Khoá luận tốt nghiệp đại học Chương 3. Ứng dụng E-MAN trên mạng NGN CHƯƠNG III ỨNG DỤNG E-MAN TRÊN MẠNG NGN CỦA VNPT 3.1 GIỚI THIỆU MẠNG THẾ HỆ SAU NGN 3.1.1 Tổng quang về mạng thế hệ sau NGN Trong nhiều năm qua, nền công nghiệp viễn thông đã phải đối mặt với những thách thức, đó là vấn đề cần phải phát triển và cần phải sử dụng công nghệ nền tảng như thế nào để giúp các nhà khai thác duy trì cạnh tranh khi tình hình toàn cầu hoá gia tăng. Các mạng thế hệ sau (Next Generation Network - NGN) với kiến trúc mạng hỗn hợp đã tận dụng đầy đủ công nghệ tiên tiến cho cả việc cung cấp dịch vụ mới tiện lợi, làm gia tăng lợi nhuận cũng như giảm bớt các chi phí đầu tư cho các nhà khai thác. Một chiến lược để phát triển nhịp nhàng từ mạng hiện tại sang NGN là cần giảm thiểu chi phí đầu tư giai đoạn chuyển tiếp đồng thời sớm tận dụng được những phẩm chất của kiến trúc mạng mới. Tuy nhiên, bất kỳ bước đi nào được tiến hành thì rốt cuộc vẫn phát triển dựa trên chuyển mạch gói. Bất kỳ giải pháp nào được lựa chọn thì mạng mới vẫn cùng tồn tại với các công nghệ mạng cũ trong nhiều năm tới. Mạng NGN được định nghĩa là mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ đa dạng, nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu, giữa cố định và di động. Mạng NGN thực hiện quản lý mạng một cách tự động, tập trung, đơn giản và hỗ trợ tính cước linh hoạt. Dương Văn Phú Khoa Điện tử viễn thông 52
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Khoá luận tốt nghiệp đại học Chương 3. Ứng dụng E-MAN trên mạng NGN
CHƯƠNG III
ỨNG DỤNG E-MAN TRÊN MẠNG NGN CỦA VNPT
3.1 GIỚI THIỆU MẠNG THẾ HỆ SAU NGN
3.1.1 Tổng quang về mạng thế hệ sau NGN
Trong nhiều năm qua, nền công nghiệp viễn thông đã phải đối mặt với
những thách thức, đó là vấn đề cần phải phát triển và cần phải sử dụng công
nghệ nền tảng như thế nào để giúp các nhà khai thác duy trì cạnh tranh khi
tình hình toàn cầu hoá gia tăng. Các mạng thế hệ sau (Next Generation
Network - NGN) với kiến trúc mạng hỗn hợp đã tận dụng đầy đủ công nghệ
tiên tiến cho cả việc cung cấp dịch vụ mới tiện lợi, làm gia tăng lợi nhuận cũng
như giảm bớt các chi phí đầu tư cho các nhà khai thác.
Một chiến lược để phát triển nhịp nhàng từ mạng hiện tại sang NGN là
cần giảm thiểu chi phí đầu tư giai đoạn chuyển tiếp đồng thời sớm tận dụng
được những phẩm chất của kiến trúc mạng mới. Tuy nhiên, bất kỳ bước đi
nào được tiến hành thì rốt cuộc vẫn phát triển dựa trên chuyển mạch gói. Bất
kỳ giải pháp nào được lựa chọn thì mạng mới vẫn cùng tồn tại với các công
nghệ mạng cũ trong nhiều năm tới.
Mạng NGN được định nghĩa là mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa
trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ đa dạng, nhanh
chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu, giữa cố định và di động. Mạng
NGN thực hiện quản lý mạng một cách tự động, tập trung, đơn giản và hỗ trợ
tính cước linh hoạt.
3.1.2 Định nghĩa về NGN của ITU-T Y.2001
Mạng thế hệ sau NGN (Next Generation Network) là mạng dựa trên
chuyển mạch gói có khả năng cung cấp các dịch vụ viễn thông và sử dụng
các công nghệ chuyển tải băng rộng, hỗ trợ QoS và trong đó việc cung cấp
các dịch vụ độc lập với các công nghệ liên quan đến chuyển tải. Hỗ trợ người
sử dụng lựa chọn dịch vụ mà không phụ thuộc với mạng và và nhà cung cấp
dịch vụ. NGN hỗ trợ khả năng di động tạo điều kiện cung cấp dịch vụ ở mọi
lúc, mọi nơi.
Các đặc trưng của mạng thế hệ sau - NGN
Dương Văn Phú Khoa Điện tử viễn thông52
Khoá luận tốt nghiệp đại học Chương 3. Ứng dụng E-MAN trên mạng NGN
- Đơn giản hoá cấu trúc mạng. Mạng phân thành các lớp: lớp dịch vụ,
lớp điều khiển, lớp truyền tải và lớp truy nhập.
- Một hạ tầng chung, công nghệ chuyển mạch gói, có khả năng kết nối
với nhiều mạng truy nhập khác nhau.
- Cấu trúc mở
- Hỗ trợ QoS và các yêu cầu về bảo mật
- Đảm bảo tương thích kết nối với các mạng hiện có
- Có khả năng cung cấp các dịch vụ truyền thống cũng như các dịch vụ
mới
- Cung cấp đa dịch vụ, các dịch vụ tích hợp thoại, dữ liệu và hình ảnh.
3.1.3 Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN
Mạng thế hệ sau NGN được phân thành 4 lớp tách biệt thay vì tích hợp
thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay: Lớp ứng
dụng/ dịch vụ - Application/Service Layer, lớp điều khiển - Control Layer, lớp
chuyển tải dịch vụ -Service Transport Layer, lớp truy nhập - Service Access
Layer. Mô hình mạng thế hệ mới được mô tả trong hình 3.1.
Hình 3.1 Cấu trúc mạng NGN
Dương Văn Phú Khoa Điện tử viễn thông53
Khoá luận tốt nghiệp đại học Chương 3. Ứng dụng E-MAN trên mạng NGN
Một số thiết bị trong mạng thế hệ mới – NGN
Softswitch - Chuyển mạch mềm
- Xử lý báo hiệu để điều khiển cuộc gọi trong mạng chuyển mạch gói.
- Xử lý tín hiệu giám sát trạng thái cuộc gọi
- Điều khiển và thực hiện kết nối với các thiết bị cổng AG/TG/SG
- Trao đổi báo hiệu/ điều khiển với các Softswitch khác.
Signaling Gateway - Cổng tín hiệu báo hiệu
Cung cấp kết nối báo hiệu giữa mạng NGN (Softswitch) và PSTN (SS7).
MSAN/ Access Gateway - Cổng truy nhập
- Kết nối với PSTN qua giao diện V5.2 là giải pháp trước mắt.
- Kết nối với mạng chuyển mạch gói MAN
- Nhận tín hiệu điều khiển từ Softswitch qua giao thức H.248
- Gói hóa tín hiệu thoại
- Kết nối trực tiếp với thuê bao POTS, xDSL, Ethernet
Trunk Gateway - Cổng trung kế
- Cung cấp giao diện trung kế E1 hoặc STM giữa NGN và PSTN
- Thiết lập kết nối do Softswitch điều khiển
- Gói hóa tín hiệu thoại
- Tham gia truyền tải lưu lượng thoại PSTN với NGN
Application Server - Máy chủ ứng dụng
- Cung cấp các ứng dụng và các dịch vụ giá trị gia tăng (VAS)
- Cung cấp các dịch vụ contents
3.1.4 Kết nối mạng NGN với mạng hiện tại
3.1.4.1 Kết nối với mạng PSTN
Kết nối mạng NGN với mạng PSTN hiện tại được thực hiện thông qua
thiết bị ghép luồng trung kế (Trunking Gateway-TGW) ở mức nxE1 và báo hiệu
số 7.
Dương Văn Phú Khoa Điện tử viễn thông54
Khoá luận tốt nghiệp đại học Chương 3. Ứng dụng E-MAN trên mạng NGN
Các thiết bị Trunking gateway có tính năng chuyển tiếp các cuộc gọi
thoại tiêu chuẩn 64kb/s hoặc các cuộc gọi thoại VOIP qua mạng NGN.
Điểm kết nối được thực hiên tại tổng đài Host hoặc tandem nội hạt và
tổng đài gateway quốc tế nhằm giảm cấp chuyển mạch, giảm chi phí đầu tư
cho truyền dẫn và chuyển mạch của mạng PSTN và tận dụng năng lực
chuyển mạch của mạng NGN. Đối với mạng PSTN, mạng NGN sẽ đóng vai
trò như hệ tổng đài Transit quốc gia của mạng PSTN cho các dịch vụ thoại
tiêu chuẩn 64kb/s .
Các cuộc thoại liên tỉnh tiêu chuẩn 64kb/s liên tỉnh hoặc quốc tế từ các
tổng đài Host PSTN sẽ được chuyển tiếp qua mạng NGN tới các Host khác
hoặc tới tổng đài gateway quốc tế.
3.1.4.2 Kết nối với mạng Internet
Kết nối mạng NGN với trung tâm mạng Internet ISP và IAP được thực
hiện tại node ATM/IP quốc gia thông qua giao tiếp ở mức LAN. Tốc độ cổng
LAN không thấp hơn tốc độ theo chuẩn Gigabit Ethernet (GbE). Nếu trung tâm
mạng không cùng vị trí đặt node ATM/IP quốc gia thì sử dụng kết nối LAN qua
cổng quang GbE.
Điểm kết nối mạng NGN với các node truy nhập mạng Internet POP độc
lập cho thuê bao truy nhập gián tiếp được thực hiện tại node ATM+IP nội vùng
thông qua giao tiếp ở mức LAN. Tốc độ cổng LAN phụ thuộc vào qui mô của
POP. Nếu POP không cùng vị trí đặt node ATM+IP nội vùng thì sử dụng kết
nối LAN qua cổng quang.
Đối với các vệ tinh của tổng đài Host PSTN có tích hợp tính năng truy
nhập internet POP thì điểm kết nối mạng NGN với các node truy nhập mạng
Internet POP tích hợp được thực hiện tại bộ tập trung ATM hoặc tại các node
ATM+IP nội vùng thông qua giao tiếp ATM tuỳ thuộc vào vị trí của POP tích hợp.
Tốc độ cổng ATM phụ thuộc vào qui mô của POP nhưng ít nhất là
nxE1.
3.1.4.3 Kết nối với mạng FR, X25 hiện tại
Các mạng FR, X25 hiện nay sẽ thuộc lớp truy nhập của mạng NGN do
vậy sẽ được kết nối với mạng NGN qua bộ tập trung ATM.
Dương Văn Phú Khoa Điện tử viễn thông55
Khoá luận tốt nghiệp đại học Chương 3. Ứng dụng E-MAN trên mạng NGN
3.2 MÔ HÌNH CẤU TRÚC E-MAN ÁP DỤNG TRÊN MẠNG NGN CỦA VNPT
3.2.1 Cấu trúc E- MAN
Mạng MAN Ethernet thực hiện chức năng thu gom lưu lượng và đáp
ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng cho các thiết bị mạng truy nhập (IP DSLAM,
MSAN)
Có khả năng cung cấp kết nối truy nhập Ethernet (FE/GE) tới khách
hàng.
Sử dụng các thiết bị CES tạo thành mạng chuyển tải Ethernet/IP. Kết
nối giữa các thiết bị CES dạng hình sao, ring hoặc đấu nối tiếp, sử dụng các
loại cổng kết nối: n x 1Gbps hoặc n x 10Gbps.
Mạng E- MAN được tổ chức thành mạng lõi và mạng truy nhập và được
thể hiện như hình 3.2 và hình 3.3. Trên hình 3.2 là cấu hình quá độ E-MAN,
sử dụng cho các đơn vị có các tuyến cáp quang chưa được triển khai chưa
đầy đủ. Trong trường hợp các đơn vị đã triển khai lắp đặt sẵn các tuyến cáp
quang thì khi xây dựng cấu hình E-MAN sẽ sử dụng cấu hình mục tiêu. Cấu
hình này có ưu điểm là có luôn đảm bảo độ an toàn mạng cao trong trường
hợp xẩy ra sự cố hỏng node hoặc đứt cáp quang trên tuyến.
- Mạng lõi (ring core): Bao gồm các CES cỡ lớn lắp đặt tại các trung tâm
lớn, với số lượng hạn chế, tối đa từ 2 đến 3 điểm trong một Ring, vị trí lắp đặt
các CES core tại điểm thu gom truyền dẫn và dung lượng trung chuyển qua
đó cao. Các thiết bị này được kết nối ring với nhau bằng một đôi sợi cáp
quang trực tiếp, sử dụng giao diện kết nối Ethernet cổng 1Gbps hoặc 10Gbps.
Để đảm bảo an toàn cho phần mạng truy nhập thì các vòng ring access hoặc
các kết nối hình sao được kết nối tới 2 node lõi và để đảm bảo mạng hoạt
động ổn định cao, kết nối từ mạng MAN tới mạng trục IP/MPLS - NGN sẽ
thông qua 2 thiết bị lõi CES của mạng MAN để dự phòng và phân tải lưu
lượng kết nối như sau: Nếu chức năng BRAS và PE tích hợp trên cùng một
thiết bị thì mỗi thiết bị lõi CES đó sẽ kết nối tới BRAS/PE.
Nếu chức năng BRAS và PE được tách riêng thì thiết bị lõi CES đó sẽ
có 2 kết nối sử dụng giao diện Ethernet, trong đó một kết nối tới BRAS để
cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao, một kết nối tới PE để cung cấp
các dịch vụ khác, như: thoại, multi media (VoD, IP/TV, IP conferencing).
Dương Văn Phú Khoa Điện tử viễn thông56
Khoá luận tốt nghiệp đại học Chương 3. Ứng dụng E-MAN trên mạng NGN
- Mạng truy nhập MAN: Bao gồm các CES lắp đặt tại các trạm Viễn
thông, kết nối với nhau và kết nối tới mạng lõi bằng một đôi sợi quang trực
tiếp. Tùy theo điều kiện, mạng truy nhập có thể sử dụng kết nối dạng hình
sao, ring và trong một ring tối đa từ 4 - 6 thiết bị CES, hoặc đấu nối tiếp nhau
và đấu nối tiếp tối đa từ 4 - 6 thiết bị CES, vị trí lắp đặt các CES truy nhập
thường đặt tại các điểm thuận tiện cho việc thu gom truyền dẫn kết nối đến
các thiết bị truy nhập như MSAN/IP-DSLAM.
a. Mạng cáp quang dùng để kết nối các thiết bị CES
Các thiết bị thu gom lưu lượng trong mạng MAN gọi là CES, được kết
nối với nhau bằng đôi sợi quang trực tiếp. Với dung lượng yêu cầu từ 2 kết nối
10 Gbps trở lên thì các thiết bị CES này sẽ kết nối với nhau qua thiết bị truyền
dẫn C/DWDM để ghép bước sóng, với dung lượng yêu cầu từ 2.5 Gbps trở lên
sẽ dùng kết nối 10 Gbps giữa các thiết bị đó, nếu >2 Gbps và < 2.5 Gbps thì
dùng 2 Gbps.
Cấu hình mạng: Các CES có thể kết nối với nhau theo dạng hình sao,
chuỗi, ring hoặc ring kết hợp với các tuyến nhánh và được mô tả như hình
3.4.
Cáp quang sử dụng trên mạng MAN E: Loại đơn mode tuân thủ TCN
68-160: 1996 và ITU – T (G.652).
Hình 3.2: Cấu hình quá độ E-MAN
Dương Văn Phú Khoa Điện tử viễn thông57
Khoá luận tốt nghiệp đại học Chương 3. Ứng dụng E-MAN trên mạng NGN
Hình 3.3: Cấu hình mục tiêu E-MAN
b. Mạng cáp quang dùng để kết nối giữa các node truy nhập và giữa các
Ring này với mạng truy nhập của mạng MAN
Các thiết bị truy nhập như MSAN, IP DSLAM dùng giao diện Ethernet
(FE/GE) qua giao tiếp quang được kết nối với nhau và kết nối đến các thiết bị
CES mạng truy nhập của mạng MAN để chuyển tải lưu lượng.
Đối với thiết bị mạng truy nhập: Các thiết bị MSAN/IP-DSLAM sẽ kết nối
trực tiếp đến thiết bị CES của MAN hoặc hệ thống NG-SDH và sử dụng năng
lực mạng MAN hoặc mạng truyền dẫn NG-SDH để chuyển tải lưu lượng giữa
mạng IP/MPLS backbone với các thiết bị truy nhập MSAN/IP-DSLAM.
Cấu trúc mạng: theo dạng điểm - điểm, dạng chuỗi, hình sao, hoặc
mạch vòng và được thể hiện như hình 3.4.
Dương Văn Phú Khoa Điện tử viễn thông58
Khoá luận tốt nghiệp đại học Chương 3. Ứng dụng E-MAN trên mạng NGN
Hình 3.4 - Mạng cáp quang dùng để kết nối giữa các node truy nhập
Sử dụng thiết bị MSAN và cáp quang nhằm rút ngắn khoảng cách cáp
đồng dùng cho các khu vực có nhu cầu cung cấp dịch vụ thoại, kết hợp các
dịch vụ băng rộng. Trong trường hợp cung cấp dịch vụ thoại sẽ kết nối với các
tổng đài HOST hiện có bằng giao diện V5.2.
3.2.2 Đặc điểm yêu cầu của các phần tử truy nhập đa dịch vụ (MSAN)
3.2.2.1 Thiết bị truy nhập đa dịch vụ
Thiết bị truy nhập đa dịch vụ (Multi Service Access Node – MSAN) là
dòng thiết bị tiên nhất hội tụ nhiều công nghệ nền tảng trong mạng thế hệ sau,
là dòng thiết bị hoạt động trên nền mạng IP. MSAN có những đặc tính quan
trọng như sau:
- Băng thông / dung lượng hệ thống gần như không hạn chế.
- Truy nhập băng rộng IP.
- Cung cấp tất cả các dịch vụ qua một mạng IP duy nhất.
- Dễ dàng tích hợp với mạng viễn thông thế hệ sau.
- Kiến trúc đơn giản (IP Over SDH, DWDM)
- Kết nối với PSTN qua giao diện V5.2 là giải pháp trước mắt.
- Kết nối với mạng chuyển mạch gói MAN - Ehernet.
- Nhận tín hiệu điều khiển từ Softswitch (gao thức H.248).
Dương Văn Phú Khoa Điện tử viễn thông59
Khoá luận tốt nghiệp đại học Chương 3. Ứng dụng E-MAN trên mạng NGN
- Gói hóa tín hiệu thoại.
- Kết nối trực tiếp với thuê bao POTS, xDSL, Ethernet
- Giá thành tính theo đầu thuê bao thấp.
- Chi phí khai thác, vận hành, bảo dưỡng thấp.
Với chức năng là thiết bị truy nhập, băng thông của thiết bị này hầu như
không hạn chế từ Fast Ethernet (FE) cho khu vực có lượng thuê bao trung bình
đến Gigabit Ethernet (GE) cho khu vực có mật độ thuê bao băng rộng lớn. Việc
mở rộng hệ thống có thể thực hiện bằng cách bổ sung thay thế nhưng card giao
tiếp. Tất cả các dịch vụ thoại và dữ liệu đều được cung cấp trên nền mạng IP,
các hệ thống này vẫn hỗ trợ các thiết bị đầu cuối tương tự như máy điện thoại
truyền thống.
Trong mạng truy nhập IP, các softswitch thực hiện chuyển mạch và điều
khiển cuộc gọi giữa các thiết bị đầu cuối tương tự cũng như số.
- MSAN phù hợp trong giai đoạn quá độ, khi chưa triển khai mạng
chuyển tải IP và chưa có softswitch để cung cấp dịch vụ POTS.
- Triển khai vùng nhu cầu thoại cao, các vùng nông thôn thông qua giao
tiếp V5.2 và sử dụng hạ tầng có sẵn truyền dẫn SDH và cổng tổng đài TDM.
- MSAN đồng thời cung cấp các dịch vụ băng rộng thông qua kết nối
xDSL.
-Tiếp tục sử dụng để cung cấp dịch vụ thoại khi các hệ thống chuyển
mạch TDM bị loại bỏ, bằng việc thay thế các card giao tiếp tổng đài TDM bằng
các card giao tiếp IP. Khi đó MSAN sẽ do Softswitch điều khiển qua thủ tục
H.248.
3.2.2.2 Yêu cầu kỹ thuật - công nghệ của thiết bị truy nhập đa dịch vụ
1. Yêu cầu chung
Hệ thống phải đáp ứng được nhu cầu phát triển mạng hiện tại và sẵn
sàng chuyển đổi sang mạng NGN theo yêu cấu hình class 5.
Hệ thống có khả năng cung cấp đa dịch vụ bao gồm cả dịch vụ băng
thông hẹp và dịch vụ băng thông rộng: POST, VoIP, Payphone, kênh riêng
Dương Văn Phú Khoa Điện tử viễn thông60
Khoá luận tốt nghiệp đại học Chương 3. Ứng dụng E-MAN trên mạng NGN