Mang do thi MAN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài:

MẠNG ĐÔ THỊ MAN

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THẾ TRƯỜNG

Lơp : CĐ Điện tử 3 – K54

Giảng viên hương dẫn : LÊ QUANG THẮNG

Hà Nội, 6-2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM


--------------------------------------------------

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

---------------------------------

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thế Trường Số hiệu sinh viên: C0920321

Khoá: 54 Viện: Điện tử - Viễn thông Ngành: Điện tử - viễn thông

1. Đầu đề đồ án:

Mang đô thị MAN

2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

……………………………………..……………………………………………..

……..

……………………………………………………………………………………Nội

dung các phần thuyết minh và tính toán:

………………………………………………………………………………………

………………………..….

………………………………………………………………………………………

……………………………………………..….

………………………………………………………………………………………

………………………………………………..….…………………

3. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

………………………………………………………………………………………

………………………………..….……………………………………………………

Họ tên giảng viên hướng dẫn: Lê Quang Thắng

4. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:……………………………………………………….

5. Ngày hoàn thành đồ án:………………………………………………………….

Ngày tháng năm 2012

Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm 2012

Cán bộ phản biện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO


---------------------------------------------------

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thế Trường Số hiệu sinh viên: C0920321

Ngành: Điện tử - viễn thông Khoá: 54

Giảng viên hướng dẫn: Lê Quang Thắng

Cán bộ phản biện: ……………………………………………………………….

1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

Nhận xét của cán bộ phản biện:

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

Ngày tháng năm 2012

Cán bộ phản biện

( Ký, ghi rõ họ và tên )

Mạng đô thị MAN

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng về kinh tế,

văn hoá, xã hội trong môi trường các đô thị và thành phố lớn kéo theo nhu cầu trao

đổi thông tin là rất lớn, đa dạng cả về loại hình dịch vụ cũng như chất lượng và tốc

độ dịch vụ. Với sự hình thành và phát triển bùng nổ các tổ hợp văn phòng, các khu

công nghiệp, các khu công nghệ cao, các khu chung cư…thêm vào đó là các dự án

phát triển thông tin của chính phủ, của các cơ quan, các công ty, các tập đoàn làm

cho nhu cầu trao đổi thông tin như thoại, dữ liệu, hình ảnh, truy nhập từ xa, truy

nhập băng rộng… tăng nhanh dẫn đến áp lực lớn về việc cung cấp các dịch vụ

thông tin có chất lượng và dich vụ cao.

Các mạng nội bộ LAN (Local Area Network) chỉ có thể đáp ứng được nhu

cầu trao đổi thông tin trong phạm vi địa lý hẹp (khoảng vài trăm mét). Trong khi đó

nhu cầu kết nối với mạng bên ngoài (truy nhập Internet, truy nhập cơ sở dữ liệu, kết

nối mạng văn phòng, mạng riêng ảo…) là rất lớn. Điều này dẫn đến việc cơ sở hạ

tầng thông tin hiện tại với công nghệ TDM là chủ yếu (chuyển mạch kênh, truyền

dẫn SDH ) sẽ rất khó đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin rất lớn như vậy cả về

loại hình dịch vụ và cường độ lưu lượng thông tin. Do vậy việc nghiên cứu tìm hiểu

công nghệ để xây dựng một cơ sở hạ tầng mạng đô thị MAN (Metropolitan Area

Network) trên nền mạng thế hệ mới NGN ( Next Generation Network) đáp ứng

được nhu cầu trao đổi thông tin nói trên là công việc cấp thiết đối với những nhà

cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng.

Với các lý do trên, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Quang

Thắng, em đã thực hiện và hoàn thiện đồ án tốt nghiệp: “ Mạng đô thị MAN”

Đồ án bao gồm các chương chính như sau:

Chương I: Tổng quan mạng NGN.

Chương II: Mạng đô thị, các nguyên tắc xây dựng, triển khai mạng và dịch

vụ.

Chương III: Một số công nghệ ứng dụng cho mạng đô thị thế hệ kế tiếp.

Chương IV: Một số giải pháp mạng đô thị MAN-NGN cho thành phố Hà

Nội.

SVTH: Nguyễn Thế Trường


Em xin chân thành cám ơn thầy Lê Quang Thắng đã tận tình hướng dẫn em

trong quá trình thực hiện đồ án này. Em cũng xin cám ơn một số thầy cô trong Viện

Điện tử viễn thông đã tạo điều kiện giúp đõ em trong thời gian qua.

Do năng lực trình độ, cũng như thời gian còn hạn chế nên đồ án không tránh

khỏi những sai sót. Kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô và bạn bè để

đò án được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thế Trường



MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN.....................................................1

1.1. Tổng quan về mạng thế hệ tiếp theo NGN................................................1

1.1.1. Đánh giá sự hạn chế của mạng viễn thông hiện tại............................1

1.1.2. Quá trình hình thành lên NGN............................................................2

1.1.3. Khái niệm về NGN.............................................................................2

1.2. Cấu trúc mạng NGN..................................................................................3

1.2.1. Các chỉ tiêu xây dựng mạng thế hệ mới.............................................3

1.2.2. Cấu trúc luận lý của NGN..................................................................3

1.2.2.1. Mô hình cấu trúc mạng NGN.......................................................3

1.2.2.2. Đặc điểm của các lớp trong cấu trúc NGN..................................5

1.2.3. Cấu trúc vật lý mạng NGN...............................................................10

1.2.4. Cấu trúc và các thành phần chính trong mạng NGN........................11

1.2.4.1. Media Gateway (MG)................................................................12

1.2.4.2. Media Gateway Controller (MGC)............................................13

1.2.4.3. Signalling Gateway....................................................................14

1.2.4.4. Media Server..............................................................................15

1.2.4.5. Application Server/Feature Server.............................................16

Chương 2. MẠNG ĐÔ THỊ, CÁC NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG, TRIỂN

KHAI MẠNG VÀ DỊCH VỤ...........................................................................18

2.1. Mạng đô thị..............................................................................................18

2.2. Các nguyên tắc xây dựng và triển khai mạng và dịch vụ........................21

2.2.1. Dịch vụ trong mạng đô thị thế hệ kế tiếp..........................................21

2.2.2. Đặc tính của các loại hình dịch vụ và cấp độ dịch vụ.......................24

2.2.3. Xu hướng công nghệ, giải pháp áp dụng cho mạng đô thị thế hệ kế

tiếp..............................................................................................................27

2.2.4. Hiện trạng và cấu trúc cơ sở hạ tầng viễn thông hiện có..................29

Chương 3. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG CHO MẠNG ĐÔ THỊ

THẾ HỆ KẾ TIẾP............................................................................................30



3.1. Kiến trúc mạng, các lớp mạng và các công nghệ ứng dụng....................30

3.2. Các công nghệ ứng dụng phân lớp 3........................................................31

3.2.1. Công nghệ IP....................................................................................31

3.2.2. Công nghệ MPLS.............................................................................32

3.2.3. Công nghệ G-MPLS.........................................................................40


3.3.1. Công nghệ RPR................................................................................41

3.3.2. Công nghệ 10 Gigabit Ethernet........................................................48


3.4.1. Công nghệ NG – SDH.....................................................................53

Chương 4. MỘT SỐ GIẢI PHÁP MẠNG ĐÔ THỊ MAN-NGN CỦA

THÀNH PHỐ HÀ NỘI.....................................................................................59

4.1. Sơ lược về mạng viễn thông hiện tại của Thành phố Hà Nội..................59

4.1.1. Mạng chuyển mạch –truyền dẫn truyền thống.................................59

4.1.2. Mạng truyền số liệu..........................................................................60

4.1.3. Mạng Internet....................................................................................60

4.2. Nhu cầu phát triển lên MAN – NGN của thành phố Hà Nội...................61

4.3. Giải pháp mạng MAN của một số nhà sản xuất......................................63

4.3.1. Giải pháp của Cisco..........................................................................63

4.3.2. Giải pháp của Nortel.........................................................................65

4.3.3. Giải pháp của Siemens......................................................................66

4.3. Cấu trúc và các giải pháp xây dựng mạng MAN cho viễn thông Hà Nội69

4.3.1. Cấu trúc mạng...................................................................................69

4.3.2. Yêu cầu kỹ thuật...............................................................................71

4.3.3. Giải pháp quá độ xây dựng mạng MAN-NGN.................................71

4.4. Xây dựng mạng MAN cụ thể của viễn thông Hà Nội..............................72

KẾT LUẬN........................................................................................................76

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................77



DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT.

Từ viết

tắt

Chú thích tiếng Anh Chú thích tiếng Việt

ADM Add Drop Multiplexer Thiết bị xen/ rẽ lưu lượng

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối

xứng

AF Assured Forwarding Chuyển tiếp đảm bảo

AG Access Gateway Cổng truy nhập

API Application Programing Interface Giao diện lập trình ứng dụng

ARIS Aggresgate Route-Base IP Switching Chuyển mạch IP theo phương pháp

tổng hợp tuyến

ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân tích địa chỉ

ARQ Admission Request Yêu cầu đăng ký

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng bộ

BCF Bearer Control Function Chức năng điều khiển tải tin

BICC Bearer Independent Call Control Điều khiển cuộc gọi độc lập kênh

mang

BISDN BroadBand - ISDN Mạng số tích hợp dịch vụ băng

rộng

BRAS BroadBand Remote Access Máy chủ tuy nhập băng rộng từ xa

CA Call Agent Đại lý gọi

CAS Common Access Signalling Báo hiệu kênh chung

CCS7 Comon Chanell Signalling No7 Hệ thống báo hiệu số 7

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã

CL Connectionless Operation Hoạt động phi kết nối

CL Connectionless Operation Hệ thống phi kết nối

CO Connection Oriented Operation Hoạt động hướng kết nối

CoS Class of Service Lớp dịch vụ

CPE Customer Premise Equipment Thiết bị phía khách hàng

CR Cell Router Bộ định tuyến tế bào



CR-LDP Constraint Based Routing LDP Định tuyến ràng buộc LDP

CSF Call Serving Function Chức năng phục vụ cuộc gọi

DSCP DiffServer Code Point Điểm mã dịch vụ phân biệt

DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số

DSLAM DSL Access Module Khối truy nhập DSL

DSP Digital Signal Processors Xử lí tín hiệu số

DWDM Dense Wavelength Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo mật độ

bước sóng

ETSI European Telecommunications

Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu

Âu

FEC Forwarding Infomation Base Lớp chuyển tiếp tương đương

GE Gigabit Ethernet Mạng gigabit

GSM Global System for Mobile

communication

Dịch vụ di động toàn cầu

IEEE Institute of Electrical and Electronic

Engineers

Viện các kỹ sư điện và điện tử

IN Intelligent Network Mạng thông minh

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPATM The IP over ATM Giao thức Internet trên ATM

IPOA IP over ATM IP trên ATM

IPOS IP over SONET IP trên SONET

ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ

ISP Internet Service Internet Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ISR Integrated Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch tích

hợp

ITU International Telecommunication

Union

Hiệp hội viễn thông quốc tế

LAN Local Area Network Mạng vùng cục bộ

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn



LIB Label Information Base Bảng thông tin nhãn trong bộ định

tuyến

LSP Label Swiched Path Tuyến chuyển mạch nhãn

LSR Label Switching Router Thiết bị định tuyến chuyển mạch

nhãn

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập phương tiện

MAN Metropolitan Area Network Mạng đô thị băng rộng

MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển MG

MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển MG

MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MSSP Multiservice Switching Forum Nền tảng chuyển mạch đa dịch vụ

NAS Network Attached Storage Mạng lưu trữ dữ liệu liên kết

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp

NG-SDH Next Generation SDH Công nghệ SDH thế hệ kế tiếp

OADM Optical Add Drop Multiplexer Thiết bị xen/ rẽ quang

OAM Operation Adminitration and

Maintenace

Khai thác quản lý và bảo dưỡng

PDH Plesiochonous Digital Hierachy Phân cấp đồng bộ số

PE Provider Edge Thiết bị bên phía nhà cung cấp

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng

PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động

POS Packet over SDH Gói trên SDH

POST Plain Old Telephone Service Mạng thoại truyền thống

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm-điểm

PSTN Public Switch Telephone Network Mạng chuyển mạch thoại công

cộng

PHY Physical Lớp vật lý

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RAS Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa

RAS Registration Admission Startus Đăng ký, chấp nhận tình trạng



RPR Resilient Packet Ring Công nghệ Ring gói phục hồi

RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành sẵn tài nguyên

SAN Storage Area Network Mạng lưu trữ dữ liệu vùng

SDH Synchnorous Digital Hiearachy Hệ thống phân cấp số đồng bộ

SEN Service Execution Node Nút thực thi dịch vụ

SIF Signalling Infomation Field Trường thông tin báo hiệu

SIGTRAN Signalling Transport Chuyển tải báo hiệu

SIP Session Intinition Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SIP Session Intinition Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SLA Service Level Agreement Thỏa thuận kết nối mức dịch vụ

giữa nhà cung cấp và khách hàng

SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

SS7 Signalling System No7 Hệ thống báo hiệu số 7

TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

TDM Time Division Multiplexer Ghép kênh phân chia theo thời

gian

TG Trunking Gateway Cổng trung kế

TMN Telecommunications Management

Network

Quản lí mạng viễn thông

VLAN Vitual LAN Mạng LAN ảo

VoIP Voice cver IP Thoại qua IP

VPC Vitual Path Connection Cuộc kết nối đường ảo

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WAN Wide Area Network Mạng diện rộng

WDM Wavelength Division Ghép kênh phân chia theo bước

sóng

WG Wireless Gateway Cổng vô tuyến

xDSL Digital Subcriber Line Họ công nghệ DSL



DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Mô hình cấu trúc chức năng của NGN......................................................4

Hình 1.2. Mô hình cấu trúc luận lý của NGN.............................................................4

Hình 1.3: Các thành phần của Softswitch trong lớp điều khiển.................................7

Hình 1.4. Cấu trúc vật lý của mạng thế hệ mới........................................................10

Hình 1.5. Các thành phần chính trong mạng NGN...................................................11

Hình 1.6. Cấu trúc của Media Gateway....................................................................12

Hình 1.7. Vị trí của MGC trong chuyển mạch mềm.................................................14

Hình 1.8. Cấu trúc của Server ứng dụng..................................................................16

Hình 2.1. Kiến trúc phân lớp mạng đô thị thế hệ kế tiếp..........................................20

Hình 2.2. Các giao thức sử dụng trong MAN hiện tại..............................................28

Hình 3.1. Cấu trúc phân lớp của mạng MAN thế hệ kế tiếp.....................................30

Hình 3.2. Các công nghệ ứng dụng trong lớp truyền tải của mạng MAN................31

Hình 3.3. Sự hội tụ của MPLS..................................................................................34

Hình 3.4. Cấu trúc khung của MPLS........................................................................34

Hình 3.5. Topo mạng................................................................................................35

Hình 3.6. Nhiệm vụ của các node mạng MPLS........................................................36

Hình 3.7. Cơ chế chuyển gói tin...............................................................................37

Hình 3.8. Cơ chế cấp phát nhãn................................................................................37

Hình 3.9. Cơ chế cập nhật nhãn................................................................................38

Hình 3.10. Cơ chế tạo tuyến lưu lượng thông suốt...................................................38

Hình 3.11. Cơ chế Spatial Reuse..............................................................................42

Hình 3.12. Cơ chế cân bằng lưu lượng.....................................................................43

Hình 3.13. Cơ chế Fairness trong RPR Ring............................................................43

Hình 3.14. Cơ chế Wrap và Steer.............................................................................44

Hình 3.15. Cấu trúc khung của RPR.........................................................................45

Hình 3.16. Mạng hoàn toàn RPR..............................................................................47

Hình 3.17. Mạng RPR, MPLS over SONET, DWDM.............................................47

Hình 3.18. Cấu trúc LAN và WAN PHY.................................................................48

Hình 3.19. Chức năng XAUI như là giao diện mở giữa MAC và PCS....................49



Hình 3.20. Khoảng cách truyền dẫn hỗ trợ bởi PMD...............................................50

Hình 3.21. Biểu đồ của PMD và PHY......................................................................50

Hình 3.22. Ứng dụng 10 Gigabit Ethernet trong mạng MAN..................................52

Hình 3.23. Ứng dụng 10 Gigabit Ethernet trong mạng SAN....................................52

Hình 3.24. Kiến trúc ghép kênh SONET/SDH.........................................................53

Hình 3.25. Sự linh hoạt của mạng NG-SONET/SDH...............................................54

Hình 3.26: Hoạt động của mạng NG-SONET/SDH.................................................54

Hình 3.27: Thủ tục tạo khung chung GFP................................................................55

Hình 3.28: Cấu trúc khung GFP...............................................................................56

Hình 3.29: Ghép chuỗi ảo VCAT.............................................................................57

Hình 4.1. Cấu trúc mạng chuyển mạch của mạng viễn thông Hà Nội......................59

Hình 4.2. Cấu trúc mạng truyền dẫn của viễn thông Hà Nội....................................60

Hình 4.3. Mạng Internet của viễn thông Tp Hà Nội.................................................61

Hình 4.4. Kiến trúc Ring lớp truy nhập....................................................................64

Hình 4.5. Kiến trúc Star lớp truy nhập......................................................................64

Hình 4.6. Cấu trúc logic mạng Metro của Cisco.......................................................65

Hình 4.7. Cấu trúc mạng Metro của Siemens..........................................................68

Bảng 4.1. Các hình thức kết nối................................................................................69

Hình 4.8. Mô hình mạng Metro của viễn thông Hà Nội..........................................73

Hình 4.9. Thiết bị truy nhập IP cho mạng thế hệ sau................................................74



Chương 1

TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN

1.1. Tổng quan về mang thế hệ tiếp theo NGN

1.1.1. Đánh giá sự han chế của mang viễn thông hiện tai

Hiện nay, trên mạng viễn thông hiện tại của nước ta đang tồn tại rất nhiều loại

mạng khác nhau như mạng Telex, mạng điện thoại công cộng POTS, mạng truyền

số liệu, PSTN, ISDN, PSDN...Các mạng viễn thông này cùng song song tồn tại, mỗi

mạng lại yêu cầu một phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành và bảo dưỡng khác

nhau. Như vậy hệ thống 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 sự mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ

đến tốc độ truyền tín hiệu. Sự xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông trong

tương lai mà chưa dự đoán được, mỗi loại sẽ có tốc độ truyền khác nhau nên

khó cho quản lý và đồng bộ.

- Kém hiệu quả cho bảo dưỡng và 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 nhà cung cấp tổng đài. Ảnh hưởng trực tiếp đến sự cạnh tranh

của các nhà cung cấp, hơn nữa 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 khách hàng. Các chuyển mạch lớp 5 đang tồn tại những hạn

chế về khả năng sáng tạo và triển khai các dịch vụ mới. Điều đó 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

SVTH: Nguyễn Thế Trường - 1 -


lưu lượng thoại có thể dự đoán trước và nó không hỗ trợ lưu lượng dữ liệu

thoại tăng đột biến.

1.1.2. Quá trình hình thành lên NGN

Động cơ hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàm mũ của nhu cầu truyền dẫn dữ

liệu và các dịch vụ liên kết là kết quả tăng trưởng Internet mạnh mẽ. Các hệ thống

hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại, truyền dữ liệu

thông tin và video đã được vận chuyển trên các mạng chồng lấn, tách rời được triển

khai để đáp ứng nhu cầu của chúng. Do vậy sự chuyển đổi sang hệ thống mạng

chuyển mạch gói tập trung là cần thiết khi mà dữ liệu thay thế vị trí của thoại và trở

thành nguồn tạo ra lợi nhuận chính. Khi mà chuyển mạch phân chia theo thời gian

đã trở nên bất cập, mạng thế hệ mới ra đời dựa trên nền tảng IP sẽ đưa việc truyền

thoại chất lượng ngày càng cao.

Những lý do chính dẫn tới sự xuất hiện của mạng thế hệ mới:

- Cải thiện chi phí đầu tư.

- Các nguồn doanh thu mới.

- Xu thế đổi mới viễn thông.

- Nhu cầu ngày càng cao của thuê bao về chất lượng và giá thành.

- Sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói, công

nghệ truyền dẫn băng rộng, công nghệ điện tử - tin học...

1.1.3. Khái niệm về NGN

Mạng thế hệ tiếp theo là một định nghĩa mang tính chất bao hàm. Định nghĩa

NGN theo ITU định nghĩa như sau: Mạng NGN là kiến trúc mạng trong đó mọi

hình thức thông tin được truyền đi dưới dạng gói. NGN hội tụ cả 3 loại hình mạng

bao gồm mạng thoại truyền thống PSTN, mạng di động và mạng số liệu Internet

vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh và hiệu quả

cho phép truy xuất toàn cầu cũng như tích hợp nhiều công nghệ và ứng dụng mới.

1.1.4. Đặc điểm cơ bản của NGN

Mạng NGN là hệ thống mở, giao diện và giao thức giữa các phần tử mạng dựa

theo tiêu chuẩn mở. Hơn nữa, khác với các tổng đài truyền thống, các khối chức

năng trong tổng đài thế hệ mới được tách thành các phần tử mạng độc lập rất tốt cho

vấn đề nâng cấp và phát triển. Trong NGN, dịch vụ thực hiện độc lập với mạng



lưới. Mạng NGN hội tụ tất cả các mạng hiện có làm một, phục vụ được tất cả các

dịch vụ của các mạng riêng lẻ trước đây, đồng thời phát triển thêm các dịch vụ mới.

Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên giao thức IP thống nhất. Là mạng

có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cao, có dung lượng thích ứng nhu

cầu người sử dụng.

1.2. Cấu trúc mang NGN

1.2.1. Các chỉ tiêu xây dựng mang thế hệ mới

NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dịch vụ của mạng Internet và của mạng

hiện hành. Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dịch vụ qua nhiều nhà cung cấp

khác nhau. Mỗi nhà cung cấp mạng hay dịch vụ là một thực thể riêng lẻ với mục

tiêu kinh doanh và cung cấp dịch vụ khác nhau, và có thể sử dụng những kỹ thuật

và giao thức khác nhau. Một vài dịch vụ có thể chỉ do một nhà cung cấp dịch vụ đưa

ra, nhưng tất cả các dịch vụ đều phải được truyền qua mạng một cách thông suốt từ

đầu cuối đến đầu cuối. Mạng tương lai phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối (hay còn

gọi là cuộc gọi), thiết lập đường truyền trong suốt thời gian chuyển giao, cả cho hữu

tuyến cũng như vô tuyến.

Vì vậy, mạng NGN sẽ tiến hóa lên từ mạng truyền dẫn hiện tại (phát triển thêm

chuyển mạch gói) và từ mạng Internet công cộng ( hỗ trợ thêm chất lượng dịch vụ

QoS), cung cấp các dịch vụ thoại và dữ liệu trong một mạng thống nhất với giao

diện mở cho phép phát triển, nâng cấp hệ thống dễ dàng.

1.2.2. Cấu trúc luận lý của NGN

1.2.2.1. Mô hình cấu trúc mạng NGN

Cấu trúc mạng NGN bao gồm 5 lớp chức năng: Lớp truy nhập dịch vụ (service

access layer), lớp chuyển tải dịch vụ (service transport/core layer), lớp điều khiển

(control layer), lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service layer) và lớp quản lý

(manager layer).

Xét mô hình cấu trúc chức năng của NGN:



Hình 1.1. Mô hình cấu trúc chức năng của NGN

Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu:

Thuê bao di động

Các doanh nghiệp lớn

Các công ty nhỏ/văn phòng tại gia ...

Lớp truy cập và truyền dẫn

Lớp truyền thông

Lớp điều khiển

Lớp ứng dụng Softswitch hayMedia Gateway

Controller

Media Gateway

Các Server ứng dụng

Router

Switch - Router

Khách hàng tại nhà/ Vùng dân cư

Hình 1.2. Mô hình cấu trúc luận lý của NGN



1.2.2.2. Đặc điểm của các lơp trong cấu trúc NGN

- Lớp truyền dẫn và truy nhập:

Phần truyền dẫn:

Trong lớp vật lý bao gồm các đường truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh

bước sóng quang DWDM được sử dụng và các kỹ thuật gói cho tất cả các dịch vụ

QoS truyền dẫn trên mạng lõi trong lớp 2 và lớp 3. Hơn nữa, các giao thức chuyển

vận khung ATM hay IP/MPLS sử dụng làm nền cho truyền dẫn trên mạng lõi đảm

bảo QoS trong các mạng diện rộng MAN hay mạng đường trục. Các router sử dụng

ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn, ngược lại, khi lưu lượng thấp, switch– router có

thể đảm nhận luôn chức năng của những router này.

Thành phần :

Các nút chuyển mạch/ Router (IP/ATM hay IP/MPLS), các chuyển mạch kênh

của mạng PSTN, các khối chuyển mạch PLMN nhưng ở mạng đường trục, kỹ thuật

truyền tải chính là IP hay IP/ATM. Hơn nữa, trong lớp truyền dẫn còn bao gồm các

hệ thống chuyển mạch và các hệ thống định tuyến cuộc gọi.

Chức năng :

Lớp truyền tải 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, độ trì hoãn, tỷ lệ mất

gói và Jitter cho phép… đối với mạng chuyển mạch gói, băng thông, độ trì hoãn đối

với mạng chuyển mạch kênh TDM). Lớp ứng dụng sẽ đưa ra các yêu cầu về năng

lực truyền tải và nó sẽ thực hiện các yêu cầu đó.

Phần truy nhập :

Trong lớp vật lý, trên các đường truyền hữu tuyến sử dụng các đường dây cáp

đồng, các đường dây thuê bao số xDSL. Trong tương lai truyền dẫn quang DWDM,

PON (Passive Optical Network) sẽ dần chiếm ưu thế thay cho thị trường xDSL và

modem cáp. Trong truy nhập vô tuyến, sử dụng các công nghệ GSM hoặc CDMA ,

truy nhập vô tuyến cố định và vệ tinh. Ở lớp 2 và lớp 3, công nghệ IP sẽ làm nền

cho mạng truy nhập.



Thành phần :

Phần truy nhập gồm các thiết bị truy nhập đóng vai trò giao diện để kết nối các

thiết bị đầu cuối vào mạng qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc

vô tuyến. Các thiết bị truy nhập tích hợp IAD cho phép thuê bao có thể sử dụng mọi

kỹ thuật truy nhập (tương tự, số, TDM, ATM, IP,…) để truy nhập vào mạng đa dịch

vụ NGN.

Chức năng :

Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục

(thuộc lớp truyền dẫn) qua cổng giao tiếp MGW thích hợp.

Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối chuẩn và không chuẩn như

các thiết bị truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội bộ PBX,

điện thoại POTS, điện thoại số ISDN, di động vô tuyến, di động vệ tinh, vô tuyến

cố định, VoDSL, VoIP, …

- Phần truyền thông :

Lớp truyền thông có khả năng tương thích các kỹ thuật chuyển mạch 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 (chẳng hạn như PSTN,

FrameRelay, LAN, vô tuyến…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên

mạng lõi và ngược lại.

Thành phần:

Thiết bị lớp truyền thông là các cổng truyền thông (Media Gateway) bao gồm

các cổng truy nhập (AG) và các cổng giao tiếp (TG). Các cổng truy nhập AG

(Access Gateway) kết nối giữa mạng lõi với mạng truy nhập, RG (Residental

Gateway) kết nối mạng lõi với mạng thuê bao tại nhà. Các cổng giao tiếp TG

(Trunking Gateway) kết nối giữa mạng lõi với mạng PSTN/ISDN, WG (Wireless

Gateway) kết nối mạng lõi với mạng di động...

Chức năng:

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 (chẳng hạn như PSTN, FramRelay,



LAN, vô tuyến,…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và

ngược lại.

- Lớp điều khiển:

Thành phần :

Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là

Softswitch còn gọi là Media Gateway Controller hay Call Agent được kết nối với

các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP các thành phần như:

SGW (Signaling Gateway), MS (Media Server), FS (Feature Server), AS

(Application Server).

Hình 1.3: Các thành phần của Softswitch trong lơp điều khiển.

Chức năng:

Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ 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 (label mapping) giữa các giao diện cổng.

- Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối (hay mỗi

luồng) 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.

Lớp ứng dụng:

Thành phần :

Lớp ứng dụng gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service Excution Node), thực

chất là các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp

truyền tải.

Chức năng :

Lớp ứng dụng 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 thực hiện điều khiển logic của

chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ được điều

khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống. Lớp ứng dụng liên kết với

lớp điều khiển thông qua các 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 các dịch vụ mạng.

Lớp quản lý:

Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ lớp 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.

Xây dựng sơ đồ thực thể chức năng cho NGN:

IP(Transport & Transmission)

AS-F

R-F/A-F MGC-F/CA-F

MS-F

SG-F

Service &Application

Call control& Signaling

Media

IW-F

MG-F

Trong đó:

AS-F: Application Server Function

MS-F: Media Server Function

MGC-F: Media Gateway Control Function

CA-F: Call Agent Function

IW-F: Interworking Function

R-F: Routing Function

A-F: Accounting Function

SG-F: Signaling Gateway Function

MG-F: Media Gateway Function

Nhiệm vụ của từng thực thể như sau:

AS-F: đây là thực thể thi hành các ứng dụng nên nhiệm vụ chính là cung cấp các

logic dịch vụ và thi hành một hay nhiều các ứng dụng/dịch vụ.

MS-F: cung cấp các dịch vụ tăng cường cho xử lý cuộc gọi. Nó hoạt động như

một server để xử lý các yêu cầu từ AS-F hoặc MGC-F.

MGC-F: cung cấp logic cuộc gọi và tín hiệu báo hiệu xử lý cuộc gọi cho một

hay nhiều Media Gateway.



CA-F: là một phần chức năng của MGS-F. Thực thể này được kích hoạt khi

MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi.

IW-F: cũng là một phần chức năng của MGC-F. Nó được kích hoạt khi MGC-F

thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau.

R-F: cung cấp thông tin định tuyến cho MGC-F.

A-F: cung cấp thông tin dùng cho việc tính cước.

SG-F: dùng để chuyển các thông tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP.

MG-F: dùng để chuyển thông tin từ dạng truyền dẫn này sang dạng truyền dẫn

khác.

1.2.3. Cấu trúc vật lý mang NGN

Xét cấu trúc vật lý của NGN chúng ta thấy rằng trong NGN, chuyển mạch kênh

được thay thế bằng chuyển mạch gói, sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm, các

mạng như số liệu, data, internet, cố định và di động được tích hợp trong một mạng

duy nhất. Điều đó tạo lên một kiến trúc tổng thể NGN theo một thể thống nhất với

các tính năng đa dịch vụ, đa phương tiện...

Sau đây là kiến trúc vật lý mạng NGN:

IP Network(WDM/SDH/ATM)MPLS, Mutticast

Residentgateway

GPRSUMTS

Wireless

Accessgateway

Wirelessgateway

DNS

NetworkManagement

AAACharging

TelephoneUsers

DirectoryServer

Wireless

RSVP, MobileIP, IP Sec

LAN

GE, MAN

PSTN

Wireless

Digi. TV

PC

xDSL

Trunkgateway

MGC Softswich

Business/Residental Users

Business Users

Mobile Users

ISP

Appication/ FeatureServer

SS7

Signalinggateway

Hình 1.4. Cấu trúc vật lý của mạng thế hệ mơi.



1.2.4. Cấu trúc và các thành phần chính trong mang NGN

Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần quan tâm, nhưng

ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến

của NGN so với mạng viễn thông truyền thống. Cụ thể là :

1. Media Gateway (MG)

2. Media Gateway Controller (MGC - Call Agent - Softswitch)

3. Signaling Gateway (SG)

4. Media Server (MS)

5. Application Server (Feature Server)

Mô hình cấu trúc mạng và các thành phần chính trong mạng NGN:

SCP

AXEDX

EWSD...

SG

DSLAM

AGW

TGW

DSL

PBX

GSM

PBX

MGC

MGC

SG

SIPServer

SIPH323

3GUMTS

SSG MSRGW

PSTN WebDirectoryServerAAAIVR Charging

...

ISUP

E1

analog

IDSN 2B+D

IDSN

30B+D

WGW

SOFSWITCH

INAP

ISUP

MGCP/H248

SIP

SIP

MGCP/H248 LD

AP

RA

DIU

S

RTP

RTP

RTPRTP

ISUP

IP/ATM

SIPTerminals

IP Core (MPLS)MGCP/H248

Hình 1.5. Các thành phần chính trong mạng NGN



1.2.4.1. Media Gateway (MG)

Hình 1.6. Cấu trúc của Media Gateway

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

(Digital Signal Processors) thực hiện các chức năng: chuyển đổi AD (analog to

digital), nén mã thoại/audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tín hiệu

thoại, truyền các tín hiệu DTMF,…

Các chức năng của một Media Gateway :

Chức năng chính của Media Gateway là truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức

RTP (Real Time Protocol). Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu

số (DSP – Digital Signal Processing) dưới sự điều khiển của MGC (Media Gateway

Controller). Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này. Hơn nữa Media

Gateway còn hỗ trợ các giao thức đã có như loop-start, ground-start, E&M, CAS,

QSIG và ISDN qua đường truyền T1và quản lý tài nguyên, kết nối T1, cung cấp khả

năng thay nóng các card T1 hay DSP. Trong hệ thống mạng đã sẵn có phần mềm dự

phòng Media Gateway cho phép mở rộng các Media Gateway về cổng, cards, các

nút mà không làm thay đổi các thành phần khác trong mạng.



Đặc tính hệ thống :

Một Media Gateway là một thiết bị vào/ra đặc hiệu (I/O). Dung lượng bộ nhớ

luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin cấu hình, các bản tin MGCP,

thư viện DSP…Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập (logging).

Quá trình dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP), mở rộng một vài giao

diện T1/E1 với mạng TDM với mật độ khoảng 120 port (DSO’s) và sử dụng bus

H.110 để đảm bảo tính linh động cho hệ thống nội bộ.

1.2.4.2. Media Gateway Controller (MGC)

MGC là đơn vị chức năng 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 chiếc 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 còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin. Một

MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho Softswitch.

- Các chức năng của Media Gateway Controller:

Chức năng chủ yếu là quản lý cuộc gọi, sử dụng các giao thức thiết lập cuộc gọi

thoại như H.323, SIP và các giao thức điều khiển truyền thông như MGCP,

Megaco, H.248. Chức năng tiếp theo là chức năng quản lý lớp dịch vụ và chất

lượng dịch vụ với giao thức quản lý SS7 SIGTRAN (SS7 over IP) và xử lý báo

hiệu SS7. Ngoài ra, Media Gateway controller còn quản lý các bản tin liên quan

QoS như RTCP, thực hiện định tuyến cuộc gọi, ghi lại các thông tin chi tiết của

cuộc gọi để tính cước (CDR- Call Detail Record) và điều khiển quản lý băng thông.



Call Agent

Call Agent

Trunking Gateway

Residental Gateway

Sianalling Gateway

Appl. Server

CO Swicth

SCPSCP

STP STP

CO Swicth ...

...Signaling Layer

Transport Layer

Softphone

MGCP/ MEGACO

RTP

SIP

SIGTRAN

SS7 TCAP

ISUP/TCAP

SIP-TSI

Hình 1.7. Vị trí của MGC trong chuyển mạch mềm

- Đối với Media Gateway, MGC có các chức năng:

Xác định và cấu hình thời gian thực cho các DSP.

Phân bổ kênh DS0.

Truyền dẫn thoại ( mã hóa, nén, đóng gói).

- 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 ký Gatekeeper.

1.2.4.3. Signalling Gateway

Signaling Gateway tạo ra một chiếc cầu 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.

- Các chức năng của Signaling Gateway :



Trong quá trình báo hiệu SG cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu,

truyền thông tin báo hiệu giữa Media Gateway Controller và Signaling Gateway

thông qua mạng IP. Trong thiết lập cuộc gọi, Signaling Gateway cung cấp đường

dẫn truyền dẫn cho thoại, dữ liệu và các dạng dữ liệu khác. (Thực hiện truyền dữ

liệu là nhiệm vụ của Media Gateway) và cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng

cao cho các dịch vụ viễn thông.

- Đặc tính hệ thống :

Signaling Gateway là một thiết bị vào ra I/O, dung lượng bộ nhớ luôn đảm bảo

lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin cấu hình, các lộ trình,…Dung lượng đĩa

chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập (logging), do đó không yêu cầu dung

lượng lớn. Hệ thống dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP), giao diện

với mạng SS7 bằng cách sử dụng một luồng E1/T1, tối thiểu 2 kênh D, tối đa 16

kênh D. Để tăng hiệu suất và tính linh động người ta sử dụng bus H.110 hay H.100

với yêu cầu độ sẵn sàng cao với nhiều SG, nhiều liên kết báo hiệu,…

1.2.4.4. Media Server

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:

-Chức năng voicemail cơ bản.

-Hộp thư fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hay các bản tin

ghi âm trước (pre-recorded message).

-Khả năng nhận tiếng nói (nếu có).

-Khả năng hội nghị truyền hình (video conference).

-Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text).

Đặc tính hệ thống :

-Là một CPU, có khả năng quản lý lưu lượng bản tin MGCP.

-Lưu trữ các phương pháp thực hiện liên kết với DSP nội bộ hay lân cận.

-Cần dung lượng bộ nhớ lớn để lưu trữ các cơ sở dữ liệu, bộ nhớ đệm, thư viện,

…

-Dung lượng đĩa tương đối nhỏ.



-Quản lý hầu hết lưu lượng IP nếu tất cả tài nguyên IP được sử dụng để xử lý

thoại.

-Sử dụng bus H.110 để tương thích với card DSP và MG.

-Độ sẵn sàng cao.

1.2.4.5. Application Server/Feature Server

Server đặc tính là một server ở mức ứng dụng chứa một loạt các dịch vụ của

doanh nghiệp. Chính vì vậy nó còn được gọi là Server ứng dụng thương mại. Vì hầu

hết các Server này tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng

không ràng buộc nhiều với Softswith về việc phân chia hay nhóm các thành phần

ứng dụng.

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, H.323,… Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu

truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng.

Hình 1.8. Cấu trúc của Server ứng dụng

Chức năng của Feature Server :

-Xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống

đa chuyển mạch.



Một vài ví dụ về các dịch vụ đặc tính :

-Hệ thống tính cước – Call Agents sử dụng các bản ghi chi tiết cuộc gọi CDR

(Call Detail Record). Chương trình CDR có rất nhiều đặc tính, chẳng hạn khả

năng ứng dụng tốc độ dựa trên loại đường truyền, thời điểm trong ngày,.. Dịch

vụ này cho phép khách hàng truy nhập vào bản tin tính cước của họ thông qua

cuộc gọi thoại hay yêu cầu trang Web.

-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 truy nhập

trung kế với Gatekeeper thông qua giao thức H.323. Gatekeeper sẽ cung cấp

dịvh vụ định tuyến cuộc gọi ( và chuyển dịch sang dạng số) cho mỗi đầu cuối

H.323. Gatekeeper còn có thể cung cấp điều khiển tính cước và quản lý băng

thông cho Softswitch.

-VPN- Dịch vụ này sẽ thiết lập mạng riêng ảo cho khách hàng với các đặc tính

sau :

o Băng thông xác định ( thông qua mạng thuê riêng tốc độ cao)

o Đảm bảo QoS

o Nhiều tính năng riêng theo chuẩn

o Kế hoạch quay số riêng

o Bảo mật các mã thoại được truyền dẫn.

o ….

Đặc tính hệ thống

-Nó đặc biệt yêu cầu một CPU tiện ích cao. Điều này cũng còn phụ thuộc vào các

ứng dụng đặc biệt khác nhau.

-Cần bộ nhớ lớn với độ trễ thấp.

-CPU có khả năng mở rộng để đáp ứng cho viêc nâng cấp dịch vụ và lưu lượng.

-Đặt một vài cơ sở dữ liệu trong Server.

-Dung lượng đĩa lớn, tùy thuộc vào đặc tính của ứng dụng. Chẳng hạn như dung

lượng 100GB- 2TB cho ngân hàng voice mail.

-Giao diện Ethernet (với mạng IP) được thực hiện với đầy đủ khả năng dự phòng.



Chương 2

MẠNG ĐÔ THỊ, CÁC NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG,

TRIỂN KHAI MẠNG VÀ DỊCH VỤ

2.1. Mang đô thị

Mạng đô thị băng rộng đa dịch vụ, gọi tắt là mạng MAN (Metropolitan Area

Network) là mạng băng thông rộng trên cơ sở tích hợp cấu trúc mạng thế hệ mới –

NGN (Next Generation Network), có khả năng cung cấp một siêu xa lộ thông tin.

Mạng MAN là mạng máy tính có kích cỡ trung bình từ vài km đến vài chục

km, có khả năng tạo ra các kết nối tốc độ cao, lên đến hàng trăm Megabit/s (có thể

mở rộng lên đến Gigabit/s). Nó có thể được kết nối các nhóm văn phòng, các nhóm

doanh nghiệp, trường, viện, đơn vị,… phuc vụ cho công tác chỉ đạo, quản lý hành

chính nhà nước, trao đổi thông tin, cung cấp các dịch vụ hành chính công, chuẩn bị

cho phát triển thương mại điện tử… Xu hướng tích hợp giữa công nghệ thông tin và

viễn thông trên một cơ sở hạ tầng duy nhất đã thúc đẩy nhóm các nhà cung cấp thiết

bị, giải pháp xây dựng và khai thác mạng,… quan tâm nghiên cứu mạng đô thị thế

hệ kế tiếp (Next Generation Metropolitan Area Network). Mạng đô thị được hiểu

nằm giữa mạng tryền tải đường trục và mạng truy nhập.

Mạng đô thị băng rộng (MetroNet-MAN) cung cấp đường truyền tốc độ siêu

cao, có khả năng cung cấp nhều loại dịch vụ giá trị gia tăng cùng lúc trên cùng một

đường truyền, chủ yếu sử dụng đường truyền cáp quang. MetroNet được thiết kế

mạng lõi theo dạng mạch vòng và được cáp quang hóa nên có tốc độ cao có thể lên

tới hàng Gbps, đáp ứng được mọi nhu cầu về tốc độ cũng như các ứng dụng cao

cấp, chất lượng đường truyền rất cao, không bị xuyên nhiễu, đảm bảo tốc độ ổn

định và tính bảo mật cao.

Nhờ ứng dụng công nghệ tiên tiến nhất kết hợp với hệ thống cáp quang đến

tận nhà, MetroNet cung cấp cho khách hàng khả năng sử dụng đồng thời 3 loại dịch

vụ là thoại (voice), dữ liệu (data) và hình ảnh (video) gồm: truyền dữ liệu, hình ảnh,

IP TV, điện thoại có hình ảnh (video phone), hội nghị truyền hình, xem phim theo



yêu cầu (video on demand), truyền hình cáp, giáo dục từ xa, giám sát từ xa, truy cập

Internet,…

Một trong những ứng dụng nổi bật của MetroNet là tích hợp các ứng dụng

trong thời gian thực nhờ băng thông cực rộng, tính linh hoạt cao. Người sử dụng có

thể dễ dàng thay đổi cấu hình băng thông tùy theo ý muốn tùy mục đích sử dụng và

tiết kiệm.

Với băng thông rộng lên tới 1 Gbps, người dùng dịch vụ này sẽ tiết kiệm

được thời gian tải các chương trình, nhất là đối với các cơ sở dữ liệu, hệ thống hình

ảnh, phim…có dung lượng lớn. Tùy theo nhu cầu thực tế và điều kiện khách hàng,

MetroNet có thể dễ dàng thay đổi cấu hình băng thông theo yêu cầu của khách hàng

theo từng nấc 1 Mbps. Một cách khác là người sử dụng có thể lựa chọn 4 mức cam

kết chất lượng dịch vụ (gọi là SLA) gồm: SLA1 ứng dụng thoại, SLA2 ứng dụng

thời gian thực như video, IPTV, video phone, video conferenceing…, SLA3 thực

hiện truyền số liệu và SLA4 cho chất lượng dịch vụ tối thiểu tùy lựa chọn của khách

hàng.

MetroNet cho phép thuê bao thiết lập mạng theo những cách mà dịch vụ

truyền thống khác không thể thực hiện được. Khách hàng có thể sử dụng 2 kiểu kết

nối là từ điểm đến điểm (Point – to – Point) và đa điểm đến đa điểm (Multipoint –

to – Multipoint). Chẳng hạn, một công ty sử dụng dịch vụ MetroNet có thể kết nối

nhiều mạng của họ (LAN, WAN), hoặc mạng của đối tác ở nhiều vị trí khác nhau

để thành lập một mạng riêng ảo (VPN) hoặc kết nối Internet tốc độ cao đến nhà

cung cấp dịch vụ Internet.

Một điểm đặc biệt khi sử dụng mạng MetroNet là khách hàng có thể thêm

vào hoặc thay đổi băng thông rất nhanh thay vì phải thực hiện trong vài ngày hoặc

thậm chí vài tuần như khi sử dụng những dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame

relay, ATM…). Ngoài ra, những thay đổi này không đòi hỏi người sử dụng phải

mua thiết bị mới.

Thuận lợi khi sử dụng dịch vụ này là người dùng sẽ có nhiều điều kiện thuận

lợi, hội tụ đủ tăng cường hiệu năng của hệ thống CNTT và viễn thông, dễ dàng triển

khai các ứng dụng chuyên nghiệp và hiện đại nhất trên mạng, tích hợp việc giám sát

mạng nhanh chóng, dễ dàng triển khai thêm các dịch vụ tiện ích với giá trị gia tăng



trên mạng, kết nối mạng liên tỉnh, quốc tế với băng thông rộng, kết nối với các nhà

cung cấp nội dung thông tin để tăng tính đa dạng và hiệu quả khai thác mạng nội bộ.

Hình 2.1. Kiến trúc phân lơp mạng đô thị thế hệ kế tiếp

Lớp truy nhập thực hiện các chức năng tích hợp các loại hình dịch vụ bao

gồm cả dịch vụ từ người sử dụng và dịch vụ mạng.

Lớp mạng lõi thực hiện chức năng truyền tải lưu lượng tích hợp trong mạng

đô thị một cách hợp lý, lớp này thực hiện chức năng định tuyến truyền tải lưu lượng

trong nội vùng đô thị hoặc chuyển giao lưu lượng với mạng trục.

Không giống như mạng đường trục nơi có khuynh hướng hội tụ các loại hình

lưu lượng truyền tải nhằm đạt hiệu suất sử dụng mạng cao nhất như SDH/DWDM,

mạng đô thị thực hiện tiếp cận với rất nhiều loại hình ứng dụng và giao thức truyền

tải cần phải truyền một cách “trong suốt” giữa người sử dụng hoặc các mạng văn

phòng với nhau. Do vậy vấn đề đặt ra là cần cân nhắc giữa mục tiêu là truyền lưu

lượng trong suốt và đạt hiệu suất sử dụng mạng cao, đó là bài toán đặt ra đối với các

nhà xây dựng mạng đô thị, nó sẽ quyết định đến chiến lược triển khai mạng và dịch

vụ cũng như việc lựa chọn nhà cung cấp thiết bị mạng.



2.2. Các nguyên tắc xây dựng và triển khai mang và dịch vụ

Thực tế cho thấy hiện tồn tại nhiều cơ sở hạ tầng mạng cũ dựa trên công nghệ

ATM/SDH, do vậy các nhà cung cấp dịch vụ mạng rất quan tâm tới việc tích hợp

các cơ sở hạ tầng cũ với việc xây dựng cơ sở hạ tầng Mạng đô thị thế hệ kế tiếp. Do

vậy các nhà cung cấp dich vụ mạng thế hệ kế tiếp cần phải có một chiến lược xây

dựng và cung cấp dịch vụ rõ ràng và đi theo lộ trình đã được vạch ra. Những căn cứ

để vạch ra chiến lược đó là:

- Nhu cầu đòi hỏi cung cấp dịch vụ mạng MAN (Loại hình dịch vụ, tỉ trọng

các dịch vụ và đặc tính dịch vụ).

- Xu hướng áp dụng công nghệ và giải pháp áp dụng cho mạng MAN.

- Cấu trúc cơ sở hạ tầng viễn thông hiện trạng.

- Trình độ quản lí, khả năng tiếp cận các công nghệ mới của đội ngũ cán bộ kĩ

thuật.

2.2.1. Dịch vụ trong mang đô thị thế hệ kế tiếp.

Trước tiên ta cần xác định mô hình cung cấp dịch vụ trong mạng MAN thế hệ

mới. Mô hình cung cấp dịch vụ này dựa trên cơ sở các yêu cầu xuất phát từ người

sử dụng, nó hoàn toàn độc lập với các giải pháp công nghệ triển khai sau này. Hiện

tại chúng ta có thể triển khai dịch vụ theo 3 mô hình sau đây:

- Dịch vụ truyền tải LAN trong suốt (Transparent LAN Service) cung cấp kết

nối giữa các mạng cục bộ tách rời nhau về mặt địa lý cũng như về mặt kết

nối vật lý.

- Dịch vụ cung ứng đường truy nhập Internet (Dedicated Internet Access) cung

cấp kết nối tốc độ cao tới các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP- Internet

Service Providers).

- Cung cấp đường kết nối riêng (Private Line Service) cung cấp các đường kết

nối riêng tới các thuê bao.

Các mô hình cung cấp dịch vụ trên đây sẽ làm cơ sở cho việc phát triển các loại

hình dịch vụ giá trị gia tăng khác. Các loại hình dịch vụ giá trị gia tăng có nhu cầu

lớn hiện nay và trong tương lai gần là:

- Dịch vụ thoại

- Dịch vụ Video



- Dịch vụ kết nối truy cập Internet

- Dịch vụ kết nối thuê kênh riêng

- Dịch vụ kết nối mạng riêng ảo (VPN)

- Dịch vụ truy cập cơ sở dữ liệu

- Dịch vụ lưu trữ dữ liệu

- Dịch vụ cho thuê cơ sở hạ tầng

Sau đây ta sẽ xem xét lần lượt các loại hình dịch vụ trên.

Dịch vụ thoại:

Sẽ xuất hiện hai hình thức cung cấp dịch vụ thoại: Các dịch vụ thoại trên nền

tảng mạng MAN mới được xây dựng và các dịch vụ thoại PSTN truyền thống từ

mạng PSTN hiện có. Đối với cả hai hình thức trên đều yêu cầu mạng MAN mới xây

dựng cung cấp các giao thức phù hợp để truyền tải các dịch vụ này. Như vậy mạng

cần phải có các nút mạng thực hiện chức năng là cổng giao tiếp kết nối với các loại

hình giao thức khác nhau và phải có những cơ chế truyền tải lưu lượng phù hợp

nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như các nút mạng thực hiện chức năng điều

khiển, kiến tạo dịch vụ hoặc hệ thống liên kết báo hiệu.

Dịch vụ Video:

Đây là vấn đề được quan tâm và cân nhắc nhiều nhất khi quyết định đầu tư xây

dựng mạng bởi lẽ cần có một công nghệ và cơ sở hạ tầng mạng hiện đại cho dịch vụ

này, tuy nhiên đây là một trong ba dịch vụ cơ bản (thoại, video, truyền số liêụ) mà

nếu mạng MAN thế hệ mới cung cấp cả ba dịch vụ mày với chất lượng và tốc độ

cao sẽ có lợi thế cạnh tranh một cách tuyệt đối.

Dịch vụ kết nối truy cập Internet:

Đây là một trong những dịch vụ chủ yếu của mạng LAN thế hệ mới, nhu cầu kết

nối Internet đang tăng với tốc độ chóng mặt nhờ những dịch vụ như: trao đổi thông

tin, gửi nhận thư điện tử, truyền tệp, truy nhập điều khiển từ xa, giao dịch thương

mại điện tử, giải trí trên mạng, game online… Hiện nay dịch vụ này cung cấp qua

mạng PSTN hoặc ADSL tuy nhiên vẫn có sự hạn chế về băng thông (ngay cả mạng

ADSL cũng dựa vào mạng truyền dẫn SDH hiện có để truyền tải lưu lượng) dẫn đến

tốc độ và chất lượng truy cập không cao.

Dịch vụ kết nối thuê kênh riêng:



Dịch vụ thuê kênh riêng đang triển khai hiện nay được triển khai ở lớp vật lý

trên cơ sở công nghệ truyền dẫn/chuyển mạch TDM (sử dụng cơ chế ghép tách

kênh trong công nghệ SDH hoặc sử dụng các giao diện thuê bao số tốc độ thấp của

các hệ thống chuyển mạch kênh TDM). Phương thức cung cấp kênh thuê riêng nói

trên thực hiện cung cấp một tuyến kết nối vật lý riêng rẽ tới khách hàng từ đầu cuối

tới đầu cuối với băng thông cố định, điều này khiến cho hiệu suất sử dụng băng

thông giảm đồng thời giá thành thuê kênh cao trong khi không đáp ứng được nhu

cầu đối với các thuê bao có nhu cầu tốc độ kết nối cao.

Mạng MAN thế hệ mới sẽ cung cấp dịch vụ thuê kênh riêng với nhiều giao

diện, nhiều tốc độ, thời gian đáp ứng nhanh, giá thành hạ bằng cách sử dụng băng

thông một cách linh hoạt, nâng cao hiệu suất sử dụng. Dịch vụ thuê kênh riêng

trong mạng MAN thế hệ mới khắc phục hầu hết nhược điểm của phương thức cung

cấp cũ.

Dịch vụ kết nối mạng riêng ảo:

Hiện nay để kết nối, trao đổi thông tin giữa các trung tâm đầu não và các chi

nhánh của các cơ quan, tổ chức, doanh nghiệp, ngân hàng, kho bạc, cơ sở đào tạo…

thường phải thuê kênh riêng của các nhà cung cấp dịch vụ mạng với chi phí tương

đối cao. Để giải quyết vấn đề rất được quan tâm này mạng LAN thế hệ mới cung

cấp dịch vụ mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network), VPN cho phép các cơ

quan, tổ chức liên kết (ảo) các thực thể mạng LAN lại với nhau thành một mạng

thống nhất, quản lý một cách thống nhất về cấu trúc phân cấp mạng, cơ chế định

tuyến, cơ chế phân quyền truy nhập, chia sẻ tài nguyên mạng nội bộ, khả năng bảo

mật thông tin. Trong thực tế dịch vụ này đã được triển khai và phát triển rất nhanh

chóng.

Dịch vụ truy nhập cơ sở dữ liệu:

Sự phát triển rất nhanh của Internet, các cơ sở hạ tầng mạng truyền dữ liệu,

mạng của các cơ quan chính phủ, cơ sở đào tạo nghiên cứu, doanh nghiệp, ngân

hàng, kho bạc…cho phép các cơ quan chính phủ, các viện nghiên cứu cung cấp các

thông tin về chính trị, kinh tế, xã hội, pháp luật, thương mại thông qua các kho cơ

sở dữ liệu chia sẻ. Thông qua các công cụ tìm kiếm nội dung thông tin, các trình

duyệt Web hoặc các hạ tầng phát triển ứng dụng trao đổi thông tin khác như các hệ



quản trị cơ sở dữ liệu người sử dụng có thể tìm kiếm, truy nhập các cơ sở dữ liệu

dùng chung trên mạng phục vụ cho công việc hoặc nhu cầu cá nhân.

Dịch vụ lưu trữ dữ liệu:

Số liệu dạng điện tử của các cá nhân và các tổ chức không ngừng tăng lên một

cách nhanh chóng. Trong lĩnh vực tài chính, các tổ chức tín dụng, ngân hàng, các

công ty môi giới chứng khoán, ngành y tế, bảo hiểm, các cơ sở nghiên cứu khoa học

có một hệ thống dữ liệu khổng lồ, phân tán trong phạm vi địa lý rộng đòi hỏi phải

lưu trữ, cập nhật thường xuyên. Đặc biệt đối với công tác hành chính, quản lý nhà

nước có các số liệu rất đa dạng, phân tán và thường xuyên phải được cập nhật. Như

vậy việc lưu trữ, bảo vệ và khôi phục các dữ liệu trên đòi hỏi các trung tâm lưu trữ

dữ liệu điện tử.

Dịch vụ cho thuê cơ sở hạ tầng:

Các loại hình dịch vụ cho thuê cơ sở hạ tầng mạng bao gồm dịch vụ kết nối với

các nhà cung cấp dịch vụ mạng khác, các công ty phát triển dịch vụ giá trị gia

tăng… cung cấp các kết nối vật lý hay đảm bảo vận chuyển lưu lượng của các nhà

cung cấp dịch vụ mạng khác.

2.2.2. Đặc tính của các loai hình dịch vụ và cấp độ dịch vụ.

Nhà cung cấp dịch vụ cần phải quan tâm về các thuộc tính dịch vụ của lớp dịch

vụ được cung cấp bởi vì nó ảnh hưởng rất lớn đến hướng triển khai dịch vụ trên

mạng. Ví dụ, nếu mạng cần phải cung cấp các lớp dịch vụ có độ duy trì cao thì điều

này có nghĩa là mạng xây dựng cần phải tăng cường khả năng dự phòng các thiết bị

mạng, hướng kết nối, tài nguyên phục vụ cho việc cung cấp dịch vụ có nghĩa là tăng

chi phí đầu tư xây dựng mạng. Với các lớp dịch vụ cần quan tâm đến các chỉ tiêu về

trễ, tốc độ trao đổi thông tin đòi hỏi mạng cần có khả năng điều khiển lưu lượng

một cách linh hoạt, nghĩa là các cơ cấu, giao thức điều khiển lưu lượng nhằm đảm

bảo các chỉ tiêu QoS cho các dịch vụ cần phải được cung cấp trong các nút thiết bị

và hệ thống quản lý trên toàn mạng.

Xét về mặt tổng quan, nhà khai thác và cung cấp dịch vụ phải quan tâm đến

một số thuộc tính chủ yếu sau nhằm mục đích đánh giá một cách tốt nhất băng

thông cần thiết cho khách hàng, từ đó xác định được khả năng thực hiện của mạng

nhằm đảm bảo sự khả thi cao của mạng được xây dựng.



Các hình thái băng thông của dịch vụ:

Khi đã xác định được các loại hình dịch vụ cần cung cấp trong mạng, nhà cung

cấp cần phải lựa chọn các loại hình dịch vụ trên cơ sở xem xét đến các đặc tính dịch

vụ cần cung cấp thông qua các điều khoản, thoả thuận về cấp độ dịch vụ SLA. Các

điều khoản thoả thuận về cấp độ dịch vụ cho phép nhà cung cấp dịch vụ sắp xếp

phân loại tập các loại hình dịch vụ phù hợp với các ứng dụng cần cung cấp theo yêu

cầu của khách hàng, mỗi một giải pháp mạng dựa trên nền tảng các công nghệ được

lựa chọn nào đó sẽ cho phép xây dựng mạng cung cấp tập các dịch vụ tương ứng

với giải pháp công nghệ được lựa chọn, trong khi đó yêu cầu về loại hình dịch vụ

của khách hàng mang tính đặc thù không phụ thuộc vào công nghệ. Do đó, vấn đề

lựa chọn yêu cầu dịch vụ của khách hàng phù hợp với loại hình dịch vụ cụ thể với

những chỉ tiêu về SLA là rất quan trọng đối với nhà cung cấp dịch vụ. Nếu làm tốt

điều này thì sẽ đảm bảo khả năng tăng lợi nhuận trong việc cung cấp dịch vụ cho

khách hàng, đồng thời đặt được mục tiêu đảm bảo chất lượng dịch vụ theo khuôn

khổ các điều khoản SLA đối với khách hàng.

Hình thái băng thông chỉ ra một số đặc tính cơ bản nhất và thuộc về các đặc

tính của SLA. Thông thường, hình thái băng thông của dịch vụ được xác định bởi

thông tin về tốc độ trao đổi thông tin được thoả hiệp (CIR), thông tin về tốc độ đỉnh

được thoả hiệp (PIR). Ngoài ra hình thái băng thông của dịch vụ còn được thể hiện

bởi thuộc tính về giá trị bus cực đại (MBS) thể hiện tổng số lưu lượng cực đại mà

người sử dụng đươc phép truyền liên tục với tốc độ vượt qua tốc độ quy định bởi

CIR.

Hình thái băng thông theo cách thể hiện thông thường mà nhà khai thác mạng

cung cấp cho khách hàng là một tốc độ không đổi khi trao đổi dữ liệu, tuy vậy thực

tế cung cấp dịch vụ của nhà khai thác sẽ có hai hình thức cung cấp băng thông: hình

thức cung cấp băng thông cố định tại phân lớp 1 và hình thức cung cấp băng thông

thống kê tại phân lớp 2 và 3. Trên cơ sở sử dụng ghép kênh thống kê dịch vụ loại

hình cung cấp băng thông cố định là loại hình truyền thống, điển hình của loại này

là việc cung cấp các kết nối tới khách hàng trên cơ sở công nghệ chuyển mạch kênh

TDM hoặc công nghệ truyền dẫn SONET/SDH. Cung cấp băng thông cho khách

hàng theo loại hình này không cho phép nhà cung cấp phân lớp dịch vụ một cách



hoàn chỉnh và chi tiết bởi vì lưu lượng của tất cả các loại hình dịch vụ đều được đối

xử như nhau, không có sự ưu tiên phân biệt. Hình thái băng thông ở loại hình này

người ta chủ yếu quan tâm tới thuộc tính thông tin về tốc độ đỉnh PIR chứ không

quan tâm tới thuộc tính thông tin về tốc độ được thoả hiệp CIR. Hình thái băng

thông loại thứ hai là cung cấp băng thông thống kê, hình thái này cho phép nhà khai

thác sử dụng băng thông tổng, tài nguyên mạng hiệu quả hơn rất nhiều. Tuy vậy sử

dụng loại hình thái băng thông này cung cấp cho ngưòi sử dụng đòi hỏi nhà khai

thác và quản lý mạng phải triển khai những công nghệ thích hợp, cho phép thực

hiện chức năng quản lý lưu lượng tinh tế với những khả năng phân loại lưu lượng,

khả năng đóng khuôn lưu lượng, kĩ thuật định cơ bộ đệm… có đội ngũ cán bộ kỹ

thuật trình độ cao, am hiểu công nghệ mới.

Phân lớp dịch vụ:

Khái niệm về phân lớp dịch vụ được hiểu là nhóm các ứng dụng đòi hỏi có

chung một cách thức trao đổi thông tin giống nhau. Các lớp dịch vụ khác nhau yêu

cầu cách thức truyền tải thông tin khác nhau. Việc phân lớp dịch vụ cho phép nhà

cung cấp dịch vụ tạo các ứng dụng có thể (các dịch vụ cụ thể tới người sử dụng một

cách linh hoạt hơn thay vì việc cung cấp kết nối vật lý cố định tới người sử dụng).

Người sử dụng sẽ nhận được một hợp đồng về vận chuyển lưu lượng và chỉ quan

tâm tới danh sách liệt kê các dịch vụ với những thuộc tính SLA tương ứng thay vì

đơn thuần chỉ quan tâm đến băng thông mà nhà khai thác mạng đưa lại. Giữa nhà

cung cấp dịch vụ và người sử dụng ràng buộc với nhau về thuộc tính của SLA, của

các lớp dịch vụ được thoả thuận trong hợp đồng vận chuyển lưu lượng.

Nhà cung cấp dịch vụ khi thực hiện cung cấp dịch vụ cho người sử dụng sẽ phải

triển khai các phương án cấp dịch vụ theo các lớp dịch vụ khác nhau đã được xác

định theo mã số dịch vụ (như mã số dịch vụ DSCP trong công nghệ IP) và ghép nối

với các cấp dịch vụ tương ứng với công nghệ được triển khai. Ví dụ, nhà cung cấp

dịch vụ triển khai bốn lớp dịch vụ, mỗi một dịch vụ được đặc trưng bởi cặp giá trị

CIR/PIR về thuộc tính dịch vụ.

Phương thức phân cấp độ dịch vụ đem lại nhiều điểm thuận lợi cho khách hàng

cũng như nhà khai thác mạng. Nó cho phép khách hàng xem được chi tiết hơn về



phương thức truyền tải lưu lượng mà mình sử dụng, nhà khai thác sẽ có lợi nhiều

hơn về việc tăng tính hiệu quả, tối ưu sử dụng tài nguyên mạng.

2.2.3. Xu hướng công nghệ, giải pháp áp dụng cho mang đô thị thế hệ kế tiếp

Các mạng viễn thông, máy tính truyền thống hiện nay có đặc điểm chung là tồn

tại một cách riêng lẻ. Tương ứng với mỗi loại hình dịch vụ thông tin thì có ít nhất

một loại mạng viễn thông, máy tính riêng để phục vụ dịch vụ đó. Hay nói cách

khác, các dịch vụ viễn thông, máy tính khác nhau cần đến các hệ thống mạng khác

nhau. Chẳng hạn như với thoại là mạng PSTN truyền thống, dựa trên nền chuyển

mạch kênh, với dữ liệu là mạng truyền số liệu theo X25, X21, mạng truy nhập trên

nền chuyển mạch gói IP… Các mạng này hoạt động hoàn toàn tách biệt nhau, và do

đó hình thức quản lý cũng hoàn toàn riêng biệt nhau. Chính vì vậy mà các nhà cung

cấp dịch vụ phải đồng thời vận hành quản lý cùng lúc rất nhiều mạng viễn thông

khác nhau. Hình thức quản lý phân tán này trở nên khá phức tạp một cách không

cần thiết. Bên cạnh đó, việc tồn tại cùng lúc song song nhiều mạng sẽ tạo nên sự

trùng lặp đan xen nhau giữa các mạng.

Với các hệ thống truyền thống, việc thực hiện đa dịch vụ là rất khó khăn và phải

đồng thời triển khai các hệ thống khác nhau cùng lúc tại cùng một thời điểm. Và để

tiến sâu hơn trong việc cung cấp đa dịch vụ theo nhu cầu của hiện tại và tương lai là

điều không thể thực hiện được. Các hệ thống viễn thông truyền thống chưa có được

tính năng mở cho môi trường multi-vendor, chẳng hạn như chưa có được các giao

diện lập trình mở (API) hay chưa thể làm việc trong môi trường đa giao thức. Đây

là một nhược điểm rất lớn gây không ít khó khăn cho nhà vận hành mạng.

Trong mạng chuyển mạch kênh, những kênh lưu lượng được thiết lập giữa

những người sử dụng sau khi một số được quay và kênh này được duy trì cho cuộc

gọi đó đến khi một người dùng nào đó giải phóng cuộc gọi. Đây là dịch vụ thiết lập

kết nối trước khi truyền dữ liệu (connection oriented) cung cấp cho những người sử

dụng với đảm bảo là lưu lượng thoại sẽ không bị đứt quãng, tuy nhiên, do kênh bị

chiếm dụng ngay cả khi không có dữ liệu hữu ích vô hình chung gây ra sự lãng phí

rất lớn. Mặc dù vậy, đây là mạng được thiết kế tối ưu cho dịch vụ thoại cơ bản.

Vấn đề đặt ra khi nổi bật lên nhu cầu truyền dữ liệu trên mạng chuyển mạch

kênh. Khi hầu hết lưu lượng dữ liệu được truyền trong những khoảng ngắn (so với



thoại), quá trình truyền vẫn gắn với việc thiết lập kênh và giữ cho chúng luôn mở

trong suốt quá trình truyền chứng tỏ không hiệu quả và tốn chi phí. Đây là một điều

bất lợi khi mà hầu hết những người dùng chỉ muốn trả chi phí cho dữ liệu truyền

chứ không phải khoảng thời gian mà kênh truyền mở. Khi lưu lượng truyền dữ liệu

bắt đầu bằng và vượt quá lưu lượng thoại trên mạng viễn thông, sẽ kinh tế hơn nếu

chúng ta cũng truyền thoại trên mạng chuyển mạch gói. Sự hội tụ này sẽ giúp giảm

chi phí hoạt động và bảo dưỡng những mạng riêng rẽ. Tuy nhiên cũng có nhiều vấn

đề gắn với việc duy trì chuyển mạch kênh là những mức độ dịch vụ có thể cung cấp

thời gian thực trên mạng chuyển mạch gói, vì trên mạng chuyển mạch gói không

phải lúc nào cũng đủ dung lượng để duy trì khả năng truyền dữ liệu đáp ứng thời

gian thực. Trong mạng chuyển mạch gói có thể xảy ra một số trường hợp như: gói

dữ liệu bị mất, trễ, nghẽn mạch, những trường hợp này không được mong muốn

trong qua trình truyền thoại.

Hình 2.2. Các giao thức sử dụng trong MAN hiện tại

Như vậy các nhược điểm chính của các giao thức mạng hiện nay đang sử dụng

trong mạng MAN là:

Mỗi giao thức cần một cơ sở hạ tầng mạng riêng biệt.

Không linh hoạt trong sử dụng và quản lý băng thông, chất lượng dịch vụ do

vậy không thể cung cấp được các dịch vụ dưới dạng SLA.

Hạn chế trong khả năng cung cấp băng thông rộng cho một thuê bao dẫn đến

chi phí cao.



Xu hướng phát triển của mạng thế hệ kế tiếp là từng bước thay thế hoặc

chuyển lưu lượng mạng sử dụng công nghệ TDM sang mạng sử dụng công nghệ

chuyển mạch gói, xây dựng cơ sở hạ tầng mạng với mục tiêu hội tụ các loại hình

dịch vụ dữ liệu, tiếng nói, truyền hình trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng, cung cấp

các dịch vụ băng thông rộng dưới dạng thoả thuận về cấp độ dịch vụ.

Các công nghệ sử dụng trong mạng MAN thế hệ kế tiếp phải khắc phục được các

nhược điểm của công nghệ mạng hiện nay và đáp ứng được các mục tiêu đề ra ở trên.

Hiện nay các công nghệ đang rất được quan tâm ở lớp 3 là công nghệ sử dụng giao

thức định tuyến Internet (IP- Internet Protocol) và công nghệ chuyển mạch nhãn đa

giao thức (MPLS- Multiprotocol Label Switching). Các công nghệ ở lớp 1 và 2 là

công nghệ GbE (Gigabit Ethernet), công nghệ Ring gói phục hồi RPR (Resilient

Packet Ring), công nghệ SDH thế hệ kế tiếp NG-SDH (Next Generation SDH).

Việc nghiên cứu chi tiết về các công nghệ trên sẽ được trình bày ở chương tiếp

theo.

2.2.4. Hiện trang và cấu trúc cơ sở ha tầng viễn thông hiện có

Hiện tại hầu hết mạng viễn thông sử dụng công nghệ chuyển mạch kênh TDM.

VNPT mới chỉ sử dụng công nghệ chuyển mạch gói ở lớp mạng lõi đường trục (các

tổng đài đường trục sử dụng công nghệ IP, MPLS, Softswitch của Juniper) còn lại

để cung cấp các dịch vụ mạng như Internet, frame relay, ADSL… đều phải đầu tư

cơ sở hạ tầng các mạng riêng lẻ tương ứng. Yêu cầu bắt buộc khi xây dựng mạng

MAN thế hệ kế tiếp là phải tận dụng được cơ sở hạ tầng mạng sẵn có trong thời

gian quá độ. Công nghệ được lựa chọn phải có tính mở, vừa tương thích với cơ sở

hạ tầng mạng sẵn có vừa có khả năng mở rộng trong tương lai nhằm tiết kiệm chi

phí và đem lại hiệu quả cao.



Chương 3

MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG CHO MẠNG ĐÔ THỊ

THẾ HỆ KẾ TIẾP

3.1. Kiến trúc mang, các lớp mang và các công nghệ ứng dụng

Mạng MAN thế hệ kế tiếp có cấu trúc phân lớp:

Hình 3.1. Cấu trúc phân lơp của mạng MAN thế hệ kế tiếp

Chức năng các lớp trong mạng MAN thế hệ kế tiếp:

- Lớp truy nhập: kết nối giữa mạng MAN thế hệ kế tiếp và các thiết bị đầu

cuối thuê bao hoặc các mạng truyền thống khác.

- Lớp truyền tải: định tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp gói tin giữa các

phần tử mạng.

- Lớp điều khiển có chức năng:

+ Điều khiển kết nối và báo hiệu cuộc gọi

+ Điều khiển lưu lượng và chất lượng dịch vụ

+ Điều khiển hoạt động của các phần tử mạng

- Lớp ứng dụng/dịch vụ: điều phối, cung cấp dịch vụ và ứng dụng.

- Lớp quản lý mạng: có chức năng quản lý mạng theo mô hình TMN.

+ Quản lý kinh doanh, chăm sóc khách hàng

+ Quản lý kết nối, tính cước

+ Quản lý tài nguyên và chất lượng mạng

+ Quản lý phần tử mạng


Líp ®iÒu khiển

(Conrol)

Líp

qu

¶n

lý

(Man

agem

ent)

Líp truyÒn t¶i (Transport)

Líp truy nhËp (Access)

Líp øng dông/dÞch vô(Application/Service)


Các công nghệ tương ứng với các lớp trong kiến trúc phân lớp của mạng

MAN thế hệ kế tiếp.

Hình 3.2. Các công nghệ ứng dụng trong lơp truyền tải của mạng MAN

Lớp truyền tải của mạng MAN thế hệ kế tiếp bao gồm các phân lớp 1, 2, 3 trong

kiến trúc phân lớp ở trên. Tại phân lớp 3 các công nghệ ứng dụng là IP, MPLS và

hiện nay đang xây dựng GMPLS, phân lớp 2 các công nghệ ứng dụng là RPR,

Gigabit Ethernet, phân lớp 1 các công nghệ ứng dụng là NG-SDH, DWDM. Sau

đây ta sẽ xem xét và đánh giá các công nghệ này.

3.2. Các công nghệ ứng dụng phân lớp 3

3.2.1. Công nghệ IP

Đây là công nghệ đã rất phổ biến hiện nay do vậy trong đồ án này chỉ nêu một

số kiến thức cơ bản, ưu nhược điểm chính của công nghệ.

IP là thành phần chính của kiến trúc của mạng Internet. Trong kiến trúc này, IP

đóng vai trò lớp 3. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định

tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói tin IP gồm địa chỉ của

bên nhận; địa chỉ là một số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cho

việc chuyển gói tin tới đích.

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 (như trong BGP) 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 bảng định tuyến (routing table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi

gói tin tới hướng đích.

Dựa trên các bảng định tuyến, cơ cấu định tuyến chuyển mạch các gói IP hướng

tới đích. Phương thức định tuyến truyền thống là theo từng chặng một, ở cách này,

mỗi nút mạng tính toán bảng định tuyến một cách độc lập. Phương thức này, do vậy

yêu cầu kết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với

nhau. Sự không thống nhất của kết quả sẽ dẫn tới việc chuyển gói tin sai hướng,

điều này đồng nghĩa với việc mất gói tin.

Kiểu định tuyến theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, với phương

thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ mà đi qua cùng một nút thì

chúng sẽ được truyền qua cùng một tuyến tới điểm đích. Điều này khiến mạng

không thể thực hiện một số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo loại dịch

vụ…

Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ

tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng. Giao thức định tuyến động cho phép

mạng phản ứng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự thay

đổi về topo mạng thông qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối. Với các

phương thức như CIDR (Classless Interdomain Routing), kích thước của bảng định

tuyến được duy trì ở mức chấp nhận được, và do việc tính toán định tuyến đều do

các nút tự thực hiện, mạng có thể được mở rộng mà không cần thực hiện bất kỳ một

thay đổi nào.

Tóm lại, IP là một giao thức có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao. Tuy nhiên,

việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến theo từng

chặng. Ngoài ra, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ mà chỉ với sự “cố gắng

tối đa”.

3.2.2. Công nghệ MPLS

Chuyển mạch nhãn đa giao thức (Multiple-Protocol Label Switching - MPLS) là

công nghệ định tuyến/chuyển tiếp mới nhất cho mạng đường trục Internet, mang lại

một giải pháp tích hợp thông suốt việc điều khiển định tuyến lưu lượng IP với sự

đơn giản của chuyển mạch lớp 2. Trong các mạng định tuyến truyền thống, các gói

IP di chuyển qua một loạt các router thông qua cơ chế định tuyến theo từng chặng



(hop-by-hop) có hiệu quả thấp, thời gian định tuyến chậm. MPLS ban đầu được

phát triển để cải thiện tốc độ chuyển tiếp gói của router. Nền tảng của MPLS là phát

sinh ra các nhãn có chiều dài cố định và ngắn gọn thể hiện địa chỉ mạng lớp 3 của

một gói. Tất cả các quyết định chuyển mạch hay chuyển tiếp trên gói dựa trên các

nhãn này.

MPLS thay thế định tuyến gói bằng chuyển mạch gói. Nó dựa trên thực tế quá

trình định tuyến gọi phải thực hiện hai việc là phân tích mào đầu và lựa chọn bước

tiếp theo. Chức năng đầu sẽ chia tập hợp các gói có phần mào đầu tương đồng vào

các lớp chuyển tiếp tương đương (FEC – Forwarding Equivalence Classes). Chức

năng sau sẽ ghép nối mỗi FEC và bước chuyển tiếp. MPLS thêm vào gói IP một

nhãn ở router đầu vào. Nhãn trong MPLS là một số có độ dài cố định và không phụ

thuộc vào lớp mạng. Nhờ đó bộ chuyển mạch/router thực hiện chuyển tiếp trực tiếp

nhanh chóng gói đến đích. Tại router/chuyển mạch đầu ra nhãn đó được gỡ bỏ.

MPLS sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin

mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP. Nó tách chức năng của IP

router ra làm hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều

khiển. Phần chức năng chuyển gói tin, với nhiệm vụ chuyển gói tin giữa các IP

router, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như của ATM. Kỹ thuật hoán đổi

nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của một gói tin trong một bảng các nhãn để xác

định tuyến của gói và nhãn mới của nó. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử

lý gói tin theo kiểu thông thường, và do vậy cải thiện khả năng của thiết bị. Phần

chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với

nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR, và thủ tục gán nhãn để chuyển thông

tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc chuyển mạch.

MPLS là một công nghệ đã được chuẩn hoá, các giao thức tương tác đảm bảo

tính tương thích giữa các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau. Các thiết bị mạng

đều đã được thương mại hóa, cho nên giá thành hệ thống tương đối thấp.

MPLS hỗ trợ nhiều cấu hình mạng: MPLS hỗ trợ bất cứ cấu hình mạng (Ring,

Star, Mix) cho phép sử dụng các giao diện GE, POS, 10 GB quang, có khả năng

thiết lập các đường kết nối riêng giữa hai nút bất kỳ với nhiều tốc độ khác nhau



không đòi hỏi cùng tốc độ trên các tuyến tạo khả năng cấu hình mạng mềm dẻo,

linh hoạt.

MPLS là một trong những công nghệ tiên tiến nhất có nhiều lợi điểm trong đó

phải kể đến một số tính năng quan trọng như Traffic Engineering, MPLS- VPN,

OAM, Billing, Accounting, khả năng phục hồi mạng khi có lỗi (< 50 ms), v.v… Nó

đặc biệt thích hợp cho việc triển khai các mạng truyền số liệu chuyên dùng và mạng

nội đô.

Tóm lại MPLS đã kết hợp được khả năng chuyển mạch tốc độ cao của ATM và

tính thông minh, linh hoạt của IP.

Hình 3.3. Sự hội tụ của MPLS

Gói tin chuyển đến lớp MPLS sẽ được gắn một nhãn nhằm phân loại thông

tin vận chuyển là thoại/video/số liệu để các gói tin sẽ được xử lý ưu tiên khác nhau.

Hình 3.4. Cấu trúc khung của MPLS

Phần mào đầu MPLS (label shim) có thể gồm một hoặc nhiều nhãn, mỗi nhãn

gồm bốn trường:

- Label (20 bit): nội dung nhãn.

- Exp (3 bit): cấp độ dịch vụ, cung cấp tối đa 8 cấp độ dịch vụ khác nhau,

tuy nhiên hiện tại mới chỉ dùng 3 cấp độ: cố gắng tối đa (best effort),

nhiệm vụ tới hạn (mission critical) và thời gian thực (real time).


ChuyÓn m¹ch kªnh

MPLSIP ATM

ChuyÓn m¹ch gãi

§Þnh tuyÕn gãi tin Ho¸n ®æi nh·n


- S (1 bit): cờ đánh dấu kết thúc nhãn nếu S=1.

- TTL (8 bit): thời gian tồn tại của gói tin.

- Mạng MPLS gồm hai phần: biên và lõi với chức năng riêng biệt:

- Lõi: Chuyển mạch nhãn và chuyền gói.

- Biên: Xử lý gói, dán nhãn và định tuyến

Hình 3.5. Topo mạng

MPLS gồm bộ định tuyến biên LER (Laber Edge Router) được tích hợp các

giao thức định tuyến và bộ định tuyến lõi LSR (Laber Switch Router) thực hiện

chức năng chuyển mạch nhãn gói tin.


LSR

LSR

LSR

LER

Site A-3

Site A-1

Site B2

Site B1

LER

LER

Site A-2

CE–A1

CE–B1

CE–A3

CE–A2

CE–B2

LSR

Site B3

CE–B3CE–C1Site C1

Site C2CE–C2

Static Routes

OSPF Routing

E-BGP

RIP


Hình 3.6. Nhiệm vụ của các node mạng MPLS

Nhãn ngoài cùng của gói tin MPLS sẽ được LSR phân tích để chọn một

trong ba tác vụ sau: Tráo đổi hay thay nhãn mới (swap); Lấy nhãn ra (pop); Thêm

nhãn vào (push).

Tác vụ push sẽ cộng thêm nhãn vào phía trước của chồng nhãn

(encapsulating) một phân cấp mới được tạo ra cho phép gói tin MPLS được

định tuyến theo cơ chế phân cấp (hierarchical routing).

Tác vụ pop sẽ tách nhãn ngoài cùng khỏi gói tin (decapsulating). Trường hợp

nhãn cuối cùng trên chồng nhãn được bóc thì gói tin sẽ rời khỏi tuyến ngầm MPLS.

Cơ sở sữ liệu nhãn được cập nhật tại mỗi phần tử mạng sẽ quyết định tác vụ

nào được thực hiện trên cơ sở nội dung của nhãn.



Hình 3.7. Cơ chế chuyển gói tin

Cơ chế thiết lập LSP sử dụng giao thức LDP

Mục đích: trao đổi thông tin liên kết nhãn cho các FEC giữa các phần tử mạng

MPLS. Nguyên tắc thực hiện: dựa trên giao thức định tuyến có sẵn hoặc giao thức

phân phối nhãn chuyên dụng LDP (Label Distribution Protocol) theo nguyên tắc

ngang hàng (peers) và song hướng (bi-directional).

Hình 3.8. Cơ chế cấp phát nhãn

Phần tử mạng có yêu cầu cấp nhãn cho FEC (đích đến) nào đó sẽ gửi bản tin

yêu cầu nhãn đến phần tử mạng kế cận. Phần tử mạng kế cận cấp phát giá trị ở

trường “Label IN” cho phần tử mạng trước. Phần tử mạng trước cập nhật giá trị

nhãn vào trường Label OUT ứng với đích đến tương ứng.



Hình 3.9. Cơ chế cập nhật nhãn

LSP tạo mối liên kết nhãn vào và ra giữa các phần tử mạng để tạo tuyến

chuyển tải lưu lượng thông suốt từ nguồn đến đích.

Hình 3.10. Cơ chế tạo tuyến lưu lượng thông suốt

Cơ chế thiết lập LSP sử dụng giao thức RSVP.

Khi một node mạng cần gửi thông tin, nó sử dụng giao thức RSPV để gửi đi bản

tin yêu cầu thiết lập đường tới node mạng đích, mạng đích sẽ đáp trả bản tin nếu tất

cả các node mạng trên đường đi của bản tin đáp ứng được các yêu cầu về băng



thông, cấp độ dịch vụ. Như vậy một LSP đã được thiết lập và tất cả các node mạng

trên LSP đều biết được nội dung và yêu cầu của bản tin.

Nhận xét về MPLS

Có thể tóm tắt những ưu nhược điểm của MPLS trong một số nội dung chính

sau:

Ưu điểm của MPLS là:

- Kiến trúc đơn giản, tốc độ xử lý nhanh, giải quyết được vấn đề độ phức

tạp và khả năng mở rộng mạng. Thích ứng với hầu hết các giao thức lớp 2

hiện nay như: ATM, Frame Relay, PPP, HDLC, RPR, Ethernet... do vậy

khi đầu tư mạng MPLS vẫn tận dụng được cơ sở hạ tầng mạng hiện có.

- So với ATM, MPLS không cần đến các giao thức điều khiển báo hiệu hay

chuyển mạch tế bào phức tạp, kích thước gói MPLS lớn hơn nhiều so với

tế bào ATM nên giảm đáng kể mào đầu. Mặc khác, MPLS duy trì được

chức năng kiểm soát lưu lượng và điều khiển ngoài băng như ATM.

- Ưu điểm của MPLS so với IP là khả năng điều khiển lưu lượng và hỗ trợ

kiểm soát chất lượng dịch vụ (cao hơn DiffServ, thấp hơn ATM) nhờ việc

tạo đường ảo trước khi truyền và phân cấp dịch vụ dựa vào trường Exp

trong mào đầu khung MPLS. MPLS có thể cung cấp các dịch vụ với các

cấp độ chất lượng thoả thuận từ cố gắng tối đa cho đến dịch vụ thời gian

thực .

Như vậy công nghệ MPLS đáp ứng được tất cả yêu cầu đề ra cho một mạng

MAN thế hệ kế tiếp: cung cấp tất cả các dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng, có

khả năng tận dụng cơ sở hạ tầng mạng hiện tại khi đầu tư mới, cung cấp được các

hợp đồng thoả thuận về cấp độ dịch vụ, cung cấp dịch vụ với băng thông rộng, tốc

độ cao. Do đó MPLS được lựa chọn cho mạng MAN thế hệ kế tiếp.

Nhược điểm của MPLS:

- Hỗ trợ đa giao thức sẽ dẫn đến các vấn đề phức tạp trong kết nối.

- Khó thực hiện hỗ trợ QoS xuyên suốt.

- Việc hợp nhất các kênh ảo đang còn tiếp tục nghiên cứu. Giải quyết việc chèn tế

bào sẽ chiếm nhiều tài nguyên bộ đệm hơn.



3.2.3. Công nghệ G-MPLS

Với sự bùng nổ nhu cầu lưu lượng trong những năm gần đây, mạng quang

được xem là giải pháp hữu hiệu để đáp ứng nhu cầu. Các hệ thống SDH, WDM và

các thiết bị đấu nối chéo OXC cũng phát triển mạnh mẽ nhằm tăng dung lượng và

phạm vi mạng. Mảng điều khiển quang được thiết kế nhằm đơn giản hóa, tăng tính

đáp ứng và mềm dẻo trong việc cung cấp các phương tiện trong mạng quang. MPLS

đã trở thành mô hình định tuyến mới cho mạng IP. G-MPLS là sự mở rộng của

MPLS nhằm hướng tới mảng điều khiển quang cho mạng quang.

G-MPLS mở rộng khả năng định tuyến lớp số liệu đến mạng quang, cho

phép mạng truyền tải và mạng số liệu hoạt động như một mạng đồng nhất.

G-MPLS cũng hứa hẹn sẽ mạng lại chất lượng dịch vụ tốt hơn và thiết kế lưu

lượng trên Internet, một xu hướng hiện tại và cũng là mục tiêu chính của bất cứ nhà

cung cấp dịch vụ nào.

Sự phát triển MPLS thành G-MPLS đã mở rộng giao thức báo hiệu (RSVP-

TE, CR-LDP) và giao thức định tuyến (OSPF-TE. IS-IS-TE). Các mở rộng này gồm

các đặc tính mạng quang và TDM/SONET. Giao thức quản lý tuyến là một giao

thức mới để quản lý và bảo dưỡng trường điều khiển và mặt số liệu giữa hai nút lân

cận. LMP là giáo thức dựa trên IP bao gồm cả các mở rộng đối với RSVP-TE và

CR-LDP.

G-MPLS được mở rộng từ MPLS, tuy nhiên trong khi MPLS hoạt động

trong mảng số liệu thì G-MPLS được ứng dụng trong mảng điều khiển, thực hiện

quản lý kết nối cho mảng số liệu gồm cả chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh (như

TDM, chuyển mạch bước sóng và chuyển mạch sợi).

G-MPLS mạng lại hiệu nhiều lợi ích nổi bật, thể hiện cụ thể trong các vấn đề

sau:

- Thiết kế lưu lượng qua lớp.

- Tích hợp bảo việc khôi phục và bảo vệ.

- Cung cấp dịch vụ nhanh chóng.

- Tăng lợi nhuận.



Bên cạnh những ưu điểm vượt trội của G-MPLS mang lại so với các phương

thức điều khiển hiện tại, nó cũng bộc lộ mệt số vấn đề cần được bổ sung như: An

toàn bảo mật trong mạng, phối hợp hoạt động giữa các mạng.


3.3.1. Công nghệ RPR

Tổng quan về RPR

RPR (Resilient Packet Ring) hay IEEE 802.17, giao thức lớp MAC đang được

chuẩn hóa bởi IEEE, là giải pháp cho vấn đề bùng nổ nhu cầu kết nối tốc độ cao và

chi phí thấp trong khu vực thành phố. Bằng cách ghép thống kê gói IP truyền trên

hạ tầng vòng sợi quang, có thể khai thác hiệu quả dạng vòng quang và tận dụng ưu

điểm truyền gói như Ethernet. Khi có lỗi node hay liên kết xảy ra trên vòng sợi

quang, RPR thực hiện chuyển mạch bảo vệ thông minh để đổi hướng lưu lượng đi

xa khỏi nơi bị lỗi với độ tin cậy đạt tới thời gian nhỏ hơn 50ms.

RPR sử dụng vòng song hướng gồm hai sợi quang truyền ngược nhau, cả hai

vòng đồng thời được sử dụng để truyền gói dữ liệu và điều khiển. RPR cho phép

nhà cung cấp dịch vụ giảm chi phí thiết bị phần cứng cũng như thời gian và chi phí

của việc giám sát mạng. Trong RPR không có khái niệm khe thời gian, toàn bộ băng

thông được ấn định cho lưu lượng, RPR ghép thống kê và phân phối công bằng

băng thông cho các node trên vòng để tránh tắc nghẽn có thể mang lại lợi ích hơn

nhiều so với vòng SDH/SONET dựa trên ghép kênh phân chia theo thời gian.

RPR là giao thức lớp MAC vận hành ở lớp 2 của mô hình OSI, nó không nhận

biết lớp 1 nên độc lập với truyền dẫn nên có thể làm việc với WDM, SDH hay

truyền dẫn dựa trên Ethernet (sử dụng GBIC – Gigabit Interface Converter). Ngoài

ra, RPR đi từ thiết bị đa lớp đến dịch vụ mạng thông minh lớp 3 như MPLS. MPLS

kết hợp thiết bị biên mạng IP lớp 3 với thiết bị lớp 2 như ATM, Frame Relay. Sự

kết hợp độ tin cậy và khả năng phục hồi của RPR với ưu điểm quản lý lưu lượng và

khả năng mở rộng của MPLS VPN và MPLS TE được xem là giải pháp xây dựng

MAN trên thế giới hiện nay.



Một số kĩ thuật trong RPR

Spatial reuse:

Đây là một trong những đặc trưng quan trọng của giao thức RPR, dùng lại

không gian cho phép tăng cường lưu lượng hoạt động trên Ring, nâng cao hiệu quả

mạng. Điều này thực hiện được bằng cách chỉ cho phép node mạng nguồn chuyển

lưu lượng tới node mạng đích trên đoạn mạng giữa hai node, các node mạng và

đoạn mạng khác trên Ring vẫn hoạt động bình thường.

Hình 3.11. Cơ chế Spatial Reuse

Hình trên cho thấy cơ chế dùng lại không gian, trong Ring FDDI, Token Ring

lưu lượng gửi từ S1 tới S3 sẽ chạy vòng quanh trên toàn Ring, tương tự như vậy đối

với lưu lượng từ S3 tới S4. Nhưng trong mạng RPR, lưu lượng gửi từ S1 tới S3 sẽ

chỉ chạy trên đoạn mạng từ Si-S2-S3, tương tự như vậy đối với lưu lượng từ S3 tới

S4. Như vậy băng thông đã được sử dụng rất hiệu quả, những phân tích lưu lượng

mạng MAN gần đây cho thấy có tới 80% lưu lượng lưu lại trên mạng, kỹ thuật dùng

lại không gian đem lại những lợi ích rất to lớn.



Cân bằng lưu lượng

Kỹ thuật này nhằm gia tăng băng thông của một node mạng, nâng cao hiệu quả

mạng, thực hiện bằng cách cân bằng lưu lượng node nguồn tới node đích trên cả hai

hướng mà không cần cùng tốc độ.

Hình 3.12. Cơ chế cân bằng lưu lượng

Fairness

Đây là cơ chế quan trọng trong RPR, dùng điều khiển lưu lượng.

Hình 3.13. Cơ chế Fairness trong RPR Ring



Hình trên mô tả cơ chế Fairness: ban đầu tất cả các node đều truyền với tốc độ

cao nhất, tại một thời điểm node 1 bị nghẽn do vậy cần các node mạng khác giảm

tốc độ truyền, lúc này thuật toán Fairness được sử dụng làm cho các node 4,5,6

giảm tốc độ truyền xuống phù hợp trong khi hai node 2,3 không liên quan gì đến sự

cố này vẫn tiếp tục truyền với tốc độ cao nhất.

- Bảo vệ và phục hồi lưu lượng

Đây là cơ chế nổi bật của RPR cho phép bảo vệ và phục hồi lưu lượng tự động

khi cáp đứt. Có hai cơ chế bảo vệ là Wrap và Steer.

Hình 3.14. Cơ chế Wrap và Steer

Hình trên cho thấy lưu lượng gửi từ S2 tới S4, khi lưu lượng tới S3 mới phát

hiện đứt cáp do vậy lưu lượng sẽ vòng trở lại, đó là Wrap. Còn trong trường hợp khi



phát hiện lỗi trước khi truyền thì lưu lượng sẽ được truyền theo hướng ngược lại

ngay, đó là Steer.

- Cấu trúc khung và hoạt động của RPR

Hình 3.15. Cấu trúc khung của RPR

DA: độ dài 1-6 byte chỉ địa chỉ MAC node mạng đích, nó không đổi khi

truyền trên mạng. Điều đó khác với công nghệ Ethernet, nơi mà địa chỉ MAC thay

đổi khi qua mỗi thiết bị lớp 2.

SA: độ dài 1-6 byte chỉ địa chỉ MAC nguồn, nó không đổi khi truyền trên

mạng. Điều đó khác với công nghệ Ethernet, nơi mà địa chỉ MAC nguồn thay đổi

khi qua mỗi thiết bị lớp 2.

Payload type: độ dài 2 byte chỉ dạng khung được đóng trong trường Payload

là IP, IPX, MPLS, VLAM, MPEG, TDM CES, ATM hay Ethernet. Hai dạng

payload mới được bổ sung là TDM frames và MPEG, việc đóng gói trực tiếp các

khung trên vào khung RPR mà không cần phải đóng gói trước qua ATM cell,

Ethernet frames hay IP packets sẽ tiết kiệm mào đầu gói và tăng tính hiệu quả của

dịch vụ.

CoS (Class of Service): Độ dài 3 bit chỉ lớp dịch vụ cung cấp, định nghĩa tới

8 lớp dịch vụ bao gồm: hướng giải quyết (expedited forwarding), 6 cấp hướng đảm

bảo AF1-AF6 (assured forwarding) và cố gắng tối đa (best effort). Số lớp dịch vụ

này cũng tương ứng với số lớp dịch vụ của IP DiffServ, VLAN CoS và MPLS CoS,



điều đó cho phép quản lý chất lượng dịch vụ xuyên suốt đầu cuối tới đầu cuối (end-

to-end).

E (Extension bit): bit mở rộng dành cho tương lai.

TTL: độ dài 1 byte quy định thời gian tồn tại của khung tin, cứ qua một

node mạng thì TTL giảm đi 1 đơn vị, nhằm tránh khung tin lặp vòng khi node

nguồn và node đích rời khỏi mạng khi gói tin đã được gửi đi.

Flow ID: độ dài 20 bit định dạng luồng, sắp xếp các kết nối ảo từ đầu vào

đến đầu ra của Ring RPR. Nó cho phép cung cấp dịch vụ hướng kết nối như TDM

hay Leased lines qua mạng chuyển mạch gói. Nó cho phép cung cấp các hợp đồng

thoả thuận cấp độ dịch vụ có khả năng đo đạc, kiểm tra và tính cước. Như vậy công

nghệ RPR cho phép cung cấp các dịch vụ thoả thuận cấp độ dịch vụ cho các công

nghệ lớp trên như IP, MPLS.

Header error check: độ dài 2 byte chỉ kiểm tra lỗi trong header mà không

quan tâm đến lỗi trong Payload. Trong mạng Ethernet, bất kì một gói nào bị lỗi

cũng bị loại ngay, tuy nhiên trong mạng RPR phần Payload có thể chứa khung tiếng

nói TDM, một lỗi trong khung TDM không phải là quá quan trọng trong khi nếu bỏ

khung TDM sẽ gây ra vấn đề lớn với kênh. Việc có thêm trường HEC cho phép

RPR xác định lỗi trong phần mào đầu, nếu có lỗi thì việc xử lý khung sẽ tuỳ thuộc

vào Payload type.

Payload: độ dài 1.500 đến 10.000 byte chứa dữ liệu người dùng chẳng hạn

như: IP,IPX, MPEG, TDM hay các loại khác.

CRC: độ dài 4 byte chỉ trường kiểm tra lỗi, khác với Ethernet trường này chỉ

kiểm tra lỗi trong Payload.

Khi node mạng RPR nhận khung tin nó sẽ có 3 phương thức xử lý:

- Nó extracts khung tên nếu địa chỉ MAC đích trùng với địa chỉ của nó và

nhận dạng vòng phù hợp.

- Nó drop khung tin nếu thời gian sống của khung tin TTL hết hoặc địa chỉ

MAC nguồn và nhận dạng vòng trùng với MAC nguồn và vòng của nó.

- Các trường hợp còn lại nó forward khung tin lại Ring, sau khi quyết định

forward khung tin lại Ring khung tin sẽ được gửi vào hàng đợi. Nếu khung

tin có quyền ưu tiên cao nó sẽ được xếp vào hàng sơ cấp PTQ (primary



transit queue), nếu quyền ưu tiên thấp nó sẽ được xếp vào hàng thứ cấp STQ

(secondary transit queue).

Ứng dụng RPR

Mang hoàn toàn RPR:

Hình 3.16. Mạng hoàn toàn RPR

Mạng RPR, MPLS/SONET, DWDM:

Hình 3.17. Mạng RPR, MPLS over SONET, DWDM



3.3.2. Công nghệ 10 Gigabit Ethernet

Các tiêu chuẩn 10 Gigaibit Ethernet

Theo mô hình liên kết các hệ thống mở của tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (OSI),

Ethernet là giao thức lớp 2. 10 Gigabit Etherner sử dụng giao thức điều khiển truy

nhập đường Ethernet IEEE 802.3, tiêu chuẩn này sẽ định dạng cấu trúc khung, tốc

độ và khoảng cách truyền tương ứng.

Trong thiết bị hỗ trợ công nghệ Ethernet lớp vật lý (PHY) kết nối giữa phương

tiện truyền dẫn (Cáp quang hoặc cáp đồng) với lớp MAC (tương ứng lớp 2). Kiến

trúc Ethernet chia PHY thành PMD và PCS, ví dụ như truyền dẫn quang là PMD,

PCS bao gồm các chức năng mã hoá, ghép kênh và xếp hàng.

Chuẩn 802.3ae đặc biệt định nghĩa hai dạng PHY: LAN PHY và WAN PHY.

Hình 3.18. Cấu trúc LAN và WAN PHY

Giao diện chip

Sự thay đổi của 10 Gigabit Ethernet Task Force là giao diện XAUI. XAUI được

thiết kế như một giao diện mở (một ví dụ là giao diện XGMII), XGMII là giao diện



mở rộng tới 74 tín hiệu (32bit đường dữ liệu), có thể sử dụng để đính kèm Ethernet

MAC vào lớp vật lý PHY, đây là giao diện mở giữa MAC và PCS.

Hình 3.19. Chức năng XAUI như là giao diện mở giữa MAC và PCS

XAUI có mức công suất thấp, bus chuỗi tự đóng được phát triển từ Gigabit

Ethernet 1000BASE-X PHY. Tốc độ của giao diện XAUI gấp 2,5 lần 1000BASE-

X, với việc sắp xếp 4 chuỗi lanes giao diện cho phép hỗ trợ thông lượng gấp 10 lần.

XAUI sử dụng mã truyền dẫn 8B/10B như 1000BASE-X để truyền qua cáp

đồng. Một số ưu điểm truyền thống của XAUI là: nhiễu điện từ EMI thấp, khoảng

cách truyền lớn, phát hiện và cách ly lỗi, công suất thấp và có khả năng tích hợp đầu

vào và đầu ra XAUI trong một quá trình xử lý CMOS.

Một mục tiêu quan trọng của ứng dụng XAUI là kết nối trực tiếp MAC với lớp

vật lý và tới module truyền dẫn quang, XAUI đề xuất một định dạng module quang

cắm 10 Gigabit là XGP.



Đường truyền vật lý độc lập PMD

Chuẩn IEEE 802.3ae Task Force (tác vụ bắt buộc) đã phát triển một dự thảo về

việc hỗ trợ khoảng cách kết nối tại lớp vật lý sử dụng cáp quang như bảng sau:

Hình 3.20. Khoảng cách truyền dẫn hỗ trợ bởi PMD

Lớp vật lý

LAN PHY và WAN PHY hoạt động dựa trên PMD và hỗ trợ cùng khoảng cách

như trong PMD. Lớp vật lý PHY được đặc trưng bởi mã hoá vật lý lớp con PCS.

Hình 3.21. Biểu đồ của PMD và PHY

Nhằm cạnh tranh với mạng WAN hiện tại, 10 Gigabit Ethernet WAN PHY

hỗ trợ kết nối với mạng SDH/SONET hiện tại. WAN PHY khác với LAN PHY ở

chỗ nó gắn khung SONET/SDH vào lớp con giao diện WAN (WIS). Do tốc độ

đường của SONET OC-192/SDH-64 chỉ là một phần nhỏ của 10 Gbps do vậy sẽ rất



đơn giản cho lớp MAC xử lý tốc độ LAN PHY 10 Gbps hoặc tải trọng của WAN

PHY tốc độ xấp xỉ 9,2 Gbps.

WAN PHY sử dụng PDM để cung cấp truy nhập tới kiến trúc SONET, cho

phép công nghệ chuyển mạch gói IP/Ethernet truy nhập tới kiến trúc SONET/SDH

và TDM. Có nghĩa là có thể sử dụng công nghệ SONET/SDH ở lớp 1 cho mạng

backbone WAN Ethernet.

Một điều quan trọng là Ethernet duy trì một giao thức kết nối cận đồng bộ.

Định thời và đồng bộ trong 10 Gigabit Ethernet được duy trì trong từng kí tự trong

dòng bit dữ liệu, các hub, switch, router nhận tín hiệu sẽ tái định thời và đồng bộ dữ

liệu. Tương phản lại, giao thức đồng bộ (bao gồm cả SONET/SDH) yêu cầu mỗi

thiết bị phải chia sẻ cùng một đồng hồ hệ thống nhằm tránh trượt đồng bộ giữa thiết

bị truyền và nhận tín hiệu.

WAN PHY liên kết switch và router với mạng SONET/SDH hoặc mạng

quang, điều đó cho phép mở rộng các liên kết Ethernet trên các mạng như trên. Tuy

nhiên hai router sẽ cư xử như chúng được kết nối trực tiếp với nhau qua các liên kết

Ethernet đơn. Không cần có các thiết bị bridges hoặc bộ đệm, các hệ thống quản lý

lưu lượng IP cho các dịch vụ khác nhau hoạt động trên 10 Gigabit Ethernet sẽ liên

kết hai router.

Nhằm quản lý các liên kết 10 Gigabit Ethernet mở rộng, WAN PHY cung cấp

hầu hết các thông tin quản lý SONET/SDH trong WIS, cho phép các nhà quản lý

mạng coi liên kết Ethernet WAN PHY như liên kết SONET/SDH. WIS hoạt động

giữa 64B/66B PCS và PMD.

Ứng dụng 10 Gigabit Ethernet trong mạng MAN.

Ethernet 10 Gigabit cho các mạng vùng đô thị (MAN) đã được triển khai như

một công nghệ xương sống cho các mạng đô thị. Với các giao diện Ethernet 10

Gigabit thích hợp như máy thu phát vô tuyến quang và sợi quang “singlemode”, các

nhà cung cấp dịch vụ mạng và Internet có khả năng xây dựng các liên kết rộng tới

40 km hay hơn nữa bao quanh các vùng đô thị với các mạng trải rộng trên toàn

thành phố.

Ưu điểm nổi bật của 10 Gigabit Ethernet là có khả năng chuyển các gói tin từ

các server qua các cổng Gigabit Ethernet quang khoảng ngắn, qua mạng DWDM và



tới các PC qua các connector BNC mà không cần phải qua bất kỳ một sự chuyển

đổi giao thức hay định lại khung nào.

Hình 3.22. Ứng dụng 10 Gigabit Ethernet trong mạng MAN

10 Gigabit Ethernet đang là một công nghệ đường trục hứa hẹn cho mạng

MAN thế hệ kế tiếp.

Ngoài ra 10 Gigabit Ethernet còn cung cấp kiến trúc cơ bản cho các mạng

lưu trữ liên kết NAS và mạng lưu trữ vùng SAN.

Hình 3.23. Ứng dụng 10 Gigabit Ethernet trong mạng SAN




3.4.1. Công nghệ NG – SDH

Tổng quan về NG-SONET/SDH

SONET/NG thế hệ kế tiếp là thuật ngữ chỉ một công nghệ kế thừa và phát triển

dựa trên những tiêu chuẩn hình thành từ mạng SONET/SDH nhằm hỗ trợ tốt hơn

các dịch vụ chuyển mạch gói như Ethernet, RPR, Fiber Channel… bên cạnh các

dịch vụ viễn thông chuyển mạch kênh truyền thống. Đồng thời SONET/SDH thế hệ

kế tiếp truyền dữ liệu với băng thông rộng, tốc độ cao hơn, linh hoạt trong sử dụng

băng thông, cung cấp nhiều các dịch vụ viễn thông hơn.

Hình 3.24. Kiến trúc ghép kênh SONET/SDH

Để gửi một tín hiệu Ethernet, RPR trực tiếp tới thiết bị ghép kênh xen rẽ

SONET/SDH truyền thống các thiết bị đầu cuối đường truyền cần phải lưu trữ tạm

thời thành bộ nhớ đệm và sử dụng giao thức chuyển đổi thành tín hiệu được mạng

SONET/SDH hỗ trợ.



Hình 3.25. Sự linh hoạt của mạng NG-SONET/SDH

Nhằm tiết kiệm chi phí, tận dụng tối đa cơ sở hạ tầng mạng, để nâng cấp

mạng lên NG-SONET/SDH chỉ cần thêm các node mạng MSSP tại biên mạng

SONET/SDH truyền thống mà không cần thay thế toàn bộ hay chồng lên hệ thống

mạng hiện có. MSSP thực hiện công nghệ NG-SONET/SDH dựa trên các kỹ thuật

chính: Thủ tục tạo khung chung GFP, ghép chuỗi ảo VCAT, giao thức điều chỉnh

dung lượng kết nối LCAS.

Hình 3.26: Hoạt động của mạng NG-SONET/SDH



Một số kỹ thuật trong NG-SONET/SDH

Thủ tục tao khung chung GFP

Kỹ thuật này sử dụng nhằm khắc phục sự không đồng bộ, thay đổi các chuẩn

về thông lượng, kích thước khung khi truyền số liệu IP/PPP, Ethernet, RPR qua

mạng SONET/SDH.

Hình 3.27: Thủ tục tạo khung chung GFP

GFP ghép một chuỗi số liệu khung cơ bản với chuỗi byte bằng cách ánh xạ

các dịch vụ khác nhau vào cùng một khung chung, sau đó được ánh xạ vào các

khung SONET/SDH.



Hình 3.28: Cấu trúc khung GFP

Khung GFP gồm 5 phần chính:

- Mào đầu chính (core header) chiều dài 4 byte định nghĩa chiều dài khung

GFP và sửa lỗi CRC.

- Mào đầu tải tin (payload header) chiều dài 4 byte xác định loại thông tin

được truyền tải, gồm việc quản lý các khung hay các khung thành phần

và nội dung tải.

- Mào đầu mở rộng (extension header) chiều dài 0-6 byte dành cho tuỳ

chọn của các nhà sản xuất.

- Tải tin (payload) xác định tải truyền thực tế.

- Tuỳ chọn xác định lỗi FCS.



Có hai chế độ cho việc ghép tín hiệu thành phần được định nghĩa cho GFP là

GFP-F nơi một khung số liệu được ánh xạ từng thành phần của nó vào một khung

GFP và GFP-T nơi các khối mã tín hiệu số được ánh xạ vào các khung GFP định

trước. Chế độ dùng phụ thuộc vào dịch vụ sẽ được truyền.

Ghép chuỗi ảo VCAT

Phương pháp ghép nối theo chuẩn ITU-TG.707 của công nghệ SONET/SDH

truyền thống là phương pháp ghép nối liền kề. Các container liền kề được kết hợp

lại và được truyền qua mạng như một container lớn. Hạn chế của phương pháp này

là nó yêu cầu tất cả các nút mạng đều phải có khả năng nhận ra và xử lý container

lớn, đồng thời tốc độ luồng truyền trên toàn mạng luôn giữ cố định gây ra lãng phí

băng thông.

Phương pháp ghép chuỗi ảo VCAT khắc phục triệt để các nhược điểm trên,

các container liền kề được đánh số và các nút mạng coi các container thuộc về mình

mà không cần đọc toàn bộ luồng thông tin. Điều đó có nghĩa là từng liên kết có thể

tách thành các tuyến riêng khi qua mạng.

Hình 3.29: Ghép chuỗi ảo VCAT



Thông tin được yêu cầu cho ghép chuỗi ảo được truyền qua phần mào đầu

tuyến cho mỗi container. Các tham số yêu cầu trong ghép chuỗi ảo gồm đếm khung

(MFI-frame counter) và đánh số thứ tự (SQ-sequence number).

Công nghệ NG_SDH/SONET mạng lại hiệu quả sau:

Tiết kiệm chi phí phát triển/ vận hành mạng (CapEx/OpEx).

- Cung cấp khả năng chuyển mạch kênh tốc độ thấp VC-2/VT1.5 và

tương thích với giao diện RPR, DWWM.

- Kích thước thiết bị gọn nhẹ, nguồn tiêu thụ thấp.

Tận dụng tối ưu đầu tư hiện thời

- Hạ tầng: tích hợp với mạng truyền dẫn quang hiện thời.

- Nguồn tiêu thụ thấp.

- Có thể thiết lập mạng DWDM trên mạng cáp quang hiện thời

- Thiết bị chiếm diện tích bé.

Triển khai dịch vụ nhanh.

- Có thể cung cấp nhiều thiết bị mới trên hạ tầng mạng hiện có (như:

thoại, Ethernet, truyền số liệu, FC).

- Quản lý toàn trình (End-to-End) tới kết nối VC-2/VT1.5

- Thỏa mãn yêu cầu về tốc độ kết nối theo nhu cầu khách hàng.

Hiệu quả sử dụng băng thông cao.

- Chuyển mạch kênh toàn thông (non-blocking) cho lưu lượng thoại.

- Sử dụng ghép kênh thống kê theo công nghệ RPR đối với lưu lượng

số liệu.



Chương 4

MỘT SỐ GIẢI PHÁP MẠNG ĐÔ THỊ MAN-NGN CỦA

THÀNH PHỐ HÀ NỘI

4.1. Sơ lược về mang viễn thông hiện tai của Thành phố Hà Nội

Mạng viễn thông hiện tại của Tp Hà Nội bao gồm các mạng PSTN, mạng

DDN, mạng Internet và mạng Cityphone, Telex & Gentex… Sau đây, trong phạm

vi của đồ án tốt nghiệp chỉ khảo sát với các mạng PSTN, mạng DDN, mạng Internet

và nhu cầu tất yếu của sự phát triển mạng đô thị thế hệ kế tiếp.

4.1.1. Mang chuyển mach –truyền dẫn truyền thống

Hệ thống truyền dẫn SDH được chia thành 03 cấp: Ring toàn mạng Hà Nội

10Gb/s, Ring trục 2,5 Gb/s cho từng vùng và các mạng Ring vệ tinh có tốc độ từ

155Mb/s đến 622 Mb/s.

Hình 4.1. Cấu trúc mạng chuyển mạch của mạng viễn thông Hà Nội


Tổng đài VTN (liên tỉnh, quốc tế)

Tandem ĐTH Tandem CG

HOST HOST HOST HOST HOST


Hình 4.2. Cấu trúc mạng truyền dẫn của viễn thông Hà Nội

4.1.2. Mang truyền số liệu

Mạng truyền số liệu của mạng viễn thông Hà Nội bao gồm cả mạng truyền

số liệu theo công nghệ PCM và mạng truyền số liệu theo công nghệ ATM có hỗ trợ

nhiều loại giao diện và nhiều tốc độ khác nhau từ 9,6Kb/s đến 128 Kb/s, nx64Kb/s.

Hiện nay, viễn thông Tp Hà Nội đang triển khai mạng truyền số liệu trên nền công

nghệ mạng xDSL.

Có thể thấy rằng các mạng truyền số liệu hiện nay chủ yếu tập trung vào

phục vụ các khách hàng với nhu cầu băng thông thấp hoặc trung bình (từ 2Mbps

trở xuống), việc cung cấp kết nối ở tốc độ cao hơn tương đối bị hạn chế bởi công

nghệ, cấu hình và giao diện của thiết bị hiện có. Để đáp ứng được các nhu cầu sử

dụng với băng thông cao đã nêu ở phần đầu, bên cạnh việc phát triển và khai thác

mạng truyền số liệu hiện có với hiệu quả cao nhất, viễn thông Hà Nội cần xem xét


Ring 2.5 Gb/s

Ring 155 Mb/s Ring 622 Mb/s

Ring 10 Gb/s

Ring 622 Mb/s

Ring 155 Mb/s

Ring 155 Mb/s

Ring 622 Mb/s

: Node truyền dẫn, chuyển mạch (tổng đài Host)

: Node truyền dẫn, chuyển mạch (tổng đài Host)


nghiên cứu triển khai một hệ thống mới, sử dụng công nghệ tiên tiến, có khả năng

đáp ứng được nhu cầu của mạng lưới thị trường trong thời gian tới.

4.1.3. Mang Internet

Mạng Internet của viễn thông Hà Nội hiện tại dựa trên hai loại hình chính:

- Mạng Internet tốc độ thấp dành cho các thuê bao truy nhập bằng phương

thức Dial up qua mạng PSTN, tốc độ tối đa 56Kb/s.

- Mạng Internet băng rộng dành cho các thuê bao truy nhập qua mạng xDSL

với các công nghệ ADSL (tốc độ tối đa hướng xuống 8Mb/s, hướng lên

640Kb/s), SHDSL (tốc độ tối đa cả hai hướng 4,6Mb/s).

DSLAM

DSLAM HUB DSLAM

BRAS

DSLAM DSLAM

Mang NGN VTN

Mang Internet Dial Up

Internet Quốc tế

Hình 4.3. Mạng Internet của viễn thông Tp Hà Nội

4.2. Nhu cầu phát triển lên MAN – NGN của thành phố Hà Nội

Địa bàn thành phố Hà Nội là trung tâm chính trị - hành chính quốc gia, trọng

điểm về kinh tế - văn hóa - xã hội và là một trong những đầu mối về khoa học kỹ

thuật của cả nước. Vì vậy, tốc độ ứng dụng các công nghệ mới trong viễn thông

cũng như công nghệ thông tin tại Hà Nội là rất đa dạng và đòi hỏi chất lượng cao.

Càng ngày, việc sử dụng mạng máy tính làm việc trao đổi thông tin đã trở

thành hoạt động thông thường của hầu hết các doanh nghiệp, trường học, viện

nghiên cứu… Nhu cầu truyền số liệu tốc độ cao đã và đang xuất hiện dưới nhiều

hình thức, xuất phát từ nhiều đối tượng khác nhau như:



- Các doanh nghiệp là các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ thông tin – viễn

thông: Viettel, VNPT, FPT Telecom…

- Các công ty, Tổng Công ty lớn có nhu cầu và khả năng xây dựng các trung

tâm dữ liệu, trao đổi thông tin thường xuyên qua mạng Ngân hàng, bảo hiểm,

tổ chức tài chính,…

- Các tòa nhà cao ốc hoạt động dưới hình thức trung tâm thương mại, trung

tâm giao dịch, điểm cho thuê văn phòng…, là các điểm tập trung nhiều

doanh nghiệp được cùng một chủ thể cung cấp mặt bằng và các dịch vụ cơ

bản như điện, nước , truyền thông…

- Các trường đại học, viên nghiên cứu, công viên phần mềm, trung tâm máy

tính, trung tâm truyền số liệu,…

Theo kênh bán hàng truyền thống, dịch vụ truyền số liệu có thể được cung cấp

thẳng tới người dùng cuối cùng như các trường học, viện nghiên cứu, ngân hàng,

bảo hiểm, công ty thương mại… Tuy nhiên trong điều kiện kinh doanh moiwsdichj

vụ này cũng có thể được bán lại thông qua các nhà khai thác hoặc cung cấp dịch vụ

khác như các doanh nghiệp viễn thông mới, hoặc thông qua các đại lý bán lẻ dịch

vụ như chủ đầu tư của các cao ốc, khách sạn,…

Viễn thông Hà Nội đã tiến hành điều tra lập danh sách các doanh nghiệp (trong

đó đặc biệt quan tâm tới các Ngân hàng, trung tâm thương mại, các khách sạn, trung

tâm phần mềm…), các trường đại học, các tòa nhà văn phòng, chung cư ,… trên địa

bàn Hà Nội.

Tương tự như các doanh nghiệp lớn khác, viễn thông Hà Nội cũng có nhu cầu sử

dụng mạng truyền số liệu tốc độ cao để kết nối các trung tâm dữ liệu phục vụ hoạt

động sản xuất kinh doanh của nội bộ đơn vị. Do khối lượng dữ liệu lớn, mức độ tin

học hóa và hàm lượng kỹ thuật của công việc cao, nhu cầu về băng thông và độ tin

cậy của hệ thống là rất lớn.

Tương tự như các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khác và đặc biệt là sau khi

đưa hệ thống phân tải và hệ thống mạng ADSL vào hoạt động thì nhu cầu kết nối

đường trục đa điểm (các node chuyển mạch ATM với nhau, các điểm Access Server

với POP, các DSLAM với DSLAM hub, DSLAM hub với BRAS…) với tốc độ cao



cỡ nx100Mbps, thậm chí cỡ nx1Gbps là rất lớn. Nhu cầu này sẽ càng cao khi các

dịch vụ giá trị gia tăng như Video on Demand, hội nghị truyền hình…

Theo định hướng chung của Tổng công ty BCVTVN, viễn thông Hà Nội đang tổ

chức xây dựng cấu trúc mạng NGN Class 4-5 trên địa bàn Hà Nội. Mạng NGN có

hạ tầng thông tin hợp nhất dựa trên các ưu điểm của công nghệ chuyển mạch gói,

đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu để triển khai các dịch vụ một cách đa dạng

và nhanh chóng. Để đạt được mục tiêu này, mạng NGN cần dựa trên một nền tảng

truyền dẫn chuyển mạch gói có băng thông lớn cỡ nx1Gbps, đọ tin cậy lớn, khả

năng kết nối linh hoạt.

4.3. Giải pháp mang MAN của một số nhà sản xuất

4.3.1. Giải pháp của Cisco

Giải pháp mạng MAN của Cisco dựa trên các thiết bị 10700 và 12000 với

cấu trúc mạng 2 lớp: Lớp Regional Metro và lớp Metro Access, cả hai đều được tổ

chức theo cấu trúc Ring. Với quy mô trung bình và nhỏ các Internet multi-layer

switch 10700 được dùng ở cả hai lớp mạng trên. Với quy mô mạng lớn hơn, các

multi-layer switch 12000 được dùng ở lớp Regional Metro để tăng khả năng chuyển

tải lưu lượng. Do các multi-layer switch này đều có khả năng cross-connect và

multi-ring terminal nên chúng sẽ làm luôn chức năng kết nối 2 lớp mạng.

Tại lớp tiếp cận khách hàng ngoài các thiết bị switch và router truyền thống

với khả năng cung cấp các giao diện 10/100/1000Base-T, FE< GE… Cisco cũng

cung cấp các thiết bị họ LRE cho giao diện Ethernet trên nền công nghệ VDSL.

Một nhược điểm quan trọng trong giải pháp của Cisco là khả năng cung cấp

đồng thời các dịch vụ packet và TDM kém. Để cung cấp cả giao diện TDM và

Ethernet tại cùng một điểm , Cisco đề xuất.

Chạy hệ thống truyền dẫn trên các đôi sợi quang riêng biệt.

Chạy hai hệ thống truyền dẫn trên cùng một đôi sợi quang thông qua WDM.

Chạy thiết bị RPR/DPT trên nền SDH có sẵn.



Hình 4.4. Kiến trúc Ring lơp truy nhập

Hình 4.5. Kiến trúc Star lơp truy nhập



Hình 4.6. Cấu trúc logic mạng Metro của Cisco

Trong các cấu hình do Cisco đưa ra Distribution Layer và Core Layer thuộc

lớp mạng lõi MAN (Metro core).

4.3.2. Giải pháp của Nortel

Giải pháp mạng MAN của Nortel dựa trên thiết bị OPTera với cấu trúc mạng

2 lớp: lớp Collector và lớp Access. Các lớp dược kết nối thông qua Pasport 8600

routing switch hoặc thông qua kết nối trực tiếp back-to-back bằng giao diện

Ethernet NNI của các thiết bị mạng.

Lớp Collector sử dụng công nghệ RPR trên Ring SDH với thiết bị OPTera

3500 có khả năng cung cấp các dịch vụ TDM, ATM và Ethernet ở các giao diện

STM-1, STM-4, 10/100Base-T, FE, GE.

Lớp Access được tổ chức dưới dạng cây phân nhánh hoặc Rinh giả tạo bởi

các thiết bị đấu nối chuỗi giáp vòng . Tại lớp này sử dụng các thiết bị OPTera 1200,

1400 và 1450, trong đó OPTera 1200 (với các giao diện 10/100Base-T) thích hợp

cho việc cung cấp dịch vụ trong phạm vi gần; OPTera 1450 (với các giao diện FE

và SFP GBIC) thích hợp cho việc phân phối và tích hợp dịch vụ ở cự ly xa hơn.

OPTera 1400 (với các giao diện 10/100Base-T và SFP GBIC) nằm vào khoảng

trung gian của 2 thiết bị trên.

Nortel không sản xuất các thiết bị tiếp cận thuê bao mà dựa vào các nhà cung

cấp khác để cung cung các thiết bị này.

4.3.3. Giải pháp của Siemens

Cho tới thời điểm hiện nay, Siemens đưa ra rất nhiều giải pháp về công nghệ

trong mạng MAN, có thể kể ra các công nghệ Siemens cung cấp như sau:



- Mạng Metro dựa trên công nghệ Ethernet

- Mạng Metro dựa trên công nghệ SDH thế hệ mới

- Mạng Metro dựa trên công nghệ RPR và DWDM

Đối với mạng MAN của thành phố Hà Nội, Siemens có đưa ra giải pháp

SURPASS hiT cho mạng đa dịch vụ và tăng cường hiệu quả của mạng đô thị.

SURPASS hiT là giải pháp mạng quang của Siemens để cung cấp các dung lượng

yêu cầu của mạng Metro và mạng lõi để truyền tải tất cả các dịch vụ với hiệu quả

cao nhất. Nó được đặc trưng bởi tính có thể phân cấp và tích hợp liền với hạ tầng

hiện tại, do đó tận dụng được đầu tư trước đây.

Họ giải pháp SURPASS hiT bao gồm các giải pháp về mô hình giám sát đa dịch

vụ với SURPASS hiT 70xx và giải pháp về mạng ghép kênh quang với SURPASS

hiT 7500.

Về cốt lõi của các giải pháp đều như sau:

- Công nghệ mạng lõi dựa trên công nghệ RPR/SDH/Ethernet, công nghệ

thông tin gói sử dụng trên mạng lõi là công nghệ IP.

- Công nghệ mạng truy nhập là nhiều loại công nghệ như TDM,

ATM,Ethernet, xDSL… nhưng chủ yếu tận dụng khả năng ưu việt của

công nghệ Ethernet.

Một số giải pháp thiết bị của Siemens có khả năng cross-connect và multi-

ring nên chúng được dùng luôn làm chức năng kết nối giữa 2 lớp mạng.

Giải pháp thiết bị SURPASS hiT 7500:

Giải pháp SURPASS hiT 75xx dựa trên 02 sản phẩm chính là SURPASS hiT

7500 và SURPASS hiT 7300. Các sản phẩm mạng quang trong suốt SURPASS

được cung cấp với 02 kiến trúc (platform) hỗ trợ truyền tải thông tin vùng đến thông

tin đi rất xa và có dung lượng cao, kết hợp với các bộ OADM có thể cấu hình từ xa

(qua TMN) và khả năng quản lý các đường nối mềm dẻo. Thêm vào đó, kiến trúc

SURPASS hiT 7500 và hiT 7300 được xây dựng từ cấu trúc module hóa có khả

năng cho phép dịch vụ phát triển đến khi kết thúc vòng đời sản phẩm, dịch chuyển

dich vụ từ vung đến cấu trúc đường dài và sự biến đổi từ kiến trúc điểm – điểm đến

kiểu mạng quang hỗn hợp (mesh) mà không ảnh hưởng tới lưu lượng.



SURPASS hiT 7500 và hiT 7300 cùng với sự hỗ trợ dồn kênh của bộ đổi

kênh dữ liệu quang (ODU – Optical Channel Data Unit) cung cấp các dịch vụ trong

suốt hoàn toàn trong khi vẫn duy khả năng điều khiển thông tin cho việc giám sát

tín hiệu và thiết bị. Đặc tính này cực kỳ quan trọng cho các ứng dụng của nhà khai

thác dịch vụ để bảo vệ đầy đủ và thông tin mào đầu trong suốt.

SURPASS hiT 7500 và hiT 7300 cung cấp đầy đủ các bộ phát đáp có thể

điều chỉnh được và các bộ ghép kênh và các đặc tính hoạt động tự động trên hệ

thống DWDM.

Như vậy, giải pháp SURPASS hiT 75xx về cơ bản dựa trên hệ thống DWDM

(chủ yếu quan tâm đến các thiết bị ở lớp vật lư – thông tin quang) chứ không phải là

giải pháp thực sự thích hợp cho các dịch vụ MAN. Ngoài ra , giải pháp dựa trên

công nghệ DWDM thực sự là các giải pháp dành cho mạng có băng siêu rộng chứ

không phải là mạng cung cấp trực tiếp dịch vụ băng rộng đến khách hàng. Như vậy,

giải pháp mạng SURPASS hiT 75xx không thích hợp với các yêu cầu của mạng

MAN trên địa bàn thành phố Hà Nội.

Giải pháp SURPASS hiT 70xx:

Giải pháp SURPASS hiT 70xx là giải pháp vừa mạng lại dung lượng cao

cho mạng đô thị băng rộng và mạng lõi vừa là giải pháp có thể tạo ra nmangj có thể

chuyển tải tất cả các loại dịch vụ với hiệu quả cao nhất. Nó được đặc trưng bởi tính

phân mức và tích hợp liền khối với mạng hiện tại, do đó nó tận dụng được các mạng

lưới đã đầu tư trước đó.

Các sản phẩm SURPASS hiT 70xx là kiến trúc hoàn toàn thích hợp cho đa

dịch vụ đã được giới thiệu mở các nhà cung cấp thiết bị mạng quang trên thị trường.

Nó là phần chủ chốt trong sự tiến hóa từ mạng hiện nay lên mạng tích hợp với chi

phí để tiến hóa được giảm tối thiểu.

SURPASS hiT 7300 và hiT 7020 thuộc về tài sản khách hàng phân phối –

bảo đảm tách bạch với công nghệ SDH – đa dạng dịch vụ kết nối Ethernet ví dụ như

mạng Mesh Intranet, các ứng dụng kinh doanh video, các mạng lưu trữ và các ứng

dụng truy nhập Internet.



Hình 4.7. Cấu trúc mạng Metro của Siemens

Như vậy, giải pháp mạng MAN của Siemens dựa trên họ thiết bị Surpass hiT

với cấu trúc mạng phân lớp thành lớp Core là lớp Access, cả hai đều được tổ chức

theo cấu trúc Ring.

- Lớp Core sử dụng công nghệ RPR, chủ yếu dùng các Multi – Sevice

router hiT 70xx là thiết bị truyền dẫn đa chức năng, hỗ trợ các giao

diện TDM và RPR. Do các hiT 7070 có khả năng cross – connect và

multi – ring terminal nên chúng sẽ làm luôn chức năng kết nối 2 lớp

mạng.

- Lớp Access được tổ chức dưới dạng Ring, chủ yếu dùng các Multi –

Sevice router hiT 7050/7060. Các hiT 7070/7050 đều có khả năng

cung cấp các dịch vụ TDM, ATM và Ethernet ở giao diện STM-1,

STM-4, 10/100Base-T, FE, GE.

- Tại lớp tiếp cận khách hàng, Siemens đưa ra giải pháp dùng công

nghệ khác dựa trên các sản phẩm hiT 7030/7020.



4.3. Cấu trúc và các giải pháp xây dựng mang MAN cho viễn thông

Hà Nội

4.3.1. Cấu trúc mang

Căn cứ vào hiện trạng hệ thống cáp quang nhà trạm hiện có, mạng MAN của

viễn thông Hà Nội được tổ chức theo các cấp chính:

- Cấp I: Tổ chức theo các vòng cáp quang trục hiện có trên địa bàn thành phố,

với các node tập trung chủ yếu đặt cùng vị trí với các tổng đài host của mạng

điện thoại. Cấp mạng này tạo thành vòng đường trục cung cấp kết nối giữa

các vùng phục vụ khác nhau trên toàn thành phố. Protocol stack trên mạng

cấp I là IP/MPLS/RPR/Fiber.

- Cấp II: Tổ chức theo các vòng cáp quang hiện có trên địa bàn thành phố, với

các node mạng tập trung chủ yếu đặt cung vị trí với các tổng đài vệ tinh của

mạng điện thoại. Cấp mạng này cung cấp kết nối giữa các điểm truy nhập

trong cùng một vùng phục vụ. Tùy theo phân bố của khách hàng mà từ các

node trên cấp mạng này có thể kết nối trực tiếp tới lớp thiết bị đặt tại vị trí

của khách hàng. Protocol stack trên mạng cấp II là IP/Ethernet /Fiber.

- Cấp tiếp cận khách hàng: Tổ chức theo cấu trúc cây kết nối từ các node nằm

trên các vòng cấp II tới vị trí của khách hàng. Protocol stack trên mạng cấp

III là IP/Ethernet /(Fiber, Copper, Wireles…).

Do tính chất đa dạng ở lớp vật lý qua giao diện Ethernet, các kết nối ở cấp II có

thể được cung cấp thông qua nhiều hình thức: cáp quang, cáp diện thoại, UTP-

Cat5,Wireless… Tùy thuộc vào mật độ thuê bao tại từng khu vực, khoảng cách từ

khu vực đó tới điểm cấp II gần nhất, khả năng đặt thiếu bị tại địa điểm của khách

hàng… và căn cứ vào các đặc tính kỹ thuật của từng phương thức kết nối, Viễn

thông Hà Nội sẽ lựa chọn hình thức kết nối cụ thể cho từng trường hợp như sau:

Phương thức Tốc độ Khoảng cách

UPT-Cat5 100 Mbps ~ 100m

Wireless ~ 10 Mbps ~ 100m

xDSL Dưới 100Mpbs Dưới 3Km

Cáp quang 1 Gbps ~ 10Km

Bảng 4.1. Các hình thức kết nối



Do mạng cáp điện thoại (PSTN hoặc private PBX) đã săn sàng ở tất cả các

địa điểm của khách hàng tiềm năng, xDSL sẽ là giải pháp được ưu tiên cho lớp

mạng cấp II. Tùy theo nhu cầu của khách hàng mà có thể triển khai nhiều dạng

xDSL như:

- VDSL: Điểm hạn chế của CSDL là tốc độ suy giảm nhanh theo khoảng cách;

đường truyền VDSL tốc độ 26 Mb/s chỉ có thể kéo dài tới khoảng cách

300m. Trong trường hợp đặt thiết bị tại địa điểm của khách hàng có PBX,

đây sẽ là giải pháp thích hợp nhất.

- SHDSL: DSL có tốc độ đối xứng tối đa là 4,6 Mb/s với khoảng cách lên tới

3km.

- Trong trường hợp khoảng cách tới địa điểm khách hàng xa hơn hoặc nhu cầu

băng thông ngoài khả năng phục vụ của xDSL, cáp quang sẽ là phương tiện

chính để tiếp cận khách hàng. Tùy theo giải pháp thiết bị của nhà cung

cấp(Shost Reach, Medium Reach, Long Reach…) khoảng cách phục vụ của

đường truyền quang có thể khác nhau nhưng nói chung để đảm bảo kết nối

khách hàng trong phạm vi phục vụ của một tổng đài vệ tinh. Nhược điểm cơ

bản của cáp quang là đòi hỏi đầu tư lớn, trong một số trường hợp việc triển

khai sẽ gặp rất nhiều khó khăn do liên quan tới việc đào đường, xây dựng hệ

thống cống bể…

- Cáp UTP-Cat5 được sử dụng ở chặng cuối cùng tiếp cận thiết bị của khách

hàng trong một số tình huống cụ thể. Nhược điểm cơ bản của cáp UTP-Cat5

là khoảng cách phục vụ quá ngắn, chỉ thích hợp với trường hợp khi thiết bị

cảu nhà cung cấp được đặt trong địa điểm của khách hàng, tuy nhiên nó có

ưu điểm là không đòi hỏi thêm một cấp thiết bị chuyển đổi, do vậy rất thuận

tiện cho việc kêt nối.

- Truy nhập vô tuyến cũng có thể được sử dụng ở chặng cuối cùng tiếp cận

thiết bị của khách hàng, đặc biệt là đối với khách sạn, cao ốc… Truy nhập vô

tuyến có cùng nhược điểm như UTP-Cat5 song nó phù hợp với các đối tượng

khách hàng cao cấp có nhu cầu sử dụng đầu cuối di động.



Để đảm bảo độ linh hoạt và chủ động trong việc cung cấp dịch vụ, các thiết bị

outdoor (quang và điện) sẽ được ưu tiên xem xét trong quá trình triển khai

mạng.

4.3.2. Yêu cầu kỹ thuật

- Các node cấp I (lớp Core): Năng lực xử lý tối thiểu 128Gbps.

IP/MPLS/RPR(10Gbpsx2).

- Các node cấp II (Lớp Aggregation): Sẵn sàng hỗ trợ các giao diện IP/100-

1000BaseT, FE, GE, STM-1.

- Cấp tiếp cận thuê bao (Lớp Access): Sẵn sàng hỗ trợ các giao diện IP/10-

100BaseT, FE, xDSL.

4.3.3. Giải pháp quá độ xây dựng mang MAN-NGN

Trong thời gian quá độ, vấn đề cốt lõi là nhà cung cấp dịch vụ phải có giải pháp

dung hòa giữa các công nghệ, thiết bị, dịch vụ cung cấp đến người sử dụng, các

giao diện người sử dụng cũ và mới, đảm bảo hoạt động thông suốt và không gây

ảnh hưởng đến người sử dụng. Một số nguyên tắc trong thời gian quá độ là:

- Mạng phải đáp ứng được các yêu cầu về dịch vụ hiện tại và các dịch vụ viễn

thông thế hệ mới, đảm bảo dịch vụ được cung cấp tới khách hàng không bị

gián đoạn (non stop).

- Đảm bảo được tính tương thích, khả năng liên thông giữa các mạng dùng

công nghệ cũ và mới.

- Mạng có cấu trúc đơn giản, độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, khả năng tồn

tại mạnh.

- Việc thay đổi cấu trúc mạng được tiến hành từng bước, tận dụng hết những

thiết bị trên mạng PSTN, DDN hiện có.

Trên cơ sở các nguyên tắc của thời gian quá độ và nhu cầu phát triển mạng

MAN, viễn thông Hà Nội lựa chọn phương hướng xây dựng mạng lõi trước và tận

dụng, cải tạo dần mạng hiện có theo hướng NGN.

Định hướng trong thời gian quá độ:

- Các dịch vụ là các nhân tố thúc đẩy sự tiến hóa mạng.

- NGN không đơn thuần là truy nhập băng thông rộng nhưng nó là nhân tố

thúc đẩy các dịch mới tạo ra lợi nhuận.



- Dịch vụ thoại trong thới gian tới vẫn là dịch vụ quan trọng đem lại doanh

thu, lợi nhuận cao, vì vậy mạng NGN cần xây dựng dựa trên cả dịch vụ thoại

mặc dù về công nghệ thực hiện, cung cấp dịch vụ đã thay đổi.

4.4. Xây dựng mang MAN cụ thể của viễn thông Hà Nội

Ngoài những nguyên tắc và định hướng đã nêu ở trên, theo đặc thù mạng viễn

thông của thành phố Hà Nội có các vấn đề cần quan tâm sau:

- Mạng viễn thông Hà Nội gồm nhiều mạng riêng rẽ như mạng chuyển mạch

truyền dẫn cho PSTN, mạng DDN dùng công nghệ ATM, và PCM, mạng

Internet với cả hình thức thuê bao băng hẹp truy nhập qua PSTN lẫn thuê bao

băng rộng xDSL.

- Các dịch vụ cũ và mới đan xen phức tạp.

- Để tận dụng được cơ sở hạ tầng hiện có đòi hỏi giải pháp hết sức mềm dẻo

và có tính chất thích nghi cao vì trên mạng hiện tại có rất nhiều thiết bị của

các hãng khác nhau về chuyển mạch như CISCO, Alcatel, NEC, Siemens,

Ericsson…

- Tiến hóa lên NGN không chỉ là chú trọng đến giải pháp chuyển PSTN lên

NGN mà còn phải đảm bảo kết hợp với việc xây dựng mạng core MAN –

NGN mới kết hợp cung cấp nhiều loại dịch vụ trong đó có thoại, dữ liệu…

- Các loại hình truy cập cần phải linh hoạt và đảm bảo thuận tiện nhất cho

người sử dụng, người sử dụng không bắt buộc phải chuyển đổi thiết bị của họ.

Nhiều loại hình truy nhập như băng hẹp/ băng rộng, truy nhập TDM hay truy nhập

IP, truy nhập vô tuyến hay truy nhập hữu tuyến đều phải được hỗ trợ và cung cấp

cho khách hàng theo yêu cầu.

Trên cơ sở những phân tích nêu trên, định hướng của mạng viễn thông Hà Nội

sẽ hướng tới cấu hình chung tổng thể của mạng như sau:



Customer B I AD PC STB

End User

VoI P I P VPN

I nternet

Network Cloud

BRAS

CORE SWI TCH METRO CORE

Video Headend

CORE SWI TCH CORE SWI TCH

Access Switch Access Switch

Access Switch

Customer A

Small/ Medium Bussiness

DSLAM

DSLAM

I P DSLAM I P DSLAM

CPE

End User

GE

GE

UNI

NNI

UNI UNI

UNI

UNI

VPN Service

Internet Access Service

VoIP Service

IPTV/VoD Service

Hình 4.8. Mô hình mạng Metro của viễn thông Hà Nội

Để triển khai theo mô hình định hướng này, giải pháp theo từng bước đối với

mạng viễn thông của thành phố Hà Nội như sau:

Xây dựng mạng lõi dựa trên nền IP – đây chính là giải pháp mạng MAN ở

Hà Nội đã được nêu trên. Mạng MAN sẽ đóng vai trò là mạng lõi và tiến tới truyền

tải mọi lưu lượng của các dịch vụ thoại, dữ liệu phát sinh trên mạng viễn thông Hà

Nội. Nó cũng đóng vai trò nền tảng trong việc phát triển cung cấp các gói dịch vụ

trên nền IP tới các khách hàng. Mạng lõi IP sẽ dựa trên ring quang với công nghệ

RPR, lớp Acces là các vòng ring cấp 2 với công nghệ Ethernet, tại lớp tiếp cận

khách hàng có thể sử dụng nhiều loại giao diện khác nhau như xDSL, cáp quang,

cáp xoắn…Trong thời gian đầu, các dịch vụ data, truyền số liệu, truy nhập Internet

băng thông rộng sẽ được ưu tiên triển khai trước trên mạng lõi IP này do đặc tính

thuận lợi về công nghệ và bản chất dịch vụ dữ liệu. Trong thời gian đầu xây dựng

mạng lõi IP, vấn đề cốt lõi là phải có các giải pháp nhằm đảm bảo QoS của mạng để

chuẩn bị cho các bước sau. Tối ưu hóa mạng PSTN với việc nâng cấp các tổng đài



về khả năng xử lý và dung lượng phục vụ, đảm bảo cung cấp các dịch vụ thoại trong

thời điểm hiện tại và phát triển trong thời gian ngắn trước mắt, giảm tối đa số phần

tử trên mạng. Các dịch vụ thoại trong thời gian này vẫn hoạt được xử lý và thực

hiện trên mạng PSTN độc lập.

Hình 4.9. Thiết bị truy nhập IP cho mạng thế hệ sau

Phát triển mạng truy nhập dựa trên nhiều loại hình công nghệ truy nhập từ

các loại giao diện thuê bao cũ – TDM và mới – IP, truy cập băng thông rộng, truy

nhập không dây phù hợp với nhu cầu của nhiều loại đối tượng khách hàng, tận dụng

năng lực của mạng lõi IP. Thời điểm hiện tại, viễn thông Hà Nội mới chỉ có mạng

truy nhập qua đôi dây cáp đồng thuê bao là chính, mạng xDSL vẫn còn đang trong

giai đoạn đầu phát triển, chưa tương xứng với tiềm năng hiện có trên mạng, các

mạng truy nhập không dây như Wifi, Wimax mới chỉ mới ở dạng thử nghiệm ban

đầu. Khi triển khai bước này thì các lưu lượng dữ liệu, lưu lượng Internet đã chuyển

gần như hoàn toàn sang mạng lõi IP. Song song với việc phát triển mạng truy nhập

là từng bước tối ưu hóa các lưu lượng TDM và lưu lượng gói trên mạng. Phát triển

các loại hình truy nhập mới khác như cáp quang đến thuê bao, truy nhập không dây

Wimax, Wifi, viễn thông Hà Nội cũng cần triển khai thử nghiệm và sớm đưa vào

khai thác cung cấp dịch vụ đến khách hàng.

Triển khai dần việc chuyển lưu lượng TDM lên mạng lõi IP bằng các trung

kế IP. Đầu tư các chuyển mạch mềm (softswitch) có khả năng NGN hoặc các

chuyển mạch có chế độ làm việc kép (cả TDM và gói IP) có dung lượng cao nhằm



tiến tới đưa việc phát triển thuê bao PSTN mới sang dạng IP. Vấn đề cần chú ý là

việc thay đổi kể từ mạng truy nhập trở về đến mạng lõi dù công nghệ có thay đổi

nhưng vẫn phải đảm bảo tính trong suốt dịch vụ đối với khách hàng, khách hàng

vẫn có thể sử dụng các thiết bị đầu cuối với giao diện thuê bao cũ POTS, ISDN,

V5.x… Đồng thời triển khai nâng cấp các bộ truy nhập thuê bao, triển khai các node

truy nhập đa dịch vụ và các Access gateway, IP trunking nhằm từng bước giảm tải

cho mạng PSTN vẫn thực hiện điều khiển và chuyển mạch cho các cuộc gọi thoại

nội bộ của nó, vấn đề liên thông giữa mạng PSTN cũ và các thuê bao của mạng gói

mới triển khai sẽ được thực hiện thông qua các gateway và các bộ chuyển đổi báo

hiệu theo các giải pháp của các hãng đã nêu.

Triển khai các dịch vụ mới trên nền IP, giới thiệu các dịch vụ mới cho các

thuê bao truy nhập trực tuyến IP, các dịch vụ multimedia. Triển khai các gói giải

pháp và thiết bị đẩy dần việc truyền tải, truy nhập dựa trên công nghệ gói IP tiếp

cận đến càng gần khách hàng càng tốt để thuận lợi cho việc triển khai và cung cấp

dịch vụ tới khách hàng. Khi mở rộng mạng gói IP như vậy, một số thành phần của

mạng PSTN cũ sẽ bị thu gọn lại hoặc bị chuyển đổi, thay thế bởi các chuyển mạch

mềm, các gateway, các node truy nhập đa dịch vụ trên nền IP. Từ bước này đã có

thể triển khai các giải pháp mô phỏng dịch vụ POTS, ISDN… dựa trên nền IP, sự

thay đổi về công nghệ cung cấp dịch vụ đối với khách hàng là trong suốt, khách

hàng không phải đầu tư hoặc thay thế các thiết bị đầu cuối mà vẫn có thể sử dụng

các dịch vụ truyền thống và hưởng lợi các dịch vụ mới trên nền NGN. Khi triển

khai xong bước này, về cơ bản mạng gói IP đã hoàn toàn chuyển tải, xử lý, điều

khiển dung lượng cảu các dịch vụ đang cấp như điện thoại, dữ liệu, video.

Hoàn thiện mạng NGN đầy đủ, tiến tới mô phỏng hoàn toàn các dịch vụ cũ

trên nền mạng công nghệ mới là gói IP. Toàn bộ các lưu lượng phát sinh trong

mạng đều được xử lý, truyền tải dưới dạng gói IP, các báo hiệu cũng dựa trên nền

mạng gói IP. Về khía cạnh khách hàng, khách hàng có thể lựa chọn sử dụng các

thiết bị đầu cuối cũ để sử dụng với các dịch vụ (lúc này đã được mô phỏng lại trên

nền công nghệ mới) hoặc mua sắm thêm/ thay thế các thiết bị đầu cuối mới truy

nhập IP để có đầy đủ các tính năng và dịch vụ của mạng NGN.



KẾT LUẬN

Trên đây ở chương I, chương II và chương III nghiên cứu một cách tổng

quan về mạng đô thị thế hệ kế tiếp, đưa ra một cách tổng quát nhất về cấu trúc mạng

NGN, các nguyên tắc tổ chức, triển khai mạng và một số công nghệ ứng dụng cho

mạng đô thị thế hệ kế tiếp. Xem xét, phân tích các công nghệ hiện đại được quan

tâm nhất hiện nay ứng dụng cho mạng đô thị.

Đồ án này cung cấp các phương thức, giải pháp triển khai mạng đô thị của

các hãng khác nhau nhằm nghiên cứu và tìm ra cách thức đầu tư sao cho hiệu quả

đầu tư là cao nhất. Tuy nhiên với sự phát triển không ngừng với tốc độ nhanh của

công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ

mạng phải thường xuyên cập nhật các công nghệ mạng, các dịch vụ mạng mới nhất,

xây dựng mạng có tính mở, sẵn sàng đáp ứng nhu cầu của thị trường trong từng giai

đoạn cạnh tranh quyết liệt hiện nay.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế tại TP Hà Nội, ở chương IV em cũng tìm hiểu

về những giải pháp mạng MAN-NGN cho thành phố Hà Nội, nhằm đáp ứng được

nhu cầu hiện tại và tương lai, phù hợp với xu hướng phát triển của công nghệ viễn

thông, công nghệ thông tin hiện đại.

Qua quá trình thực hiện đồ án này đã giúp em hiểu thêm về cấu trúc, công

nghệ được sử dụng của các nhà cung cấp các dịch vụ viễn thông, cũng như hiểu hơn

về mô hình mạng đô thị thế hệ kế tiếp và việc ứng dụng các công nghệ mới để xây

dựng mạng. Đó là nền tảng giúp em định hướng và tiếp cận với các công nghệ mới

nhạy bén hơn trong tương lai.

Trong quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi những thiếu sót cả về nội

dung lẫn hình thức, em mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của quý thầy cô và bạn

bè để đồ án được hoàn thiện hơn.

Em xin trân trọng cám ơn!



TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Ts. Phạm Công Hùng, “Bài giảng NGN”, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

[2]. Ts. Trần Công Hùng, “Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS”, NXB Thông

tin và truyền thông.

[3]. Ths. Ngô Mỹ Hạnh, “Mạng thế hệ sau và tiến trình chuyển đổi”, NXB Bưu

Điện.

[4]. Ts. Nguyễn Đức Thủy, Ths. Hoàng Văn Bình, Ks. Phạm Hồng Nhung, Ks.

Phạm Tiến Đạt (2004), “Đề tài nghiên cứu các công nghệ và giải pháp

mạng MAN quang theo hướng NGN của tổng công ty đến năm 2010”,

Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện.

[5]. Cao Ngọc Tiến (2009), “Mạng đô thị MAN và giải pháp xây dựng mạng viễn

thông Hà Nội”, Luận văn thạc sỹ khoa học.

[6]. Viễn thông Hà Nội (2008), Mở rộng hệ thống xDSL Bưu điện Thành phố Hà

Nội giai đoạn 2006-2008, Phần mạng MAN.

[7]. Tài liệu giới thiệu thiết bị mạng MAN của các hãng Cisco, Siemens.

[8]. Trang Web:

www.vnpt.com.vn

www.cisco.com

www.tapchibcvt.gov.vn

www.siemens.com

…


http://www.siemens.com/

http://www.tapchibcvt.gov.vn/

http://www.cisco.com/

http://www.vnpt.com.vn/

Documents

Mang do thi MAN