung cấp dịch vụ của mạng viễn thông. Nhưng cho tới những năm 2001 với sự phát triển đột biến của công nghệ dẫn tới sự hội tụ truyền thông .Những khách hàng ngày nay đòi hỏi nhiều loại hình dịch vụ (thoại, dữ liệu/internet, video, truy nhập vô tuyến) từ cùng một nhà cung cấp dịch vụ . Sự hội tụ truyền thông yêu cầu sự triển khai các công nghệ tiên tiến để triển khai các dịch vụ mới trên nền tảng cơ sở hạ tầng đã có. Có như vậy mới đáp ứng được nhu cầu về dịch vụ dữ liệu đang tăng nhanh trong những năm vừa qua. * Xu hướng phát triển mạng và dịch vụ - Xu hướng phát triển mạng và dịch vụ Hội nhập thoại, video và dữ liệu cùng với sự mở rộng thị trường và xu hướng toàn cầu hóa đã dẫn tới việc cạnh tranh ở mức độ không thể lường trước được trong thị trường truyền thông. Áp lực đang ngày càng tạo ra khi nhiều công ty đang sử dụng hiệu quả của các mạng đa dịch vụ chuyển mạch gói hay còn gọi là các mạng thế hệ sau (NGN). Trong xu hướng phát triển mạng tất cả con đường gần như hội tụ về một mạng gọi là mạng thế hệ mới (NGN), bởi lẽ mạng NGN đã cho thấy rất nhiều tính ưu việt của nó. Sự hợp nhất của các mạng là yêu cầu cần thiết, mang lại nhiều lợi ích cho nhà khai thác dịch vụ. Đối với định hướng NGN mang lại nhiều tính năng có thể đáp ứng được nhiều yêu cầu của khách hàng nhất là các dịch vụ băng rộng như: + Tăng thêm tính mềm dẻo + Tập trung khả năng điều khiển cuộc gọi thông qua chuyển mạch mềm. + Có thể tiết kiệm băng thông + Thực sự cung cấp dịch vụ multi-media. - Xu hướng phát triển dịch vụ chăm sóc khách hàng Truy nhập thời gian thực đến các thông tin khách hàng: Khả năng truy nhập thời gian thực đến thông tin khách hàng (thực chất là cước phí). Dựa trên các thông tin này họ có thể chủ động điều chỉnh sử dụng dịch vụ cho phù hợp với khả năng tài chính của mình. Ngày nay hầu hết các mạng di động và rất nhiều nhà cung cấp nội dung trên các mạng IP và Internet đã có khả năng cho khách hàng truy cập đến các thông tin này. Xu hướng này sẽ dần thay thế phương pháp tính cước theo lô (hàng tháng, hàng quí,…) thường thì khách hàng có thể lấy thông tin đó qua Internet. Tuy nhiên các thông tin có tính tổng kết cũng có thể lấy qua dịch vụ hỏi-đáp thoại. Khách hàng có quyền tự thiết lập dịch vụ: Thể hiện sự quan tâm từ phía các khách hàng đối với khả năng tự thực hiện các chức năng quản lý và bảo trì các dịch vụ của NGN.Các tác vụ mà khách hàng thường được trao quyền thực hiện là quản lý các tài khoản thư điện tử, quản lý địa chỉ IP và tên miền đã được cấp và các tác vụ khác tương tự. Các Gateway đặc biệt cũng quyết định xem khách hàng được kết nối tới hệ thống quản lý ở mức nào, chỉ ở mức điều hành mạng hay các mức cao hơn (cấu hình mạng và điều hành dịch vụ). Thỏa thuận chất lượng dịch vụ: Khi nhận được yêu cầu dịch vụ, bộ phận dịch vụ khách hàng thường phải thỏa thuận với khách hàng về chất lượng dịch vụ, bao gồm các chi tiết như: thời gian đáp ứng dịch vụ, băng thông hoặc dung lượng tối thiểu và nhiều chi tiết khác nữa. Kết quả các thỏa thuận sẽ được coi như là một phần của hợp đồng dịch vụ, được lưu trữ lại để sử dụng cho các bước tiếp theo.Thỏa thuận chất lượng dịch vụ sẽ không thực hiện được nếu thiếu các phương tiện trợ giúp thông minh. Phần lớn các hệ thống quản lý mạng đều có chức năng này để đảm bảo các tài nguyên được cung cấp đầy đủ, thực hiện các thỏa thuận chất lượng dịch vụ. 1.4. Điều cần quan tâm khi phát triển NGN Trước hết các nhà khai thác dịch vụ viễn thông phải xem xét cơ sở TDM mà họ đã lắp đặt để quyết định xây dựng một NGN xếp chồng hay thậm chí thay thế các tổng đài truyền thống bằng những chuyển mạch công nghệ mới sau này. Các nhà khai thác cần tìm ra phương pháp cung cấp các dịch vụ mới cho khách hàng của họ trong thời kỳ quá độ trước khi các mạng của họ chuyển sang NGN một cách đầy đủ. Phải hỗ trợ dịch vụ thoại qua IP và hàng loạt các dịch vụ giá trị tăng khác trong khi cơ chế “best effort” phân phối các gói tin không còn đủ đáp ứng nữa. Mở rộng mạng IP theo nhiều hướng, nhiều khả năng cung cấp dịch vụ trong khi vẫn giữ được ưu thế của mạng IP. Và quy mô mạng phải đủ lớn để cung cấp cho khách hàng nhằm chống lại hiện tượng tắc nghẽn cổ chai trong lưu lượng của mạng lõi. Việc tăng số lượng các giao diện mở cũng làm tăng nguy cơ mất an ninh mạng. Do đó đảm bảo an toàn thông tin mạng chống lại sự xâm nhập trái phép từ bên ngoài trở thành vấn đề sống còn của các nhà khai thác mạng. Vấn đề cũng không kém phần quan trọng là các giải pháp quản lý thích hợp cho NGN trong môi trường đa nhà khai thác, đa dịch vụ. Mặc dù còn mất nhiều thời gian và công sức trước khi hệ thống quản lý mạng được triển khai nhưng mục tiêu này vẫn có giá trị và sẽ mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí khai thác, dịch vụ đa dạng. Một vấn đề quan trọng nữa khi triển khai NGN là các công nghệ áp dụng trên mạng lưới phải sẵn sàng : - Về công nghệ truyền dẫn: phải phát triển các cộng nghệ truyền dẫn quang SDH, WDM hay DWDM với khả năng hoạt động mềm dẻo linh hoạt, thuận tiện cho khai thác và điều hành quản lý. - Về công nghệ truy nhập: phải đa dạng hoá các dạng truy nhập cả vô tuyến và hữu tuyến. Tích cực phát triển và hoàn thiện để đem vào ứng dụng rộng rãi các công nghệ truy nhập tiên tiến như truy nhập quang, truy nhập WLAN, truy nhập băng rộng, đặc biệt là triển khai rộng truy nhập ADSL và hệ thống di động 3G. - Về công nghệ chuyển mạch: Mặc dù có nhiều tranh luận về việc lựa chọn công nghệ nào cho NGN trong các công nghệ IP, ATM, ATM/IP hay MPLS, song có thể nói chuyển mạch gói sẽ là sự lựa chọn trong NGN. Gần đây với sự hoàn thiện về nghiên cứu công nghệ MPLS sẽ hứa hẹn là công nghệ chuyển mạch chủ đạo trong NGN. Bên cạnh đó một công nghệ khác là chuyển mạch quang cũng đang được nghiên cứu, hy vọng sẽ sớm được ứng dụng trong thực tế. 1.5. Định nghĩa mạng NGN Trong nhiều năm gần đây, nền công nghiệp viễn thông vẫn đang trăn trở về vấn đề phát triển công nghệ căn bản nào và dùng mạng gì để hỗ trợ các nhà khai thác mạng trong bối cảnh luật viễn thông đang thay đổi nhanh chóng. Sự cạnh tranh ngày càng gia tăng mạnh mẽ. Khái niệm mạng thế hệ mới (Hay còn gọi là mạng thế hệ kế tiếp - NGN) ra đời cùng với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm đưa ra dịch vụ mới, mang lại nguồn thu mới, góp phần giảm chi phí khai thác và đầu tư ban đầu cho các nhà kinh doanh. Hình 1.2: Topo mạng thế hệ sau Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn mạng đa dịch vụ, mạng hội tụ, mạng phân phối, mạng nhiều lớp. 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 chiến lược phát triển NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó, ta chỉ tạm định nghĩa mạng NGN như sau: “ NGN 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, là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu, giữa cố định và di động.” 1.6. Đặc điểm của mạng NGN Mạng NGN có 4 đặc điểm chính: - Nền tảng là hệ thốngmạng mở: Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng, và phát triển một cách độc lập. Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng. Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần đi theo hướng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ chức mạng lưới. - Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng lưới: Với đặc điểm của chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi và 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. - Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất. Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy rằng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất - Đó là xu thế lớn. Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau. Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được 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 mặt khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Với tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nó được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này. - Mạng NGN 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. 1.7. Một số yêu cầu đối với NGN * Yêu cầu hỗ trợ khả năng phát triển hài hòa từ hạ tầng viễn thông hiện nay lên NGN Những khó khăn thách thức mới mà các cấp lãnh đạo, các nhà quản lý viễn thông hiện nay phải đối mặt đó là nhu cầu và đòi hỏi xây dựng một lớp truyền tải trên mạng kết nối đường trục làm sao cho nó vừa có tính chất mở đồng thời lại hỗ trợ được nhiều dịch vụ khác nhau theo yêu cầu của khách hàng. Cơ sở hạ tầng mới này sẽ có khả năng đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng mạnh mẽ của các dịch vụ IP và sẽ tham gia vào một hành trình chuyển đổi có chủ ý hết sức thận trọng từ các dịch vụ trên cơ sở TDM lên các dịch vụ cơ sở gói. Trên thực tế, các luồng thông tin số liệu đã vượt xa và chiếm ưu thế hơn so với lưu lượng thoại, tuy nhiên hiện nay trong thời kì quá độ, doanh thu chủ yếu của ngành viễn thông vẫn nằm ở khu vực kinh doanh thoại. Điều này buộc chúng ta phải nghiên cứu cấu trúc NGN đáp ứng kết hợp hài hòa giữa lưu lượng thoại và lưu lượng số liệu. Dựa vào cấu trúc phân lớp của mạng NGN, các nhà hoạch định chiến lược viễn thông cáo cấp có thể hoạch định một chiến lược chuyển đổi hợp lý vì mục tiêu: + Giữ được hệ thống các khách hàng truyền thống, giám sát sự phát triển và biến động của nhu cầu thị trường, đối đầu với các đối thủ cạnh tranh. + Thâm nhập thị trường mới bằng hệ thống dịch vụ phong phú với vốn đầu tư, chi phí vận hành tối thiểu. + Hỗ trợ quá trình chuyển đổi nhanh gọn từ mạng chuyển mạch kênh lên mạng đa dịch vụ mà vẫn đảm bảo những thiết bị hiện có tiếp tục được khai thác vận hành theo năng lực đã được thiết kế. Để thực hiện được sự chuyển đổi một cách hài hòa từ mạng hiện tại thành NGN yêu cầu : - Xây dựng một mạng tích hợp để truyền dẫn các dịch vụ số liệu. Các dịch vụ số liệu hiện nay chủ yếu truyền dẫn trên các phương tiện như IP, ATM,…. Để có thể truyền các dịch vụ số liệu trên các công nghệ khác nhau trên một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất cần các giải pháp công nghệ mạng tích hợp các dịch vụ. - Hợp nhất và liên kết tất cả các mạng hiện có. Chiến lược chuyển đổi mạng cần phải đáp ứng tiến trình hợp nhất các mạng khác nhau thành một mạng duy nhất đó là mạng gói đa dịch vụ hợp nhất. - Tránh mọi hoạt động gây nhiễu loạn hoặc xáo trộn trong cơ sở dịch vụ hiện đang cung cấp. - Lắp đặt các nút truy cập đa dịch vụ để đơn giản hóa hệ thống truy nhập của mạng mới. - Tận dụng tối đa các thiết bị sẵn có để đảm bảo nguồn vốn đầu tư. - Xây dựng hệ thống quản lý trên cơ sở mạng quản lý viễn thông TMN, là một hệ thống quản lý mở mang lại khả năng linh động trong việc vận hành quản lý và bảo dưỡng mạng. - Tách tải lưu lượng Internet khỏi PSTN và xây dựng hệ thống điều khiển kết hợp tập trung. - Hòa nhập các hệ thống hỗ trợ điều khiển OSS để đạt được khả năng linh hoạt tối đa đồng thời sử dụng các máy chủ cung cấp dịch vụ đa phương tiện. - Hòa nhập tất cả các nguồn tài nguyên. * Yêu cầu về khả năng mở rộng các ứng dụng - Mạng NGN phải cung cấp các giải pháp dự phòng đảm bảo tính sẵn sàng cao: Mạng thế hệ mới đòi hỏi phải cho phép khả năng truy nhập vào các hệ thống chức năng của mạng, để từ đó mà các chuyên gia phát triển mạng và các nhà quản lý kinh doanh đều có thể phát triển nhanh chóng các loại hình dịch vụ để đáp ứng nhu cầu của khách hàng thông qua các tất cả các mạng truy nhập khác nhau như di động, Internet hay PSTN. - Tác động của các nhà quản lý và các chuyên gia phát triển mạng: Các nhà quản lý, các chuyên viên về chiến lược kinh doanh cần các giải pháp riêng cho các phân đoạn, các khu vực thị trường khác nhau. Các nhà kĩ thuật có nhiệm vụ tối ưu hóa cấu hình mạng, đảm bảo chất lượng truyền dẫn tốt, cung cấp các giao diện lập trình mở,… - Cho phép đáp ứng nhu cầu của các khu vực thị trường khác nhau: Trong lĩnh vực kinh doanh viễn thông thế hệ mới NGN cũng vậy, cần phải xây dựng cấu trúc năng động có thể đáp ứng được các nhu cầu của khách hàng tại mọi thời điểm. - Cho phép thỏa thuận về cung cấp dịch vụ giữa cơ quan quản lý mạng và các chuyên gia phát triển phần mềm: Các cơ quan quản lý mạng viễn thông luôn cân nhắc làm cách nào để phối hợp các chức năng dịch vụ và chuyển dịch vụ đến với khách hàng một cách hiệu quả nhất mà không cần quan tâm tới các hình thức lập trình ứng dụng. Các chuyên gia phần mềm thì ngược lại. Vì vậy cần có những cơ chế thỏa thuận dịch vụ giữa cơ quan điều hành mạng và các nhà cung cấp dịch vụ. * Yêu cầu về chất lượng và hiệu suất Đối với mạng chuyển mạch kênh cần phải sử dụng các kĩ thuật dự báo lưu lượng cổ điển từ đó tiến hành mô hình hóa và định cỡ mạng với mục đích đạt được một cấp dịch vụ GOS mong muốn. Đối với mạng chuyển mạch gói, các công nghệ phân tích chất lượng và hiệu suất của mạng dựa trên ứng dụng kết hợp lý thuyết hàng đợi và mô hình mô phỏng hàng đợi gói để xác định các chỉ số liên quan tới hiệu quả hoạt động của mạng như: tỉ lệ tổn thất gói tin, tính sẵn sàng, trễ truyền lan,… 1.8. Kết luận chương Tóm lại, NGN xuất hiện bởi vì đã có nhiều thay đổi trong những năm qua, xét từ ba khía cạnh chính: cấu trúc ngành công nghiệp, công nghệ và sự mong đợi của người sử dụng. Mạng Internet chắc chắn sẽ vẫn đóng vai trò là nguồn cung cấp thông tin chính. Tuy nhiên, mạng truyền tải đóng vai trò trung gian chắc chắn sẽ phải là NGN. CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MẠNG NGN 2.1. Giới thiệu chương Chương này sẽ giới thiệu một số mô hình NGN của một số hãng và tổ chức quốc tế. Sau đó, đồ án sẽ trình bày cấu trúc chức năng và cấu trúc vật lý của mạng NGN để có cái nhìn cụ thể hơn về mạng NGN. Giao thức và các công nghệ làm nền tảng của mạng NGN cũng được nêu ra trong chương này. 2.2. Mô hình NGN của một số hãng và tổ chức quốc tế 2.2.1. Mô hình NGN của ITU Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN nằm trong mô hình lớn của cấu trúc hạ tầng thông tin toàn cầu GII do ITU đưa ra. Mô hình này được minh họa trong hình 2.1 dưới đây. Các chức năng trung gian Giao diện chương trình ứng dụng Giao diện chương trình cơ sở Cấu trúc Các chức năng ứng dụng Các chức năng cơ sở Cung cấp dịch vụ xử lý và lưu trữ thông tin phân tán Các chức năng giao tiếp người–máy Các chức năng xử lý và lưu trữ Chức năng điều khiển Chức năng truyền tải Chức năng điều khiển Chức năng truyền tải Cung cấp dịch vụ truyền thông chung Truyền thông và nối mạng thông tin Hình 2.1: Các chức năng GII và mối quan hệ của chúng Mô hình này bao gồm 3 lớp chức năng sau đây: - Các chức năng ứng dụng. - Các chức năng trung gian bao gồm: Chức năng điều khiển dịch vụ; Chức năng quản lý. - Các chức năng cơ sở bao gồm: Các chức năng mạng (bao gồm chức năng chuyển tải và chức năng điều khiển); Các chức năng lưu giữ và xử lý; Các chức năng giao tiếp người-máy. 2.2.2. Mô hình NGN của Alcatel Alcatel đưa ra mô hình mạng thế hệ sau với các lớp: - Lớp truy nhập và truyền tải. - Lớp trung gian. - Lớp điều khiển. - Lớp dịch vụ mạng. Hình 2.2: Mô hình mạng thế hệ sau của Alcatel Hệ thống này có thể sử dụng làm các chức năng sau: - Gateway trung kế: hỗ trợ kết nối giữa mạng thoại dùng TDM và mạng chuyển mạch gói. Hệ thống này gồm gateway cho thoại qua ATM và thoại qua IP. - Gateway truy nhập: hệ thống này thực hiện kết nối đến thuê bao, tập trung các loại lưu lượng POTS, ISDN, ADSL, ATM, IP và chuyển đến mạng chuyển mạch gói. Hệ thống cũng cung cấp các chức năng xác nhận, cho phép kết nối, thống kê và các kết cuối băng hẹp, băng rộng. - Tổng đài chuyển mạch gói: có chức năng hỗn hợp chuyển mạch/ định tuyến đặt ở phần lõi hay biên của mạng chuyển mạch gói. Thiết bị này chuyển tải thông tin giữa Gateway trung kế và Gateway truy nhập. 2.2.3. Mô hình NGN của Ericsson . Hình 2.3: Mô hình mạng thế hệ sau của Ericsson Ericsson giới thiệu giải pháp mạng thế hệ mới có tên ENGINE. Mạng ENGINE được phân thành 3 lớp, sử dụng công nghệ chuyển mạch gói đó là: - Lớp dịch vụ/điều khiển. - Lớp kết nối xử lý các thông tin người sử dụng, chuyển mạch và định tuyến lưu lượng. - Lớp truy nhập đảm bảo khả năng truy nhập của thuê bao từ các mạng cố định, vô tuyến cố định, di động và các mạng truy nhập khác. Sản phẩm mạng mới ENGINE của Ericsson có 3 giải pháp ứng dụng: mạng trung kế, mạng chuyển mạch và mạng tích hợp. + Mạng trung kế: đây là bước đầu tiên để tiến đến mạng đa dịch vụ, chuyển mạch ATM lắp ghép với tổng đài TOLL mạng PSTN sẽ cho phép lưu lượng thoại được vận chuyển như lưu lượng data trên mạng đường trục. + Mạng chuyển mạch: sử dụng thay thế mạng đường trục hoàn toàn bằng chuyển mạch gói cho các ứng dụng IP và ATM. 2.2.4. Mô hình NGN của Siemens Siemens giới thiệu giải pháp mạng thế hệ mới có tên SURPASS Hình 2.4: Cấu trúc mạng thế hệ sau của Siemens - Phần chính của SURPASS là hệ thống SURPASS hiQ, đây có thể coi là hệ thống chủ tập trung cho lớp điều khiển của mạng với chức năng như một hệ thống cửa ngõ mạng để điều khiển các tính năng thoại, kết hợp khả năng báo hiệu mạnh để kết nối với nhiều mạng khác nhau. Tuỳ theo chức năng và dung lượng, SURPASS hiQ được chia thành các loại SURPASS hiQ 10, 20 hay SURPASS hiQ 9100, 9200, 9400. - SURPASS hiG là họ các hệ thống cửa ngõ trung gian từ các mạng dịch vụ cấp dưới lên SURPASS hiQ, hệ thống nằm ở biên mạng đường trục, chịu sự quản lý của SURPASS hiQ. - SURPASS hiA là hệ thống truy nhập đa dịch vụ nằm ở lớp truy nhập của NGN, phục vụ cho truy nhập thoại, xDSL và các dịch vụ số liệu trên một nền duy nhất để cung cấp các giải pháp truy nhập. - Để quản lý tất cả hệ thống của SURPASS, Siemens đưa ra NetManager. 2.3. Nguyên tắc tổ chức mạng NGN Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau đây: - Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện. - Mạng có cấu trúc đơn giản. - Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí khai thác và bảo dưỡng. - Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới. - Truyền dẫn đơn giản. - Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh. - Việc tổ chức mạng dựa trên số lượng 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 lưu lượng. Tức là việc xây dựng mạng NGN phải tuân theo các chỉ tiêu: - NGN có khả năng hỗ trợ cả cho dịch vụ mạng Internet và các mạng hiện hành. - Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dịch vụ qua nhiều nhà cung cấp khác nhau. Một vài dịch vụ chỉ do một nhà cung cấp dịch vụ đưa ra, nhưng tất cả các dịch vụ phải được truyền qua mạng một cách thông suốt từ dầu cuối tới đầu cuối. Trên cơ sở nguyên tắc tổ chức như vậy, các phương thức xây dựng, phát triển mạng thế hệ sau NGN có thể chia thành hai khuynh hướng sau: + Phát triển các dịch vụ mới trên sơ sở mạng hiện tại tiến tới phát triển mạng NGN (Hình 2.5). Đây là xu hướng đối với những nơi có: Mạng viễn thông đã và đang phát triển hiện đại hóa; Các dịch vụ hiện tại đã phát triển trên sơ sở mạng hiện có; Có các nhu cầu phát triển các dịch vụ mới. Các dịch vụ phát triển tiếp theo của mạng hiện tại Các dịch vụ phát triển tiếp theo của mạng thế hệ sau Các dịch vụ hiện nay của mạng hiện tại Sự phát triển mạng Sù ph¸t triÓn m¹ng Sự phát triển dịch vụ Sù ph¸t triÓn dÞch vô Hình 2.5: Xu hướng phát triển mạng và dịch vụ + Xây dựng mới mạng NGN (Hình 2.6). Các dịch vụ phát triển tiếp theo của mạng thế hệ sau Các dịch vụ hiện nay của mạng hiện tại Các dịch vụ hiện nay của mạng thế hệ sau Sự phát triển mạng Sù ph¸t triÓn m¹ng Sự phát triển dịch vụ Sù ph¸t triÓn dÞch vô Hình 2.6: Xu hướng phát triển mạng và dịch vụ Mạng NGN được xây dựng với nhiệm vụ trước mắt là đảm bảo các nhu cầu về dịch vụ mạng hiện nay; Tiến tới phát triển các nhu cầu về dịch vụ mới; Các dịch vụ mới được triển khai trên mạng NGN. 2.4. Cấu trúc chức năng của mạng NGN 2.4.1. Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN Cho tới nay chưa có một khuyến nghị chính thức nào của liên minh viễn thông thế giới ITU về cấu trúc của nó. Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra mô hình cấu trúc mạng thế hệ mới như Alcatel, Siemens, Ericssion, Nortel, Lucent, Nec… Song, nhìn chung từ các mô hình mà một số tổ chức và các hãng xây dựng, cấu trúc mạng NGN bao gồm các lớp chức năng sau: - Lớp kết nối ( Access + Transport/ Core) - Lớp trung gian hay lớp truyền thông (Media) - Lớp điều khiển (Control) - Lớp quản lý (Management) * Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN Hình 2.7: Cấu trúc mạng thế hệ sau (góc độ mạng) Hình 2.8: Cấu trúc mạng thế hệ sau (góc độ dịch vụ) 2.4.2. Phân tích cấu trúc tổng quan mạng NGN Kiến trúc mạng NGN sử dụng mạng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu. Nó phân chia các khối của tổng đài hiện nay thành các lớp mạng riêng rẽ, các lớp nay liên hệ với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn. Hình 2.9: Cấu trúc chức năng của NGN Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành 4 lớp riêng biệt thay vì tích hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay. Các giao diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ được triển khai nhanh chóng, dễ dàng. Các nhà khai thác có thể chọn các thiết bị của những nhà cung cấp khác nhau cho từng lớp trong mô hình cấu trúc mạng NGN. 2.4.2.1. Lớp truyền dẫn và truy nhập + Phần truyền dẫn Lớp truyền dẫn trong cấu trúc mạng NGN bao gồm cả chức năng truyền dẫn và chức năng chuyển mạch. Lớp truyền dẫn có khả năng hỗ trợ các mức QoS khác nhau cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Nó có khả năng lưu trữ lại các sự kiện xảy ra trên mạng (kích thước gói, tốc độ gói,…đối với mạng chuyển mạch gói, băng thông, độ trì hoãn đối với chuyển mạch kênh). Lớp này sử dụng truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng DWDM. Công nghệ ATM hay IP/MPLS có thể được sử dụng truyền dẫn trên mạng lõi (mạng lõi có thể thuộc mạng MAN hay mạng đường trục) để đảm bảo QoS. Các router được sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn và ngược lại khi lưu lượng thấp, switch - router có thể đảm nhận luôn chức năng những router này. Thành phần của lớp truyền dẫn bao gồm các nút chuyển mạch/Router (IP/ATM hay IP/MPLS), các chuyển mạch kênh của PSTN, các khối chuyển mạch PLM, nhưng ở mạng đường trục kỹ thuật truyền tải là IP hay IP/ATM, các hệ thống chuyển mạch, hệ thống định tuyến cuộc gọi. + Phần truy nhập Lớp truy nhập có chức năng cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục qua cổng giao tiếp MGW thích hợp. Mạng NGN kết nối với hầu hết các các thiết bị đầu cuối chuẩn và không chuẩn như: truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội bộ PBX, điện thoại số ISDN, di động vô tuyến, di động vệ tinh,… Với truy nhập hữu tuyến: có cáp đồng và xDSL đang được sử dụng. Tuy vậy trong tương lai truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ dần chiếm ưu thế, thị trường của xDSL và modem sẽ dần thu hẹp lại. Với truy nhập vô tuyến ta có hệ thống thông tin di động GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh. Trong tương lại các hệ thống truy nhập không dây sẽ phát triển rất nhanh như truy nhập hồng ngoại, bluetooth, hay WLAN. Phần truy nhập bao gồm các thiết bị truy nhập đóng vai trò giao diện để kết nối các thiết bị đầu cuối vào mạng thông qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vô tuyến; Các thiết bị truy nhập tích hợp IAD. Thuê bao có thể sử dụng mọi kỹ thuật truy nhập (tương tự, số, TDM, ATM, IP,…) để truy nhập vào mạng dịch vụ NGN. 2.4.2.2. Lớp truyền thông Lớp truyền thông có khả năng tương thích các kỹ thuật truy nhập khác với kỹ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đường trục. Hay nói cách khác, lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường FR, PSTN, LAN, vô tuyến… sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại. Nhờ đó, các nút chuyển mạch (ATM+IP) và các hệ thống truyền dẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển. Lớp này gồm các thiết bị là các cổng truyền thông như: - Cổng truy nhập: AG kết nối giữa mạng lõi và mạng truy nhập, RG kết nối mạng lõi và mạng thuê bao tại nhà. - Cổng giao tiếp: TG kết nối mạng lõi với mạng PSTN/ISDN, WG kết nối mạng lõi với mạng di động,… 2.4.2.3. Lớp điều khiển Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ truyền thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào. Cụ thể, lớp điều khiển thực hiện: - Định tuyến lưu lượng giữa các khối chuyển mạch. - Thiết lập yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, điều khiển sắp xếp nhãn giữa các giao diện cổng. - Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối và thực hiện giám sát điều khiển để đảm bảo QoS. - Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối với lớp media. Thống kê và ghi lại các thông số về chi tiết cuộc gọi, đồng thời thực hiện các cảnh báo. - Thu nhận thông tin báo hiệu từ các cổng và chuyển thông tin này đến các thành phần thích hợp trong lớp điều khiển. - Quản lý và bảo dưỡng hoạt động của các tuyến kết nối thuộc phạm vi điều khiển. Thiết lập và quản lý hoạt động của các luồng yêu cầu đối với chức năng dịch vụ trong mạng. Báo hiệu với các thành phần ngang cấp. Các chức năng quản lý và chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp điều khiển. Nhờ có giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, điều này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng. Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là Softswitch còn gọi là MGC hay Call Agent, được kết nối với các thành phần khác như: SGW, MS, FS, AS để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP. 2.4.2.4. Lớp ứng dụng Lớp ứng dụng có chức năng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ. Một số loại dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc điều khiển logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ thực hiện điều khiển từ lớp điều khiển. Lớp ứng dụng liên kết với lớp điều khiển thông qua giao diện mở API. Nhờ đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên dịch vụ mạng. Lớp ứng dụng gồm các nút thực thi dịch vụ (thực chất là các server dịch vụ) cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải. 2.4.2.5. Lớp quản lý Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ kết nối cho đến lớp ứng dụng. Tại lớp quản lý người ta có thể triển khai kế hoạch xây dựng mạng giám sát viễn thông TMN như một mạng riêng theo dõi và điều phối các thành phần mạng viễn thông đang hoạt động. Tuy nhiên cần phân biệt các chức năng quản lý với các chức năng điều khiển. Vì căn bản NGN sẽ dựa trên các giao diện mở và cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ trong một mạng đơn, cho nên mạng quản lý phải làm việc trong một môi trường đa nhà đầu tư, đa nhà khai thác, đa dịch vụ. 2.5. Cấu trúc vật lý của mạng NG 2.5.1. Cấu trúc vật lý Cấu trúc vật lý của NGN được thể hiện trong hình 2.10 sau đây: Hình 2.10 : Cấu trúc vật lý của NGN Trong NGN có rất nhiều thành phần song ở đây chỉ trình bày những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống. Cụ thể là: - Media Gateway (MG) - Media Gateway Controller (MGC) - Signalling Gateway (SG) - Media Server (MS) - Application Server (Feature Server) 2.5.2. Media Gateway (MG) Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DS0. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói. Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP thực hiện các chức năng : chuyển đổi AD, nén mã thoại/audio, triệt tiếng dội, mã hóa, tái tạo tín hiệu thoại,… * Các chức năng của một Media Gateway: + Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP. + Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số DSP dưới sự điều khiển của MGC. Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này. + Hỗ trợ các giao thức đã có như Loop-start, Ground-start, E&M, CAS, QSIG và ISDN qua T1. + Quản lý tài nguyên và kết nối T1. + Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP. + Có phần mềm Media Gateway dự phòng. + Cho phép Media Gateway mở rộng về: Cổng, card mà không thay đổi các thành phần khác. 2.5.3. Media Gateway Controler (MGC) MGC là đơn vị chính của Softswitch. Nó đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó. Nó điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Ngoài ra nó còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS. MGC chính là cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, như PSTN, SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau. Nó cũng được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin. Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành một cấu hình tối thiểu cho Softswitch. * Các chức năng của Media Gateway Controller: + Quản lý cuộc gọi. + Các giao thức thiết lập cuộc gọi thoại: H.323,SIP.. + Giao thức điều khiển truyền thông: MGCP, Megaco, H.248. + Quản lý lớp dịch vụ và chất lượng dịch vụ. + Giao thức quản lý SS7: SIGTRAN (SS7 over IP). + Xử lý báo hiệu SS7. + Quản lý các bản tin liên quan QoS như RTCP. + Thực hiện định tuyến cuộc gọi. + Ghi lại thông tin chi tiết cuộc gọi để tính cước . + Điều khiển quản lý băng thông. + Đối với Media Gateway: Xác định và cấu hình thời gian thực cho các DSP; Phân bổ kênh DS0; Truyền dẫn thoại. + Đối với Signaling Gateway, MGC cung cấp:Các loại SS7; Các bộ xử lý thời gian; Cấu hình kết nối; Mã của nút mạng hay thông tin cấu hình. + Đăng kí GateKeeper. 2.5.4. Signaling Gateway (SG) Signalling Gateway tạo ra chiếc cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). SG làm cho Softswitch giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu. * Chức năng của SG: + Cung cấp một kết nối vậy lý tới mạng báo hiệu. + Truyền thông tin báo hiệu giữa MGC và SG thông qua mạng IP. + Cung cấp đường truyền dẫn cho truyền dẫn thoại, dữ liệu gói và các dạng dữ liệu khác. + Cung cấp các hoạt động báo hiệu SS7 có sự đáp ứng nhanh cho các dịch vụ viễn thông. 2.5.5. Media Server (MS) Media Server là thành phần lựa chọn của Softswitch, được sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt. Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất. * Các chức năng của một Media Server: + Hộp thư fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hay các bản tin ghi âm trước. + Chức năng voice-mail cơ bản. + Khả năng nhận tiếng nói nếu có. + Khả năng hội nghị truyền hình. + Khả năng chuyển thoại qua văn bản. 2.5.6 Application Server (Feature Server) Server đặc tính là một server ở mức độ ứng dụng chứa một loạt dịch vụ của doanh nghiệp. Chính vì vậy nó còn được gọi là Server ứng dụng thương mại. Các dịch vụ cộng thêm có thể trực thuộc Call Agent hoặc cũng có thể thực hiện một cách độc lập. Những ứng dụng này giao tiếp với Call Agent thông qua các giao thức như SIP, H323… Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng. * Chức năng của Feature Server: Chức năng cơ bản của Feature Server là xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa chuyển mạch. Để thấy rõ hơn ta xét một vài ví dụ về dịch vụ đặc tính: + Hệ thống tính cước - Call Agents sử dụng các bộ CDR (Call Detail Record). Dịch vụ này cho phép khách hàng truy cập vào bản tin tính cước của họ thông qua cuộc gọi thoại hay truy cập Web yêu cầu. + H.323 Gatekeeper-dịch vụ này hỗ trợ định tuyến thông qua các miền khác nhau (các mạng khác nhau). Mỗi miền có thể đăng ký số điện thoại và số đăng nhập trung kế với Gatekeeper thông qua giao thức H.323. + VPN-Dịch vụ này sẽ thiết lập mạng riêng ảo cho khách hàng với các đặc tính sau: Băng thông xác định ; Đảm bảo QoS; Nhiều tính năng riêng theo chuẩn; Kế hoạch quay số riêng; Bảo mật các mã thoại được truyền dẫn. 2.6. Các công nghệ làm nền tảng cho NGN Ngày nay, yêu cầu ngày càng tăng về số lượng và chất lượng dịch vụ đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của thị trường công nghệ điện tử - tin học - viễn thông. Những xu hướng phát triển công nghệ đã và đang tiếp cận nhau, đan xen lẫn nhau nhằm cho phép mạng lưới thỏa mãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàng trong tương lai. 2.6.1.Giao thức IP IP là giao thức chuyển tiếp gói tin. Việc chuyển tiếp gói tin được thực hiện theo cơ chế phi kết nối (connectionless), nghĩa là không có sự đảm bảo rằng các gói tin gửi đi sẽ đến được tới đích của nó. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp. Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận, địa chỉ là số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới đích. Giao thức IP được thiết kế để dùng trong các hệ thống các mạng máy tính tryền thông chuyển mạch gói. Giao thức IP truyền các gói dữ liệu từ một nguồn tới một đích trong đó nguồn và đích là các trạm máy tính được nhận dạng thông qua các địa chỉ có độ dài cố định. Giao thức IP cũng cho phép việc phân đoạn và lắp ráp lại các gói tin có độ dài lớn để cho phép các gói tin này đi qua các mạng máy tính có đơn vị nhỏ hơn. Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút trong mạng. Do vậy, cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông tin về nguyên tắc chuyển tin và nó phải có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút. Kết quả tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bảo chuyển tin chứa thông tin về chặng tiếp theo. Dựa trên các bản chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói tới đích. Ở đây, mỗi nút mạng tính toán mạng chuyển tin một cách độc lập, nên kết quả tính toán của phần định tuyến phải nhất quán tại tất cả các nút. Sự không thống nhất của kết quả sẽ dẫn đến việc chuyển gói tin sai hướng, làm mất gói tin. Ngoài chức năng chọn đường, giao thức IP còn có khả năng tìm lỗi, chia nhỏ các gói tin và lắp ráp lại chúng, nhằm cho phép truyền thông qua các mạng có kích thước gói tin nhỏ hơn. Giao thức IP là một giao thức rất hiệu quả và được sử dụng nhiều trong các chương trình ứng dụng. Giao thức IP chỉ giới hạn trọng việc cung cấp các chức năng cần thiết nhằm truyền các gói bít từ nguồn tới đích trên một hệ thống mạng. Không có cơ chế cho độ tin cậy, điều khiển luồng, đánh số thứ tự hay cơ chế truyền lại dữ liệu. Không có cơ chế báo nhận, không có kiểm tra phần dữ liệu mà chỉ có kiểm tra phần header thông qua mã kiểm tra. Các lỗi tìm được thông báo thông qua giao thức điều khiển liên mạng ICPM. Giao thức IP với kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng, mạng không thể thực hiện các chức năng khác như định tuyến theo đích, theo dịch vụ. Chẳng hạn, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng một tuyến tới điểm đích. Ngoài ra, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến theo từng chặng. Mặt khác IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.Tuy nhiên, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ tin cậy và khả năng mở rộng mạng cao. 2.6.2. ATM. Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói. Thông tin được nhóm vào các gói tin có độ dài cố định, ngắn. Trong đó vị trí gói không phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ và dựa trên nhu cầu bất kỳ của kênh cho trước. Các chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau. ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM. Các tế bào nhỏ với tốc độ truyền cao sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng. Hơn nữa, ATM có khả năng nhóm một số kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho công việc định tuyến được dễ dàng. ATM là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông tin được gửi đi, và được giữ cố định trong suốt thời gian kết nối. trong quá trình thiết lập kết nối, tổng đài ATM cung cấp cho kết nối một nhãn. Quá trình chuyển giao các tế bào qua tổng đài ATM cũng giống như chuyển giao gói qua router. Tuy nhiên ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có kích thước cố định (nhỏ hơn IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của IP router. Việc này thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng nên thông lượng tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng IP router truyền thống. 2.6.3. IP over ATM IP over ATM là một kỹ thuật kiểu xếp chồng, nó xếp IP (kỹ thuật lớp 3) lên ATM (kỹ thuật lớp 2). Hiện nay đã xuất hiện một loạt kỹ thuật IP over ATM không dùng phương thức xếp chồng, mà dùng phương thức chuyển mạch nhãn, áp dụng phương thức tích hợp. Kỹ thuật này chính là cơ sở của MPLS. 2.6.4. MPLS Sự phát triển nhanh chóng, sự mở rộng không ngừng của mạng Internet, sự tăng vọt của số lượng dịch vụ và sự phức tạp của các loại hình dịch vụ đã dần làm cho mạng viễn thông hiện tại khó có thể đáp ứng nổi. Kỹ thuật ATM dù được coi nền tảng của mạng số đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN), hay công nghệ IP dù đạt thành công lớn trên thị trường hiện nay, đều tồn tại những nhược điểm khó khắc phục được. Đó là lý do các kỹ thuật mới ra đời, trong đó có MPLS. Công nghệ Multiprotocol Label Switching (MPLS) phát triển trở thành một thuật ngữ thông dụng trong mạng máy tính. MPLS được triển khai rộng khắp trong mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Hiện nay MPLS là một giải pháp để giải quyết nhiều vấn đề trong mạng như : tốc độ, khả năng mở rộng mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) và điều phối dung lượng. MPLS là một công nghệ kết hợp tốt nhất giữa định tuyến lớp ba và chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lưới và định tuyến tốt ở mạng biên bằng cách dựa vào nhãn (label). MPLS là một phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn được gắn với mỗi gói IP, tế bào ATM hoặc frame lớp hai. Cấu trúc MPLS có tính mềm dẻo trong bất kỳ sự phối hợp với công nghệ lớp hai nào. MPLS hỗ trợ mọi giao thức lớp hai triển khai hiệu quả các dịch vụ IP trên một mạng chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa nguồn và đích trên một đường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, các ISP có thể giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu quả khác nhau và đạt được hiệu quả cạnh tranh cao. MPLS là kỹ thuật chuyển mạch đa giao thức nhãn. Phương pháp này đã dung hợp một cách hữu hiệu năng lực điều khiển lưu lượng của thiết bị chuyển mạch với tính linh hoạt của bộ định tuyến. Có thể định nghĩa MPLS là một tập các công nghệ mở dựa vào chuẩn Internet mà kết hợp chuyển mạch lớp 2 và định tuyến lớp 3 để chuyển tiếp gói tin bằng cách sử dụng các nhãn ngắn có chiều dài cố định. Bằng cách sử dụng các giao thức điều khiển và định tuyến Internet, MPLS cung cấp chuyển mạch hướng kết nối ảo qua các tuyến Internet bằng cách sử dụng các nhãn và trao đổi nhãn. MPLS tách chức năng IP router làm hai phần riêng biệt : chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. - Phần chức năng chuyển gói tin, với nhiệm vụ gửi gói tin giữa các router, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn (tương tự như ATM). Ở đây, nhãn là một số có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng. Bản chất của kỹ thuật hoán đổi nhãn là tìm nhãn của một gói tin trong một bảng các nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn mới của nó. Các router sử dụng kỹ thuật này được gọi là LSR (Label Switch Router) 2.7. Kết luận chương NGN - Next Gerneration Network – cần được hiểu rõ là mạng thế hệ sau hay mạng thế hệ kế tiếp mà không phải là mạng hoàn toàn mới, nên khi xây dựng và phát triển mạng theo xu hướng NGN, người ta chú ý đến vấn đề kết nối mạng thế hệ sau với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa. CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM TRONG MẠNG NGN 3.1. Giới thiệu chương Ta đã tìm hiểu về tổng thể cũng như cấu trúc của mạng NGN. Và thành phần được coi là cốt lõi của mạng NGN, thành phần có khả năng liên kết các loại thông tin trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất, chính là MGC. MGC có thể thực hiện được điều này nhờ sử dụng phần mềm điều khiển thế hệ mới-chuyển mạch mềm (Softswitch). Trong chương này, ta sẽ tìm hiểu về chuyển mạch mềm. Chuyển mạch mềm Softswitch hiện nay (khi vẫn tận dụng mạng PSTN) được sử dụng trong mạng công cộng để thay thế cho tổng đài cấp 4 (tandem switch) và trong mạng riêng. Và phần mềm điều khiển chuyển mạch lúc này chỉ có nhiệm vụ đơn giản là thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Trong tương lai khi tiến lên mạng NGN hoàn toàn thì các MGC sử dụng Softswitch sẽ thay thế cả các tổng đài nội hạt (lớp 5). Khi đó, chuyển mạch mềm Softswitch không chỉ thiết lập và xóa cuộc gọi mà sẽ thực hiện cả chức năng phức tạp khác của một tổng đài lớp 5. 3.2. Khái quát chung Thoại là một trong những dịch vụ cơ bản của một mạng viễn thông bất kỳ, nên phần lớn nội dung của chương này đề cập đến khía cạnh thoại của mạng thế hệ sau. Và trước tiên ta xét đến hoạt động của mạng cung cấp dịch vụ thoại PSTN hiện nay. 3.2.1. Hoạt động của mạng PSTN Mạng PSTN (Public Switch Telephone Network) sử dụng công nghệ chuyển mạch kênh để truyền thông tin từ đầu cuối đến đầu cuối. Đối với chuyển mạch kênh, ta sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplex). Quá trình chuyển mạch thoại trong PSTN chính là sự chuyển mạch các khe thời gian (time slot). Có hai dạng chuyển mạch khe thời gian là chuyển mạch thời gian (T) và chuyển mạch không gian (S). Mỗi dạng chuyển mạch đều có những ưu và nhược điểm riêng. Trong thực tế, hai dạng này kết hợp để tạo ra chuyển mạch nhiều tầng. Mạng PSTN sử dụng báo hiệu R2 và báo hiệu số 7 (SS7) để hỗ trợ hoạt động trong mạng cung cấp dịch vụ thoại. Hiện nay, báo hiệu số 7 được sử dụng phổ biến trong mạng PSTN của cả nước. SS7 là báo hiệu sử dụng một kênh riêng để truyền thông tin báo hiệu cho mọi cuộc gọi, thường là khe thời gian 16 đối với khung 24 khe thời gian (chuẩn Châu Âu). Thông thường báo hiệu số 7 được tích hợp sẵn trong các tổng đài trên mạng. Do đó các tổng đài chuyển mạch còn đóng vai trò là các điểm báo hiệu STP trong mạng SS7. Hình 3.1 minh họa hoạt động của PSTN cùng với báo hiệu số 7: Hình 3.1: Hoạt động của mạng PSTN Trên hình vẽ minh họa, chuyển mạch lớp 5 là chuyển mạch ở tổng đài nội hạt, chuyển mạch lớp 4 là chuyển mạch ở tổng đài Toll/tandem. Trước khi quá trình truyền thoại thực sự xảy ra, quá trình báo hiệu sẽ diễn ra trước. Khi có 1 thuê bao nhấc máy, quá trình báo hiệu sẽ bắt đầu diễn ra trên 1 kênh ấn định trước. Cho đến khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì quá trình thiết lập cuộc gọi sẽ kết thúc, kênh thoại sẽ được thiết lập (thông qua các khe thời gian còn rỗi, trừ khe 0 và khe 16) và quá trình đàm thoại bắt đầu. Khi có một bên gác máy, quá trình báo hiệu kết thúc cuộc gọi bắt đầu và kênh thoại chỉ thật sự được giải phóng khi bên còn lại gác máy. 3.2.2. Nhược điểm của chuyển mạch kênh Những nhược điểm chính của chuyển mạch kênh: + Giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt: Tổng đài thường lắp đặt ở những nơi có số lượng thuê bao lớn để đảm bảo tính kinh tế. Ngoài ra, nhà cung cấp dịch vụ còn phải xem xét đến chi phí truyền dẫn, chi phí trên một đường dây thuê bao và việc lắp đặt tổng đài tại nơi có kinh tế, đem lại lợi nhuận hay không. + Dịch vụ không đa dạng, không có sự phân biệt dịch vụ cho các khách hàng khác nhau: Do các tổng đài chuyển mạch truyền thống cung cấp cùng cùng một tập các tính năng của dịch vụ cho các khách hàng khác nhau. Hơn nữa, việc triển khai một dịch vụ mới phụ thuộc nhiều vào sản xuất, rất tốn kém và mất một thời gian dài. + Hạn chế về kiến trúc mạng, do đó khó khăn trong việc phát triển mạng: Đó là do trong cơ cấu chuyển mạch, thông tin thoại đều tồn tại dưới dạng các dòng 64kbps nên không thể đáp ứng cho các dịch vụ mới có dung lượng lớn hơn. Hơn nữa, phần mềm điều khiển trong chuyển mạch kênh phụ thuộc rất nhiều vào phần cứng. Ngoài ra, khi một tổng đài được sản xuất thì dung lượng của nó là không đổi. Do đó khi mở rộng dung lượng nhiều khi đòi hỏi đến việc phải tăng số cấp chuyển mạch, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc đồng bộ, báo hiệu và nhiều vấn đề phức tạp khác. 3.2.3. Ưu điểm của chuyển mạch mềm + Cho cơ hội mới về doanh thu: Với công nghệ mạng cho phép hội tụ các ứng dụng thoại, số liệu, video cùng công nghệ chuyển mạch mới, nhiều dịch vụ mới ra đời. Các dịch vụ này có khả năng mang lại doanh thu cao hơn so với các dịch vụ truyền thống. + Thời gian tiếp cận thi trường ngắn: Do công nghệ chuyển mạch mới dựa trên phần mềm nên các dịch vụ mới ra đời cũng dựa trên phần mềm. Điều này làm cho việc triển khai các dịch vụ mới cũng như nâng cấp dịch vụ đang sử dụng trở nên nhanh chóng hơn. Ngoài ra nhà khai thác mạng có thể mua một dịch vụ mới từ nhà cung cấp thứ ba để triển khai nhanh chóng dịch vụ khách hàng yêu cầu. + Khả năng thu hút khách hàng: Việc đưa vào sử dụng chuyển mạch mềm giới thiệu với khách hàng nhiều dịch vụ mới hấp dẫn, đồng thời cho phép họ tự lựa chọn và kiểm soát các dịch vụ thông tin do mình sử dụng. + Giảm chi phí xây dựng mạng: Chi phí xây dựng cho các hệ thống sử dụng chuyển mạch mềm là chi phí cho phần mềm., do đó không cần đòi hỏi phải có vốn đầu tư ban đầu lớn mà chi phí xây dựng sẽ tăng theo nhu cầu và số lượng khách hàng. Các nhà khai thác có thể khởi đầu phục vụ cho một số lượng nhỏ khách hàng nhưng vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ thông qua các nhà khai thác lớn hơn. + Giảm chi phí điều hành mạng: Do phần mềm chuyển mạch thế hệ mới Softswitch cho phép khách hàng tự lựa chọn và kiểm soát quá trình sử dụng dịch vụ của mình nên đã giúp cho công việc của các nhà điều hành mạng được giảm bớt. Ngoài ra, khi sử dụng chuyển mạch mềm sẽ không còn tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành. + Sử dụng băng thông một cách hiệu quả: Với mô hình truyền thống, hệ thống chuyển mạch sẽ thiết lập một kênh dành riêng cho một cuộc gọi thông thường. Tuy TDM cho phép truyền nhiều kênh trên một trung kế nhưng kênh dành riêng vẫn sử dụng tài nguyên mạng nhiều hơn mức yêu cầu thực tế do tồn tại những khoảng lặng trong quá trình đàm thoại. Khi đưa mạng thế hệm mới vào sử dụng, do mạng IP được sử dụng nên đã tận dụng được ưu điểm sử dụng băng thông hiệu quả. + Quản lý mạng hiệu quả: Chuyển mạch mềm cho phép giám sát và điều chỉnh hoạt động mạng theo thời gian thực, đồng thời có thể nâng cấp hay thay đổi cấu hình mạng từ xa. Điều này giúp cho các nhà điều hành quản lý mạng hiệu quả hơn. + Cải thiện dịch vụ: Bằng cách lắp đặt thêm một máy chủ ứng dụng riêng mới hay triển khai thêm một module của nhà cung cấp thứ ba, các nhà khai thác có thể cung cấp các dịch vụ mới nhanh chóng và giá thấp hơn so với chuyển mạch truyền thống. Hơn nữa, chuyển mạch mềm còn hỗ trợ nhiều tính năng giúp nhà khai thác phân biệt dịch vụ cho từng khách hàng riêng lẻ. + Tiết kiệm không gian đặt thiết bị: Softswitch cho phép các ứng dụng được thi hành tại bất cứ khu vực nào trên mạng. Mạng có thể được sắp xếp sao cho các máy chủ được bố trí gần những nơi tài nguyên quan trọng. Các thành phần của mạng NGN, đặc biệt là các MGC sử dụng chuyển mạch mềm có kích thước nhỏ và có tính phân tán nên không gian đặt thiết bị cũng gọn hơn. + Cung cấp môi trường tạo lập dịch vụ mềm dẻo: Môi trường tạo lập dịch vụ mới linh hoạt do dịch vụ được tạo ra nhờ phần mềm. + An toàn vốn đầu tư: Do mạng NGN hoạt động trên nền hạ tầng cơ sở có sẵn nên các nhà khai thác vẫn tiếp tục sử dụng mạng truyền thống đồng thời triển khai những dịch vụ mới. Giúp các nhà khai thác vừa thu hồi vốn đầu tư vào mạng cũ vừa thu lợi nhuận từ dịch vụ do mạng mới cung cấp. 3.2.4. Sự ra đời của chuyển mạch mềm (Soft switch) Trong tương lai, mạng thế hệ mới sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng là mạng chuyển mạch gói. Vì thế việc chuyển từ mạng viễn thông hiện tại lên mạng thế hệ mới phải trải qua nhiều giai đoạn. Do PSTN hiện tai vẫn hoạt động tốt và dịch vụ do nó cung cấp khá tin cậy nên việc chuyển cả mạng truy nhập và mạng lõi của PSTN thành mạng gói là rất tốn kém. Để tận dụng sự hoạt động tốt của PSTN và ưu điểm của chuyển mạch gói, cấu hình mạng NGN bao gồm chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói được thể hiện trong hình 3.2. Hình 3.2: Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN Theo hình 3.2, tổng đài nội hạt hay tổng đài lớp 5 sử dụng chuyển mạch kênh (thể hiện qua phần mạng PSTN). Phần mềm dùng để điều khiển quá trình xử lý cuộc gọi sử dụng trong các tổng đài nội hạt phụ thuộc vào phần cứng của tổng đài. Điều này gây khó khăn cho việc tích hợp mạng PSTN và mạng chuyển mạch gói khi xây dựng NGN. Một giải pháp có thể thực thi là tạo ra một thiết bị lai (hybrid device) có thể chuyển mạch thoại ở cả dạng kênh và gói với sự tích hợp của phần mềm xử lý cuộc gọi. 3.3. Khái niệm về chuyển mạch mềm Hiện nay, có nhiều khái niệm về chuyển mạch mềm, tùy thuộc vào từng hãng viễn thông khác nhau, chẳng hạn như hãng Mobile IN, Nortel, CopperCom… Nhưng thực chất của khái niệm chuyển mạch mềm chính là phần mềm thực hiện chức năng xử lý cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch có khả năng chuyển tải nhiều loại thông tin với các giao thức khác nhau. Trong đó, chức năng xử lý cuộc gọi bao gồm định tuyến cuộc gọi và quản lý, xác định và thực thi các đặc tính cuộc gọi. Hình 3.3: Cấu trúc của chuyển mạch mềm Theo thuật ngữ chuyển mạch mềm thì chức năng chuyển mạch vật lý được thực hiện bởi cổng phương tiện Media Gateway (MG), còn xử lý cuộc gọi là chức năng của bộ điều khiển cổng phương tiện Media Gateway Controller (MGC). Việc tách riêng chức năng xử lý cuộc gọi khỏi chức năng chuyển mạch vật lý là một giải pháp tốt, bởi vì: - Có một giải pháp phần mềm chung đối với việc xử lý cuộc gọi. Phần mềm này được cài đặt trên nhiều loại mạng khác nhau, bao gồm cả mạng chuyển mạch kênh và gói (áp dụng được với các dạng gói và môi trường truyền dẫn khác nhau). - Là động lực cho các hệ điều hành, các môi trường máy tính chuẩn, tiết kiệm đáng kể trong việc phát triển và ứng dụng các phần mềm xử lý cuộc gọi. - Cho phép các phần mềm thông minh của các nhà cung cấp dịch vụ điều khiển từ xa thiết bị chuyển mạch đặt tại trụ sở của khách hàng, một yếu tố quan trọng trong việc khai thác tiềm năng của mạng trong tương lai. 3.4. Vị trí của chuyển mạch mềm Do có chức năng là xử lý cuộc gọi nên vị trí tương ứng của Softswitch trong mô hình phân lớp chức năng của NGN là lớp điều khiển cuộc gọi và báo hiệu. Và các thực thể chức năng của Softswitch là MGC-F ( Media Gateway Control Function), CA-F (Call Agent Function), IW-F (Interworking Function), R-F (Routing Function), và A-F (Accounting Function). Hình 3.4: Vị trí của chuyển mạch mềm 3.5. Thành phần chính của chuyển mạch mềm Thành phần chính của chuyển mạch mềm là bộ điều khiển cổng thiết bị Media Gateway Controller (MGC). Bên cạnh đó còn có các thành phần khác hỗ trợ hoạt động như: SG (Signaling Gateway), MG (Media Gateway), MS (Media Server), AS (Application Server)/FS (Feature Server). Trong đó, MG là thành phần nằm trên lớp truyền thông, SG là thành phần nằm ở trên cùng với lớp MGC. MS và AS/FS nằm trên lớp dịch vụ. Cách kết nối các thành phần chính của chuyển mạch mềm được thể hiện trên hình 3.5. Trên hình 3.5, các thiết bị thuộc mạng IP là các router, các chuyển mạch thuộc mạng backbone để truyền tải các gói tin đi. Trong khi đó mạng không IP là mạng có thiết bị đầu cuối không phải thuộc mạng IP và các mạng vô tuyến không dây. Các thiết bi đầu cuối không thuộc mạng IP: thiết bị đầu cuối ISDN, IAD cho mạng DSL… Hình 3.5: Kết nối MGC với các thành phần khác của NGN Một MGC có thể quản lý nhiều MG. Hình trên chỉ minh họa 1 MGC quản lý 1 MG. Và một MG có thể nối đến nhiều loại mạng khác nhau. Media Gateway Controller: MGC là thành phần chính của chuyển mạch mềm, và cũng thường được gọi là Softswitch, hay Call Agent. Các chức năng chính của MGC: - Điều khiển cuộc gọi, duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên một MG. - Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của MG, SG. - Trao đổi các bản tin cơ bản giữa 2 MG-F. - Xử lý bản tin SS7 (khi sử dụng SIGTRAN). - Xử lý bản tin liên quan QoS. - Phát hoặc nhận bản tin báo hiệu. - Định tuyến (bao gồm bảng định tuyến, phân tích số và dịch vụ số). - Tương tác với AS-F để cung cấp dịch vụ hay đặc tính cho người sử dụng. - Có thể quản lý các tài nguyên mạng. Các giao thức MGC có thể sử dụng: - Để thiết lập cuộc gọi: H.232, SIP. - Điều khiển MG: MGCP, Megaco/H.248. - Điều khiển SG: SIGTRAN (SS7). - Để truyền thông tin: RTP, RTCP. 3.6. Khái quát hoạt động của chuyển mạch mềm Ở đây, ta xét trường hợp thuê bao gọi đi là một thuê bao thuộc mạng cung cấp dịch vụ truyền thống PSTN. Các trường hợp khác thì hoạt động của chuyển mạch mềm cũng tương tự. Hoạt động của phần mềm này bao gồm các bước sau: 1- Khi có một thuê bao nhấc máy (thuộc PSTN) và chuẩn bị thực hiện cuộc gọi thì tổng đài nội hạt quản lý thuê bao đó sẽ nhận biết trạng thái off-hook của thuê bao. Và SG nối với tổng đài này thông qua mạng SS7 cũng nhận biết được trạng thái mới của thuê bao. 2- SG sẽ báo cho MGC trực tiếp quản lý mình thông qua CA-F đồng thời cung cấp tín hiệu dial-tone cho thuê bao. Ta gọi MGC này là caller-MGC. 3- Caller-MGC gởi yêu cầu tạo kết nối đến MG nối với tổng đài nội hạt ban đầu nhờ MGC-F. 4- Các số do thuê bao nhấn sẽ được SG thu thập và chuyển tới caller-MGC. 5- Caller-MGC sử dụng những số này để quyết định công việc tiếp theo sẽ thực hiện. Các số này sẽ được chuyển tới chức năng R-F và R-F sử dụng thông tin lưu trữ của các server để có thể định tuyến cuộc gọi. Trường hợp đầu cuối đích cùng loại với đầu cuối gọi đi (nghĩa là đầu cuối đích cũng là một thuê bao của PSTN): nếu thuê bao bị gọi cũng thuộc sự quản lý của caller-MGC thì thực hiện bước 7. Nếu thuê bao này thuộc sự quản lý của một MGC khác thì thực hiện bước 6. Còn nếu thuê bao này là một đầu cuối khác loại thì MGC sẽ đồng thời kích hoạt chức năng IW-F để khởi động bộ điều khiển tương ứng và chuyển cuộc gọi đi. Lúc này thông tin báo hiệu sẽ do một loại Gateway khác xử lý. Và quá trình truyền thông tin báo hiệu sẽ diễn ra tương tự như kết nối giữa 2 thuê bao thoại thông thường. 6- Caller-MGC sẽ gởi yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến một MGC khác. Nếu chưa đến đúng MGC của thuê bao bị gọi (ta gọi là callee-MGC) thì MGC này sẽ tiếp tục chuyển yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến MGC khác cho đến khi đến đúng callee-MGC. Trong quá trình này, các MGC trung gian luôn phản hồi lại MGC đã gởi yêu cầu đến nó. Các công việc này được thực hiện bởi CA-F. 7- Callee-MGC gởi yêu cầu tạo kết nối với MG nối với tổng đài nội hạt của thuê bao bị gọi (callee-MG). 8- Đồng thời caller-MGC gởi thông tin đến calle-SG, thông qua mạng SS7 sẽ làm rung chuông thuê bao bị gọi. 9- Khi callee-SG nhận được bản tin báo trạng thái của thuê bao bị gọi (giả sử là rỗi) thì nó sẽ gởi ngược thông tin này trở về callee-MGC. 10- Và callee-MGC sẽ phản hồi về MGC để báo mình đang liên lạc với người được gọi. 11- Callee-MGC gởi thông tin để cung cấp tín hiệu ring back tone cho caller-MGC, qua caller-SG đến người gọi. 12- Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì quá trình thông báo tương tự các bước trên xảy ra: qua nút báo hiệu số 7, thông tin nhấc máy qua callee-SG đến callee-MGC, rồi đến caller-MGC, qua caller-SG rồi đến thuê bao thực hiện cuộc gọi. 13- Kết nối giữa thuê bao gọi đi và thuê bao bị gọi được hình thành thông qua caller-MG và callee-MG. 14- Khi chấm dứt cuộc gọi thì quá trình sẽ diễn ra tương tự như lúc thiết lập. 3.7. Kết luận chương Với sự ra đời của chuyển mạch mềm đã làm cho việc thực hiện chuyển mạch được linh hoạt, không còn phụ thuộc vào phần cứng của tổng đài. CHƯƠNG 4 DỊCH VỤ VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN DỊCH VỤ TRONG MẠNG NGN 4.1. Giới thiệu chương Mạng thế hệ mới NGN là bước kế tiếp của thế giới viễn thông, có thể được hiểu là mạng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, khả năng điều khiển thông minh dịch vụ hoặc cuộc gọi. Khả năng điều khiển thông minh này thường hỗ trợ cho tất cả các loại dịch vụ trên mạng truyền thông, từ dịch vụ thoại cơ bản cho đến các dịch vụ dữ liệu, hình ảnh, đa phương tiện, băng rộng tiên tiến và các ứng dụng quản lý. Như đã biết NGN là sự tập trung của ba loại mạng chính: mạng thoai PSTN, mạng di động và mạng chuyển mạch gói (mạng Internet). Cấu trúc này phân phối toàn bộ các phương thức truy nhập, hầu hết các công nghệ và ứng dụng mới. Từ đó tạo ra nhiều dịch vụ mới. Có ba loại dịch vụ chủ yếu trong NGN: dịch vụ thời gian thực và thời gian không thực, dịch vụ nội dung, dịch vụ quản lý. Các dịch vụ này giúp cho các nhà khai thác có sự điều khiển, bảo mật và độ tin cậy tốt hơn đồng thời giảm chi phí vận hành. Nhờ đó, các nhà cung cấp dịch vụ có thể nhanh chóng có nguồn thu mới. Chương này sẽ trình bày về các dịch vụ ứng dụng trong NGN và các vấn đề liên quan đến dịch vụ là bảo mật và chất lượng dịch vụ. 4.2. Nhu cầu NGN đối với các nhà cung cấp dịch vụ Nhà cung cấp có thể tồn tại với phương thức cũ, tuy nhiên chắc chắn họ sẽ không thành công. Các nhà cung cấp đang bắt buộc cạnh tranh về giá để đảm bảo thu nhập. Trong lúc đó, các đối thủ cạnh tranh đưa ra các dịch vụ hấp dẫn để thu hút được nhiều khách hàng nhất. Do đó nếu nhà cung cấp dịch vụ muốn thành công trong thời đại mới, họ buộc phải thêm giá trị vào các dịch vụ truyền thống của mình. NGN hỗ trợ các dịch vụ mới tiên tiến nên cho phép họ giữ được các khách hàng quan trọng và mở rộng thị trường trong nhiều khu vực mới. Mạng lưới hiện nay không thể cung cấp tất cả các yêu cầu của khách hàng. Nhà cung cấp mạng công cộng không thể chống lại khuynh hướng này. Kinh doanh các dịch vụ thông tin mới trở thành một ngành công nghiệp có thể mang lại lợi nhuận cao cho các nhà cung cấp dịch vụ. Cuối cùng có một thực tế là một số người muốn sử dụng các dịch vụ mới trên nền CPE, trong khi số khác lại thích dịch vụ trên nền mạng. Các dịch vụ trên nền mạng có nhiều ưu điểm. Với một số nhỏ các dịch vụ đơn giản không yêu cầu làm việc giữa khách hàng với nhau, các dịch vụ trên nền CPE có thể hiệu quả. Tuy nhiên, khi số lượng khách hàng làm việc với nhau tăng, các dịch vụ trên nền mạng tỏ ra có nhiều lợi thế hơn do linh hoạt hơn và có khả năng mở rộng hơn so với các dịch vụ trên nền CPE. Với các ứng dụng trên nền CPE, thiết bị CPE cần phải tinh vi, phức tạp hơn để đảm bảo các yêu cầu về các ứng dụng tiên tiến hơn. Giải pháp trên nền mạng cho phép chia sẻ tài nguyên và dễ dàng mở rộng để đáp ứng các yêu cầu đó. Ngoài ra, dịch vụ trên nền CPE khó khăn trong việc cung cấp các dịch vụ đối với thuê bao di động. Cuối cùng, các vấn đề khách hàng quan tâm như tính cước, quản lý cấu hình, dự phòng và các dạng quản lý khác được xử lý dễ dàng hơn đối với các dịch vụ trên nền mạng. NGN sẽ cho phép các nhà khai thác cung cấp với chi phí hiệu quả của các dịch vụ mới phức tạp hơn bằng cách xây dựng một lõi liên hệ với các dịch vụ truyền tải truyền thống. Hơn nữa, việc hợp nhất các ứng dụng NGN làm giảm chi phí bằng cách loại bỏ các nhược điểm của các dịch vụ riêng lẻ hiện nay. NGN còn giảm thời gian thương mại hóa và xoay vòng vốn nhanh hơn khi cung cấp các dịch vụ mới. NGN còn mở rộng các dịch vụ tiên tiến, tăng khả năng cạnh tranh và mở rộng khả năng thâm nhập thị trường của họ. 4.3. Yêu cầu của khách hàng Đối với công ty lớn: - Dịch vụ VPN cho kết nối nội bộ, và dịch vụ truyền dẫn (chẳng hạn như leased line) kết nối với bên ngoài. Có nhu cầu quản lý dịch vụ và mạng. - Dung lượng băng thông lớn, phân phối băng thông linh hoạt. - Yêu cầu QoS là bắt buộc, có sự dự phòng. Dối với công ty trung bình: - Dịch vụ VPN cho kết nối nội bộ và các dịch vụ văn phòng kết nối với bên ngoài như: thoại, Internet, fax,… - Dung lượng băng thông trung bình. - Yêu cầu về QoS thìquan trọng. Đối với công ty nhỏ, văn phòng đặt tại nhà: - Dịch vụ kết nối từ xa, dịch vụ văn phòng như thoại, fax, dữ liệu, Internet,.. - Dung lượng băng thông trung bình. - Yêu cầu QoS thì ít quan trọng. Đối với thuê bao tại nhà: -Dịch vụ kết nối từ xa và các dịch vụ tại nhà như thoại, Internet, di động, giải trí, điều khiển các thiết bị trong nhà,… - Dung lượng băng thông nhỏ. - Yêu cầu về QoS thì ít quan trọng. 4.4 Các dịch vụ ứng dụng trong NGN 4.4.1. Xu hướng các dịch vụ trong tương lai - Đối với dịch vụ thoại: dịch vụ thoại truyền thống sẽ tiếp tục tồn tại trong thời gian dài. Sau đó, một phần dịch vụ truyền thống này chuyển sang thông tin di động và thoại qua IP. - Đối với dịch vụ truyền thông đa phương tiện, hiện nay H.323 đã là môi trường cho giải pháp thoại qua giao thức IP và các dịch vụ đa phương tiện tương đối đơn giản. Tuy nhiên, sau đó SIP sẽ thay thế cho H.232 do SIP có nhiều ưu điểm hơn và thích hợp với các dịch vụ truyền thông đa phương tiện phức tạp. - Trong tương lai, tính cước dịch vụ theo nội dung và chất lượng, không theo thời gian sẽ chiếm ưu thế. - Nhiều dịch vụ và truy nhập ứng dụng thông qua các nhà cung cấp dịch vụ và truy nhập ứng dụng sẽ phát triển mạnh. Các dịch vụ leased line, ATM, Frame Relay hiện nay sẽ tiếp tục tồn tại thêm một thời gian nữa. Dịch vụ IP-VPN sẽ trở thành một lựa chọn hấp dẫn. - Phương thức truy nhập mạng, ra lệnh, nhận thông tin,… bằng lời nói sẽ là một chọn lựa trong tương lai. Hiện nay, kỹ thuật chuyển đổi từ lời nói sang file văn bản và ngược lại đang phát triển mạnh. 4.4.2. Các đặc trưng của dịch vụ NGN Mặc dù thật khó để dự đoán hết các ứng dụng trong tương lai, nhưng chúng ta có thể chỉ ra các đặc trưng và các khả năng quan trọng của dịch vụ trong môi trường NGN bằng cách xem xét các xu hướng công nghiệp liên quan đến dịch vụ hiện nay. Một điều chắc chắn là chúng ta đang dịch chuyển từ mạng chuyển mạch kênh, trên nền TDM sang mạng dựa trên chuyển mạch gói, dựa trên truyền tải tế bào hay khung. Tuy nhiên các thay đổi này là trong mạng truyền tải và ở đây chúng ta chỉ xem xét ở mức dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ mạng truyền thống đã cung cấp các dịch vụ với khuynh hướng thoại băng hẹp, bằng một kết nối đơn điểm-điểm trong mỗi cuộc gọi trên một thị trường rộng lớn giữa các thuê bao đầu cuối, với các khả năng sử dụng các dịch vụ giá trị gia tăng khác nhau. Dù sao, các dịch vụ này đã làm thay đổi nhanh chóng đến nền kinh tế thế giới và thông tin cũng được xem như một nguồn tài nguyên cơ sở. Trong khi các dịch vụ hiện tại vẫn được các nhà cung cấp giữ lại, thì khách hàng lại sẽ hướng đến các dịch vụ đa phương tiện băng rộng và các dịch vụ mang nhiều thông tin. Khách hàng có thể tương tác với nhau thông qua mạng nhờ các thiết bị CPE tinh vi và có thể chọn trên phạm vi rộng chất lượng dịch vụ (QoS) và dải tần. Trong tương lai, mạng thông minh sẽ không chỉ tạo ra các tuyến kết nối bằng cách dựa trên cơ sở dữ liệu đơn giản mà còn có thể mang nhiều thông tin rộng hơn như: quản lý session đa phương tiện, các kết nối đa công nghệ, điều khiển/quản lý thông minh, bảo mật cao, các dịch vụ chỉ dẫn trực tuyến, các phần tử giám sát,… Sự phát triển của các dịch vụ truyền thông hiện nay sẽ hướng tới việc các nhà cung cấp dịch vụ phải có sự mềm dẻo, linh hoạt để phục vụ được cả thị trường lớn và nhỏ. Các quyết định về việc cung cấp dịch vụ của họ có thể gặp nhiều vấn đề phải giải quyết như giá cả, việc đóng gói, tiếp thị cũng như sự tiện ích của dịch vụ thực tế khi cung cấp. Khi có nhiều phương tiện truyền tin, nhà cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp thiết bị và các doanh nghiệp thương mại liên quan đến việc cung cấp dịch vụ, liên mạng và các hệ thống thương mại sẽ trở nên càng quan trọng. Mục tiêu chính của dịch vụ NGN là cho phép khách hàng có thể lấy thông tin họ muốn ở bất kỳ dạng nào, trong bất kỳ điều kiện nào, tại mọi nơi và dung lượng tùy ý. Dựa trên các khuynh hướng được đề cập ở trên, sau đây là một số đặc tính dịch vụ quan trọng trong môi trường NGN: + Liên lạc thông tin rộng khắp, thời gian thực, đa phương tiện, đảm bảo độ tin cậy, thân thiện trong việc liên kết các thuê bao, truy nhập tốc độ cao và truyền tải thông tin với bất kỳ phương tiện nào, vào mọi lúc, tại mọi nơi,… + Nhiều thực thể và các phần tử mạng thông minh được phân bố trên toàn mạng. Nó bao gồm các ứng dụng cho phép truy nhập và điều khiển các dịch vụ mạng. Nó cũng có thể thực hiện các chức năng cụ thể thay thế cho nhà cung cấp dịch vụ hoặc mạng. Ta có thể xem nó như một tác tử quản lý có thể thực hiện giám sát tài nguyên mạng, tập hợp các số liệu,… + Dễ dàng sử dụng. Khách hàng không bị ảnh hưởng từ các quá trình tập trung, xử lý và truyền dẫn thông tin phức tạp của hệ thống. Nó cho phép khách hàng truy xuất và sử dụng các dịch vụ mạng một cách đơn giản hơn, bao gồm các giao diện người dùng cho phép tương tác tự nhiên giữa khách hàng và mạng. Khách hàng được cung cấp các thông tin hướng dẫn, các tùy chọn, các tương tác quản lý xuyên suốt các dịch vụ. Ngoài ra nó còn cung cấp các menu khác nhau cho những người chưa có kinh nghiệm ngược lại với những người đã có kinh nghiệm, và cung cấp một môi trường thống nhất cho các dạng thông tin. + NGN cho phép khách hàng quản lý hồ sơ các nhân, tự dự phòng các dịch vụ mạng, giám sát thông tin tính cước, cá nhân hóa giao diện người dùng, tạo ra và dự phòng các ứng dụng mới. + Với việc quản lý thông tin thông minh, NGN giúp người dùng quản lý sự quá tải của thông tin bằng cách cung cấp cho họ khả năng tìm, sắp xếp và lọc các bản tin hoặc dữ liệu, quản lý chúng cho mọi phương tiện. 4.4.3. Các dịch vụ chính trong mạng NGN NGN có khả năng cung cấp phạm vi rộng các loại hình dịch vụ, bao gồm: - Các dịch vụ tài nguyên chuyên dụng như: cung cấp và quản lý các bộ chuyển mã, các cầu nối hội nghị đa phương tiện đa điểm, các thư viện nhận dạng tiếng nói,… - Các dịch vụ lưu trữ và xử lý như: cung cấp và quản lý các đơn vị lưu trữ thông tin về thông báo, file servers, terminal servers, nền tảng hệ điều hành (OS platforms),… - Các dịch vụ trung gian như: môi giới, bảo mật, bản quyền,… - Các dịch vụ ứng dụng cụ thể như: các ứng dụng thương mại, các ứng dụng thương mại điện tử,… - Các dịch vụ cung cấp nội dung mà nó có thể cung cấp hoặc môi giới nội dung thông tin như: đào tạo, các dịch vụ xúc tiến thông tin,.. - Các dịch vụ interworking dùng để tương tác với các dịch vụ khác, các ứng dụng khác, các mạng khác, các giao thức hoặc các định dạng khác như chuyển đổi EDI (Electronic Data Interchange). - Các dịch vụ quản lý, bảo dưỡng, vận hành và quản lý các dịch vụ và mạng truyền thông. Sau đây là một số dịch vụ mà người ta cho rằng nó sẽ chiếm vị trí quan trọng trong môi trường NGN, bao gồm một phạm vi rộng các dịch vụ từ thoại thông thường đến các dịch vụ tích hợp phức tạp như Thực tế ảo phân tán nhằm nhấn mạnh rằng kiến trúc dịch vụ thế hệ sau sẽ cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ khác nhau. Hình 4.1: Một số dịch vụ NGN điển hình + Dịch vụ thoại (Voice telephony): NGN vẫn cung cấp các dịch vụ thoại khác nhau đang tồn tại như chờ cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, gọi ba bên, các thuộc tính AIN khác nhau, Centrex, Class,… Tuy nhiên cần lưu ý là NGN không cố gắng lặp lại các dịch vụ thoại truyền thống hiện đang cung cấp; dịch vụ thì vẫn đảm bảo nhưng công nghệ thì thay đổi. + Dịch vụ dữ liệu (Data Serrvice): Cho phép thiết lập kết nối thời gian thực giữa các đầu cuối, cùng với các đặc tả giá trị gia tăng như băng thông theo yêu cầu, tính tin cậy và phục hồi nhanh kết nối, các kết nối chuyển mạch ảo SVC, và quản lý dải tần, điều khiển cuộc gọi,… Tóm lại các dịch vụ dữ liệu có khả năng thiết lập kết nối theo băng thông và chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu. + Dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service): Cho phép nhiều người tham gia tương tác với nhau qua thoại, video, dữ liệu. Các dịch vụ này cho phép khách hàng vừa nói chuyện, vừa hiển thị thông tin. Ngoài ra, các máy tính còn có thể cộng tác với nhau. + Dịch vụ mạng riêng ảo (VPN): Thoại qua mạng riêng ảo cải thiện khả năng mạng, cho phép các tổ chức phân tán về mặt địa lý, mở rộng hơn và có thể phối hợp các mạng riêng đang tồn tại với các phần tử của mạng PSTN. Dữ liệu VPN cung cấp thêm khả năng bảo mật và các thuộc tính khác mạng của mạng cho phép khách hàng chia sẻ mạng Internet như một mạng riêng ảo, hay nói cách khác, sử dụng địa chỉ IP chia sẻ như một VPN. + Tính toán mạng công cộng (PNC Public Network Computing): Cung cấp các dịch vụ tính toán dựa trên cơ sở mạng công cộng cho thương mại và các khách hàng. Ví dụ nhà cung cấp mạng công cộng có thể cung cấp khả năng lưu trữ và xử lý riêng ( chẳng hạn như làm chủ một trang web, lưu trữ/ bảo vệ/ dự phòng các file số liệu hay chạy một ứng dụng tính toán). Như một sự lựa chọn, các nhà cung cấp dịch vụ mạng công cộng có thể cung cấp các dịch vụ thương mại cụ thể (như hoạch định tài nguyên công ty, dự báo thời gian, hóa đơn chứng thực,…) với tất cả hoặc một phần các lưu trữ và xử lý xảy ra trên mạng. Nhà cung cấp dịch vụ có thể tính cước theo giờ, ngày, tuần,… hay theo phí bản quyền đối với dịch vụ. + Bản tin hợp nhất (Unified Messaging): Hỗ trợ cung cấp các dịch vụ voice mail, email, fax mail, pages qua các giao diện chung. Thông qua các giao diện này, người sử dụng sẽ truy nhập (cũng như được thông báo) tất cả các loại tin nhắn trên, không phụ thuộc vào hình thức truy nhập (hữu tuyến hay vô tuyến, máy tính, thiết bị dữ liệu vô tuyến). Đặc biệt kỹ thuật chuyển đổi lời nói sang file văn bản và ngược lại được thực hiện ở server ứng dụng cần phải được sử dụng ở dịch vụ này. + Môi giới thông tin (Information Brokering): Bao gồm quảng cáo, tìm kiếm và cung cấp thông tin đến khách hàng tương ứng với nhà cung cấp. Ví dụ như khách hàng có thể nhận thông tin trên cơ sở các tiêu chuẩn cụ thể hay trên các cơ sở tham chiếu cá nhân,… + Thương mại điện tử (E-Commerce): Cho phép khách hàng mua hàng hóa, dịch vụ được xử lý bằng điện tử trên mạng; có thể bao gồm cả việc xử lý tiến trình, kiểm tra thông tin thanh toán tiền, cung cấp khả năng bảo mật,…Ngân hàng tại nhà và đi chợ tại nhà nằm trong danh mục các dịch vụ này; bao gồm cả các ứng dụng thương mại, ví dụ như quản lý dây chuyền cung cấp và các ứng dụng quản lý tri thức. Dịch vụ thương mại điện tử còn được mở rộng sang lĩnh vực di động. Đó chính là dịch vụ thương mại điện tử di động (m-commerce,Mobile Commerce). Có nhiều khái niệm khác nhau về m-commerce, nhưng ta có thể hiểu đây là dịch vụ cho phép người sử dụng tham gia vào thị trường thương mại điện tử qua các thiết bị di động cầm tay. + Dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service): Một thuê bao có thể chuyển một cuộc gọi thông thường đến trung tâm phân phối cuộc gọi bằng cách kích chuột trên một trang web. Cuộc gọi có thể xác định đường đến một agent thích hợp, mà nó có thể nằm bất cứ đâu thậm chí cả ở nhà (như trung tâm cuộc gọi ảo - Vitual Call Center). Các cuộc gọi thoại cũng như các tin nhắn e-mail có thể được xếp hàng giống nhau đến các agent. Các agent có các truy nhập điện tử đến các khách hàng, danh mục, nguồn cung cấp và thông tin yêu cầu, có thể được truyền qua lại giữa khách hàng và agent. + Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive gaming): Cung cấp cho khách hàng một phương thức gặp nhau trực tuyến và tạo ra các trò chơi tương tác (chẳng hạn như video games). + Thực tế ảo phân tán (Distributed Virtual Reality): Tham chiếu đến sự thay đổi được tạo ra có tính chất kỹ thuật của các sự kiện, con người, địa điểm, kinh nghiệm,… của thế giới thực, ở đó những người tham dự và các nhà cung cấp kinh nghiệm ảo là phân tán về địa lý. Dịch vụ này yêu cầu sự phối hợp rất phức tạp của các tài nguyên khác nhau. + Quản lý tại gia (Home Manager): Với sự ra đời của các thiết bị mạng thông minh, các dịch vụ này có thể giám sát và điều khiển các hệ thống bảo vệ tại nhà, các hệ thống đang hoạt động, các hệ thống giải trí, và các công cụ khác tại nhà.. Ngoài các dịch vụ đã nêu trên còn có rất nhiều dịch vụ khác có thể triển khai trong môi trường NGN như: các dịch vụ ứng dụng trong y học, chính phủ điện tử, nghiên cứu đào tạo từ xa, nhắn tin đa phương tiện,… Như vậy các dịch vụ thế hệ sau là rất đa dạng và phong phú, việc xây dựng, phát triển và triển khai chúng là mở và linh hoạt. Chính vì vậy nó thuận tiện cho các nhà cung cấp dịch vụ và ứng dụng triển khai dịch vụ đến cho khách hàng trong môi trường NGN. 4.5. Bảo mật Khả năng bảo mật của một mạng viễn thông là một trong những yếu tố hàng đầu quyết định chất lượng cũng như tính khả dụng của mạng viễn thông đó. Nhiều hướng dẫn khác nhau của liên minh Châu Âu EU đã được đưa ra để bảo vệ dữ liệu và tính riêng tư của người sử dụng, trong đó bao gồm cả bảo vệ thông tin trong mạng công cộng. Viện tiêu chuẩn Châu Âu (ETSI) đã thành lập một ban cố vấn về vấn đề bảo mật, và ban này phục vụ cho các nhà vận hành mạng công cộng. Trong tương lai, các yêu cầu về bảo mật không chỉ đặt ra với các nhà vận hành mạng viễn thông mà còn cho từng quốc gia riêng biệt. Đặc biệt, các vấn đề bảo mật trong mạng NGN là một vấn đề quan trọng cần được chú ý. Có nhiều thành phần yêu cầu về bảo mật ở mức độ cao trong mạng NGN: - Khách hàng/ thuê bao cần phải có tính riêng tư trong mạng và các dịch vụ được cung cấp, bao gồm cả việc tính cước. Thêm vào đó, họ yêu cầu dịch vụ phải có tính sẵn sàng cao, cạnh tranh lành mạnh và bảo đảm sự riêng tư của họ. - Các nhà vận hành mạng, các nhà cung cấp dịch vụ, các nhà cung cấp truy nhập đều cần phải bảo mật để bảo vệ hoạt động, vận hành và kinh doanh của họ, đồng thời có thể giúp họ phục vụ tốt khách hàng cũng như cộng đồng. - Các quốc gia khác nhau yêu cầu và đòi hỏi tính bảo mật bằng cách đưa ra các hướng dẫn và tạo ra các bộ luật để đảm bảo tính sẵn sàng của dịch vụ, cạnh tranh lành mạnh và tính riêng tư. - Sự gia tăng rủi ro do sự thay đổi trong toàn bộ các quy định và các môi trường kỹ thuật càng nhấn mạnh sự cần thiết ngày càng gia tăng về tính bảo mật trong mạng thế hệ mới NGN. Các tiến bộ về công nghệ cũng liên quan đến vấn đề bảo mật. Trong thời gian gần đây, người ta hi vọng rằng các giao diện và giao thức được sử dụng trong các thiết bị viễn thông không thể dễ dàng giải mã và lợi dụng. Các giao diện và giao thức này không được phố biến rộng rãi bên ngoài, ngoại trừ các nhà cung cấp thiết bị hay các tổ chức viễn thông. Tuy nhiên tình hình hiện nay đã thay đổi. Các hệ thống mở vẫn còn các giao diện phức tạp, nhưng như đã định nghĩa, nó được trang bị và nhiều khách hàng tìm hiểu. Để đảm bảo tính bảo mật của các hệ thống này, công nghệ phải trở nên có chi phí thấp và dễ dàng đạt được. Một số dịch vụ cũng yêu cầu tính bảo mật cao hơn. Các dịch vụ này không giới hạn trong các khu vực xác định như trước đây, do đó nó chịu nhiều nguy hiểm hơn. Do đó sự bảo mật tốt hơn là thực sự cần thiết do các lý do kinh tế hay riêng tư. Các vấn đề cần bảo mật Các vấn đề này được thực hiện trong mọi dạng cấu hình NGN, bao gồm các dạng truyền dẫn khác nhau và xử lý các nguy cơ sau đây: - Từ chối dịch vụ: Nguy cơ này tấn công vào các thành phần mạng truyền dẫn bằng cách liên tục đưa dồn dập dữ liệu làm cho các khách hàng NGN khác không thể sử dụng tài nguyên mạng. - Nghe trộm: Nguy cơ này ảnh hưởng đến tính riêng tư của một cuộc nói chuyện bằng cách chặn đường dây giữa người gửi và người nhận. - Giả dạng: Thủ phạm sử dụng một mặt nạ để tạo ra một đặc tính giả. Ví dụ anh ta có thể thu được một đặc tính giả bằng cách theo dõi mật mã và ID của khách hàng, bằng cách thao tác khởi tạo tin nhắn hay thao tác địa chỉ vào/ra của mạng. - Truy nhập trái phép: Truy nhập vào các thực thể mạng phải được hạn chế và phù hợp với chính sách bảo mật. Nếu kẻ tấn công truy nhập trái phép vào các thực thể mạng thì các dạng tấn công khác như từ chối dịch vụ, nghe trộm hay giả dạng cũng có thể xảy ra. Truy nhập trái phép cũng là kết quả của các nguy cơ kể trên. - Sửa đổi thông tin: Trong trường hợp này, dữ liệu bị phá hỏng hay làm cho không thể sử dụng được do thao tác của hacker. Một hậu quả của hành động này là những khách hàng hợp pháp không truy xuất vào tài nguyên mạng được. Trên nguyên tắc không thể ngăn cản khách hàng thao tác trên dữ liệu hay phá hủy một cơ sở dữ liệu trong phạm vi truy nhập cho phép của họ. -Từ chối khách hàng: Một hay nhiều khách hàng trong mạng có thể bị từ chối tham gia vào một phần hay toàn bộ mạng với các khách hàng/ dịch vụ/server khác. Phương pháp tấn công có thể là tác động lên đường truyền, truy nhập dữ liệu hay sửa đổi dữ liệu. Trên quan điểm của nhà vận hành mạng hay nhà cung cấp dịch vụ, dạng tấn công này gây hậu quả là mất niềm tin, mất khách hàng dẫn tới mất doanh thu. Các giải pháp tạm thời Các biện pháp đối phó có thể chia thành hai loại sau: phòng chống và dò tìm. Sau đây là các biện pháp tiêu biểu: - Nhận thực - Chữ ký số - Điều khiển truy nhập - Mạng riêng ảo - Phát hiện xâm nhập - Ghi nhật ký và kiểm toán - Mã hóa Trong mọi trường hợp cần lưu ý rằng các hệ thống vận hành trong các thành phần NGN cần phải bảo vệ cấu hình như một biện pháp đối phó cơ bản: - Tất cả các thành phần không quan trọng phải ở tình trạng thụ động. - Các đặc tính truy nhập từ xa cho truy nhập trong và truy nhập ngoài cũng phải thụ động. Nếu các đặc tính này được đăng nhập, tất cả các hoạt động cần được kiểm tra. - Bảng điều khiển server để điều khiển tất cả các đặc tính vận hành của hệ thống cần được bảo vệ. Tất cả các hệ thống vận hành có một vài đặc tính đặc biệt để bảo vệ bảng điều khiển này. - Hệ thống hoàn chỉnh có thể đăng nhập và kiểm tra. Thêm vào đó, cần phải nhấn mạnh rằng mạng tự nó phải có cách bảo vệ cấu hình. Ví dụ như nhà vận hành phải thực hiện các công việc sau: + Thay đổi password đã lộ. + Làm cho các port không dùng phải không hoạt động được. + Duy trì một nhật ký password. + Sử dụng sự nhận thực các thực thể. 4.6. Chất lượng dịch vụ QoS Chất lượng dịch vụ viễn thông là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu dịch vụ, thể hiện ở mức độ hài lòng của đối tượng sử dụng dịch vụ đó. QoS được hiểu đơn giản là khả năng của mạng làm thế nào để đảm bảo và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng dịch vụ theo như yêu cầu mà người sử dụng đã chỉ ra. Nói cách khác nó là đặc tính của mạng cho phép phân biệt giữa các lớp lưu lượng khác nhau và xử lý chúng một cách khác nhau. Chất lượng dịch vụ QoS chính là yếu tố thúc đẩy MPLS. So sánh với các yếu tố khác, như quản lý lưu lượng và hỗ trợ VPN thì QoS không phải là lý do quan trọng nhất để triển khai MPLS. Hầu hết các công việc được thực hiện trong MPLS QoS tập trung vào việc hỗ trợ các đặc tính của IP QoS trong mạng. Nói cách khác, mục tiêu là thiết lập điểm tương đồng giữa các đặc tính QoS của IP và MPLS, chứ không phải là làm cho MPLS QoS có chất lượng cao hơn IP QoS. Do có mối quan hệ gần gũi giữa IP QoS và MPLS QoS, phần này sẽ được xây dựng xung quanh các thành phần chính của IP QoS. IP cung cấp hay mô hình QoS: dịch vụ tích hợp IntServ (sử dụng chế độ đồng bộ với RSVP) và dụng cụ Diffserv. Sự thỏa thuận mức dịch vụ theo: - Lớp dịch vụ hay lớp ứng dụng. - Loại khách hàng hay nhóm khách hàng (thực hiện ở lớp mạng VPN). - Luồng hay kết nối. Để thực hiện QoS, mạng phải có: - Các server hoạch định tuyến. - Các phần tử mạng thực hiện hoạch định tuyến. - Các giao diện nhận biết hoạch định tuyến. * Các kỹ thuật phục vụ QoS + Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) Đây là dịch vụ phổ biến trên mạng Internet hay mạng IP nói chung. Các gói thông tin được truyền đi theo nguyên tắc “đến trước được phục vụ trước” mà không quan tâm đến đặc tính lưu lượng của dịch vụ là gì. Điều này dẫn đến rất khó hỗ trợ các dịch vụ đòi hỏi độ trễ thấp như các dịch vụ thời gian thực hay video. Cho đến thời điểm này, đa phần các dịch vụ được cung cấp bởi mạng Internet vẫn sử dụng nguyên tắc Best Effort này. + Dịch vụ tích hợp (IntServ) Đứng trước nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp dịch vụ thời gian thực (thoại, video) và băng thông cao (đa phương tiện), dịch vụ tích hợp IntServ đã ra đời. Đây là sự phát triển của mạng IP nhằm đồng thời cung cấp dịch vụ truyền thống Best Effort và các dịch vụ thời gian thực. + Dịch vụ Diffserv Việc đưa ra mô hình IntServ có vẻ như giải quyết được nhiều vấn đề liên quan đến QoS trong mạng IP. Tuy nhiên trong thực tế mô hình này đã không đảm bảo được QoS xuyên suốt. Đã có nhiều cố gắng nhằm thay đổi điều này nhằm đạt một mức QoS cao hơn cho mạng IP, và một trong những cố gắng đó là sự ra đời của DiffServ. Diffserv sử dụng việc đánh dấu gói và xếp hàng theo loại để hỗ trợ dịch vụ ưu tiên qua mạng IP. + Chất lượng dịch vụ MPLS Tương tự như DiffServ, MPLS cũng hỗ trợ chất lượng dịch vụ trên cơ sở phân loại các luồng lưu lượng theo các tiêu chí như độ trễ, băng tần,… Đầu tiên tại biên của mạng, luồng lưu lượng của người dùng được nhận dạng (bằng việc phân tích một số trường trong mào đầu của gói) và chuyển các luồng lưu lượng đó trong các LSP riêng với thuộc tính COS hay QoS của nó. * Các thông số QoS Băng thông: Băng thông là thông số quan trọng nhất của QoS, khi được sử dụng như là một thông số QoS, băng thông là yếu tố tối thiểu mà một ứng dụng cần để hoạt động. Độ trễ toàn trình “Delay”: Trễ quá mức từ đầu cuối đến đầu cuối khiến cuộc đàm thoại bất tiện và mất tự nhiên. Độ trễ pha “Jitter”: Định lượng độ trễ trên mạng đối với từng gói khi đến máy thu. Các gói được phát đi một cách đều đặn từ Gateway bên trái đến được Gateway bên phải ở các thời khoảng không đều. Jitter quá lớn sẽ làm cho cuộc đàm thoại đứt quãng và khó hiểu. Jitter được tính trên thời gian đến của các gói kế tiếp nhau. Độ mất gói “Packet Loss”: Có thể xảy ra theo cụm hoặc theo chu kỳ do mạng bị nghẽn liên tục. Mất gói theo chu kỳ đến 5-10% số gói phát ra có thể làm chất lượng thoại xuống cấp đáng kể. Từng cụm gói bị mất không thường xuyên cũng khiến đàm thoại gặp khó khăn. Mất trình tự gói ”Sequence Error”: Nghẽn trên mạng chuyển mạch gói có thể khiến gói chọn nhiều tuyến khác nhau để đi đến đích. Gói có thể đến đích không đúng trình tự làm cho tiếng nói bị đứt khoảng. Độ khả dụng: Các mạng tồn tại để phục vụ người sử dụng. Tuy nhiên, mạng cần có biện pháp bảo dưỡng phòng ngừa nếu các tình huống hỏng hóc tiềm tàng được phát hiện và dự đoán trước. Bảo mật: Bảo mật là một thông số mới trong danh sách QoS, nhưng lại là một thông số quan trọng. 4.7. Kết luận chương Vì NGN hội tụ cả ba mạng thành phần (thoại, không dây và số liệu) 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 vụ một cách nhanh chóng và đa dạng, đáp ứng sự hội tụ giữa thông tin thoại, truyền dữ liệu và Internet, giữa cố định và di động... với giá thành thấp. Với ưu thế cấu trúc phân lớp theo chức năng và sử dụng rộng rãi các giao diện mở API để kiến tạo các dịch vụ mà không phụ thuộc quá nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng. Ứng dụng NGN cho phép giảm thiểu thời gian đưa dịch vụ mới ra thị trường, nâng cao hiệu suất sử dụng truyền dẫn. NGN còn cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tăng cường khả năng kiểm soát, bảo mật thông tin của khách hàng. Nó đáp ứng được hầu hết các nhu cầu của nhiều đối tượng sử dụng như cá nhân, văn phòng, doanh nghiệp... với các giao thức chuẩn và giao diện thân thiện. CHƯƠNG 5 TRIỂN KHAI NGN VÀO MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM CỦA VNPT 5.1. Giới thiệu chương Sự phát triển mạng NGN tại Việt Nam là một xu thế tất yếu, phù hợp với quá trình phát triển NGN trên thế giới. Không nằm ngoài xu hướng chung đó, Việt Nam cũng đang có những bước phát triển mạng NGN của riêng mình. Chương này sẽ giới thiệu sơ lược về mạng viễn thông Việt Nam đồng thời đồ án nêu ra định hướng phát triển mạng viễn thông của VNPT tới năm 2010 và tình hình triển khai NGN tại Việt Nam của VNPT. Sau đây là nội dung cụ thể của chương. 5.2. Sơ lược mạng viễn thông Việt Nam 5.2.1. Cấu trúc mạng Nước ta hiện nay ngoài mạng chuyển mạch công cộng còn có các mạng của một số dịch vụ khác. Riêng mạng Telex là không kết nối vào mạng thoại của VNPT, các mạng khác đều kết nối vào mạng thoại của VNPT thông qua các đường trung kế hoặc các bộ MSU (Main Switch Unit), một số khác lại truy nhập vào mạng PSTN qua các kênh thuê bao thông thường … Xét về khía cạnh cấu trúc mạng, mạng viễn thông Việt Nam gồm: mạng chuyển mạch, mạng truy nhập, mạng truyền dẫn và các mạng chức năng. 5.2.1.1. Mạng chuyển mạch Với cấu trúc mạng hiện nay thì mạng chuyển mạch của VNPT chia làm 4 cấp dựa trên các tổng đài quá giang quốc tế, quá giang đường dài, nội tỉnh và nội hạt. Riêng tại thành phố Hồ Chí Minh có thêm cấp quá giang nội hạt. Hiện nay mạng VNPT đã có các trung tâm chuyển mạch tiếp quốc tế và chuyển mạch quốc gia ở Hà Nội, Tp HCM và Đà Nẵng. Nhiều tỉnh, thành phố có các cấu trúc mạng với nhiều tổng đài Host, các thành phố lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh đã và đang triển khai tadem nội hạt. Các tổng đài hiện có phổ biến trên mạng viễn thông Việt Nam là: các tổng đài VKX liên doanh giữa Việt Nam và Hàn Quốc, A1000E của Alcatel, NEAX61∑ của NEC, AXE10 của Ericsson, EWSD của Siemens. Các công nghệ chuyển mạch đang sử dụng là chuyển mạch kênh cho mạng PSTN, X.25 cho mạng Frame relay và ATM cho truyền số liệu. Nhìn chung mạng chuyển mạch hiện nay còn nhiều cấp và việc điều khiển bị phân tán trong mạng (điều khiển nằm tại các tổng đài). 5.2.1.2. Mạng truy nhập Hiện tại trên mạng có nhiều loại truy nhập khác nhau tuỳ thuộc vào từng loại mạng với từng loại dịch vụ. Trong di động, truyền hình ta có truy nhập vô tuyến với nhiều công nghệ khác nhau như GPRS, CDMA, FDAM…Gần đây còn có thêm truy nhập WLAN cũng được triển khai tại một số địa điểm. Về truy nhập hữu tuyến ta có truy nhập bằng thoại truyền thống, ADSL, truy nhập qua đường cáp truyền hình, qua đường điện lực và công nghệ mong đợi sẽ là truy nhập quang tới từng hộ gia đình… 5.2.1.3. Mạng truyền dẫn Mạng truyền dẫn của Việt Nam hiện nay sử dụng cả vô tuyến và hữu tuyến. Về vô tuyến có các hệ thống viba sử dụng công nghệ PDH bên cạnh đó còn có các đường truyền qua vệ tinh đi quốc tế. Trong truyền dẫn hữu tuyến thì phổ biến là cáp quang tuy vậy vẫn có những đoạn dùng các loại cáp khác. Về truyền dẫn quang thì Việt Nam đang khai thác các thiết bị của nhiều hãng khác nhau cho từng hệ thống. Các hệ thống truyền dẫn quang chủ yếu sử dụng công nghệ SDH với các cấp độ ghép các nhau như STM-4, STM-16 hay STM - 64 cho các tuyến liên tỉnh còn trong tỉnh có thể là STM-1 hay STM-4 tùy vào nhu cầu dung lượng thực tế và tương lai. Mạng truyền dẫn có 2 cấp: mạng truyền dẫn liên tỉnh và mạng truyền dẫn nội tỉnh. Mạng truyền dẫn liên tỉnh: bao gồm các hệ thống truyền dẫn bằng cáp quang, bằng vô tuyến. Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng cáp quang: Mạng truyền dẫn đường trục quốc gia nối giũa Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh dài 4000km, sử dụng STM-16/2F-BSHR, được chia thành 4 vòng rinh tại Hà Tĩnh, Đà Nẵng, Qui Nhơn và thành phố Hồ Chí Minh. Vòng 1: Hà Nội-Hà Tĩnh (884km) Vòng 2: Hà Tĩnh-Đà Nẵng (834km) Vòng 3: Đà Nẵng-Qui Nhơn (817km) Vòng 4: Qui Nhơn-TpHCM (1424km) Ngoài ra còn có các đường truyền dẫn liên tỉnh khác: Hà Nội- Hải Phòng, Hà Nội-Hòa Bình, thành phố Hồ Chí Minh-Bà Rịa Vũng Tàu, Hà Nội-Phủ Lý-Nam Định, Đà Nẵng-Tam Kỳ. Các tuyến truyền dẫn liên tỉnh này dùng STM-4. Riêng tuyến Hà Nội-Nam Định, Đà Nẵng-Tam Kỳ vẫn còn sử dụng PDH, trong tương lai sẽ thay thế bằng SDH. Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng vô tuyến: Dùng hệ thỗng viba SDH (STM-1, dung lượng 155Mbps), PDH (dung lượng 4 Mbps,6 Mbps,140 Mbps). Chỉ có tuyến Bãi Cháy-Hòn Gai dùng SDH, các tuyến khác dùng PDH. Vừa qua VNPT đã đưa vào khai thác hệ thống truyền dẫn Backbone Bắc – Nam 20Gbit/s dựa trên công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng DWDM sử dung thiết bị của Nortel. - Mạng truyền dẫn nội tỉnh: Khoảng 88% các tuyến truyền dẫn nội tỉnh sử dụng hệ thống viba. Trong tương lai khi nhu cầu tải tăng thì các tuyến này sẽ được thay thế bởi hệ thống truyền dẫn quang. 5.2.1.4. Các mạng chức năng - Mạng báo hiệu Hình 5.1 Hệ thống báo hiệu Việt nam Hiện tại mạng viễn thông Việt Nam sử dụng cả hai loại báo hiệu là R2 và SS7. Mạng báo hiệu SS7 đã và đang thay thế dần báo hiệu R2 trong từng công đoạn báo hiệu, tuy vậy với mạng thoại thì báo hiệu R2MFC vẫn được sử dụng phổ biến. Hệ thống SS7 đã được triển khai với một cấp STP (điểm chuyển giao báo hiệu) tại ba trung tâm Hà Nội,Tp HCM và Đà Nẵng. - Mạng đồng bộ Mạng đồng bộ Việt Nam hoạt động theo nguyên tắc chủ tớ có dự phòng, bao gồm 4 cấp và hai loại giao diện chuyển giao tín hiệu đồng bộ chủ yếu là 2MHz và 2Mbps. Các cấp của mạng đồng bộ: Cấp 0: cấp đồng hồ chủ. Cấp 2: cấp nút quốc tế và nút quốc gia. Cấp 3: cấp nút nội tỉnh. Cấp 4: cấp nút nội hạt. Mạng được phân chia làm 3 vùng độc lập, mỗi vùng có hai đồng hồ mẫu, một đồng hồ chính (Ceecium) và một đồng hồ dự phòng (GSP). Các đồng hồ được đặt tại trung tâm của 3 vùng và được điều khiển theo phương thức chủ tớ. Các tổng đài quốc tế và tổng đài Toll trong mỗi vùng được điều khiển bởi đồng hồ chủ theo phương thức chủ tớ. Các tổng đài Tandem và Host tại các tỉnh hoạt động bám theo các tổng đài Toll và các tổng đài RSS đồng bộ theo tổng đài Host mà nó đấu tới, tất cả đều theo phương thức chủ tớ. - Mạng quản lý Việt Nam đang trong quá trình xây dựng mạng quản lý tập trung NMS. Còn hiện tại thì mỗi hệ thống mạng riêng được quản lý bởi các phương thức quản lý khác nhau. 5.2.2. Các nhà cung cấp dịch vụ Tại nước ta có 2 dạng nhà cung cấp dịch vụ: đó là các nhà cung cấp dịch vụ truyền thống (chủ yếu là thoại) và nhà cung cấp dịch vụ mới (các dịch vụ số liệu, Internet…). Các nhà khai thác dịch vụ truyền thống bao gồm tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT), công ty viễn thông quân đội (Vietel), công ty cổ phần viễn thông Sài Gòn (SPT), công ty viễn thông điện lực (ETC).Các nhà khai thác dịch vụ mới gồm FPT, SPT, Netnam,… 5.3. Sự cần thiết phải thay đổi công nghệ mạng Cấu trúc mạng viễn thông hiện tại còn có nhiều hạn chế do những tách biệt giữa mạng thoại và mạng truyền số liệu dẫn đễn có nhiều cấp gây phức tạp trong việc phối hợp hệ thống báo hiệu, đồng bộ và việc triển khai dịch vụ mới. Phức tạp trong việc thiết lập Trung tâm quản lý mạng, hệ thống Billing, chăm sóc khách hàng. Hiện nay thế giới đang bước vào kỷ nguyên thông tin mới bắt nguồn từ công nghệ đa phương tiện, những biến động xã hội, toàn cầu hoá trong kinh doanh và giải trí, và ngày càng nhiều khách hàng sử dụng phương tiện điện tử. Sự phát triển của xa lộ thông tin là minh hoạ sinh động cho những động thái hướng tới xã hội thông tin. Ngoài ra sự tăng trưởng nhanh của các dịch vụ data cũng như Internet, FR, xDSL phát triển mạnh, các nhu cầu lớn về dịch vụ IP: IP VNP, VoIP. Xu thế tích hợp IP/ATM cho mạng trục dẫn đến việc thay công nghệ mạng là điều tất yếu vì nó đòi hỏi mạ