Giới thiệu tổng quan về mạng thế hệ mới. Công nghệ Softswitch. Chiến lược phát triển mạng NGN ở Việt Nam. Ứng dụng hội nghị trong mạng NGN. Phân tích thiết kế và xây dựng ứng dụng hội nghị trong mạng NGN.
Giới thiệu tổng quan về mạng thế hệ mới. Công nghệ Softswitch. Chiến lược phát triển mạng NGN ở Việt Nam. Ứng dụng hội nghị trong mạng NGN. Phân tích thiết kế và xây dựng ứng dụng hội nghị trong mạng NGN.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG DỊCH VỤ
HỘI NGHỊ TRUYỀN HÌNH TRÊN MẠNG NGN
NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
.3898
VŨ ĐÌNH QUÂN
Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐẶNG VĂN CHUYẾT
HÀ NỘI 2007
2
Mục lục
Lời nói đầu ............................................................................................................................. 4
Chương 1: Tổng quan về Mạng thế hệ mới ........................................................................... 6
1.1
Mạng viễn thông hiện tại. ...................................................................................... 6
1.1.1
Khái niệm về mạng viễn thông. ..................................................................... 6
1.1.2
Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay................................................. 7
1.1.3
Những hạn chế của mạng Viễn thông hiện tại. .............................................. 8
1.2
Mạng Viễn thông thế hệ mới (Next Generation Network) .................................... 9
1.2.1
Định nghĩa...................................................................................................... 9
1.2.2
Đặc điểm của mạng NGN. ............................................................................. 9
1.3
Kiến trúc mạng NGN. .......................................................................................... 11
1.3.1
Cấu trúc logic của mạng NGN. .................................................................... 11
1.3.2
Cấu trúc vật lý. ............................................................................................. 16
1.4
Các giao thức thường được sử dụng trong mạng NGN. ...................................... 22
1.4.1
Giao thức H323. ........................................................................................... 22
1.4.2
Giao thức SIP. .............................................................................................. 33
1.4.3
Giao thức RTP. ............................................................................................ 37
1.4.4
Giao thức MGCP. ........................................................................................ 38
Chương 2: Công nghệ Softswitch. ....................................................................................... 42
2.1
Giới thiệu chung. ................................................................................................. 42
2.1.1
Hoạt động của PSTN. .................................................................................. 42
2.1.2
Nhược điểm của chuyển mạch kênh. ........................................................... 43
2.1.3
Sự ra đời của chuyển mạch mềm (Softswitch). ........................................... 43
2.2
Chuyển mạch mềm. ............................................................................................. 45
2.2.1
Khái niệm..................................................................................................... 45
2.2.2
Vị trí của chuyển mạch mềm trong NGN. ................................................... 45
2.2.3
Thành phần chính của Softswitch. ............................................................... 46
2.2.4
Media Gateway Controller........................................................................... 47
2.2.5
Hoạt động của chuyển mạch mềm. .............................................................. 48
2.3
So sánh chuyển mạch mềm và chuyển mạch kênh. ............................................. 49
2.3.1
Đặc tính của chuyển mạch. .......................................................................... 49
2.3.2
Cấu trúc chuyển mạch.................................................................................. 51
2.3.3
Quá trình chuyển mạch. ............................................................................... 52
2.4
Ưu điểm và ứng dụng của chuyển mạch mềm..................................................... 54
2.4.1
Ưu điểm. ...................................................................................................... 54
2.4.2
Ứng dụng. .................................................................................................... 56
Chương 3: Chiến lược phát triển mạng NGN ở Việt Nam .................................................. 57
3.1
Giới thiệu chung .................................................................................................. 57
3.2
Nguyên tắc thực hiện triển khai mạng NGN ....................................................... 57
3.2.1
Yêu cầu chung ............................................................................................. 57
3.2.2
Mục tiêu xây dựng ....................................................................................... 57
3.2.3
Quá trình chuyển đổi từng bước .................................................................. 57
3.3
Hướng phát triển mạng NGN đối với các nhà cung cấp dịch vụ ......................... 58
3.3.1
Nhà cung cấp dịch vụ cố định ESP .............................................................. 59
3.3.2
Nhà cung cấp dịch vụ mới ISP/ ASP ........................................................... 60
3.4
Các giải pháp đề xuất cho việc phát triển mạng NGN tại Việt Nam ................... 60
3.4.1
Giải pháp xây dựng NGN trên cơ sở mạng hiện tại..................................... 60
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
3
3.4.2
Giải pháp xây dựng NGN hoàn toàn mới .................................................... 61
3.4.3
Nhận xét và đánh giá ................................................................................... 62
3.5
Kết luận ................................................................................................................ 62
Chương 4: Ứng dụng hội nghị trong mạng NGN ................................................................ 63
4.1
Giới thiệu ............................................................................................................. 63
4.2
Giải pháp cho ứng dụng hội nghị......................................................................... 64
4.3
Vị trí của ứng dụng hội nghị trong mạng NGN. .................................................. 65
4.3.1
Cấu trúc logic. .............................................................................................. 65
4.3.2
Cấu trúc vật lý. ............................................................................................. 66
4.4
Ưu điểm của dịch vụ hội nghị truyền hình trên nền NGN so với trên nền mạng
truyền thống ..................................................................................................................... 66
4.5
Ứng dụng hội nghị trên nền giao thức H323. ...................................................... 67
4.5.1
Kiến trúc ...................................................................................................... 67
4.5.2
Hội nghị trong mạng cục bộ. ....................................................................... 68
4.5.3
Ứng dụng hội nghị trên Internet. ................................................................. 69
4.5.4
Ứng dụng hội nghị kết nối với các mạng khác nhau. .................................. 70
Chương 5: Phân tích thiết kế và xây dựng ứng dụng hội nghị trong mạng NGN ........... 71
5.1
Ứng dụng phía Server .......................................................................................... 71
5.1.1
Phân tích chức năng. .................................................................................... 71
5.1.2
Phân tích chương trình. ................................................................................ 75
5.1.3
Cài đặt chương trình. ................................................................................... 80
5.1.4
Một số sơ đồ diễn tiến.................................................................................. 95
5.2
Ứng dụng phía Client. .......................................................................................... 97
5.2.1
Yêu cầu. ....................................................................................................... 97
5.2.2
Phân tích chức năng. .................................................................................... 98
5.2.3
Phân tích chương trình. .............................................................................. 100
5.2.4
Cài đặt chương trình. ................................................................................. 105
5.3
Kết quả đạt được. ............................................................................................... 115
5.3.1
Môi trường thử nghiệm. ............................................................................. 115
5.3.2
Kết quả. ...................................................................................................... 116
Kết luận .............................................................................................................................. 117
Tài liệu tham khảo ............................................................................................................. 118
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
4
Lời nói đầu
Những năm vừa qua đánh dấu sự phát triển nhanh chóng theo xu hướng hội
tụ của ngành công nghệ thông tin và viễn thông, đặc biệt là công nghệ chuyển mạch
gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng. Hạ tầng công nghệ thông tin và viễn thông
đã có những thay đổi cơ bản và phương thức cung cấp dịch vụ cho khách hàng. Nhu
cầu sử dụng dịch vụ tăng lên không ngừng, các khách hàng không chỉ yêu cầu được
cung cấp các dịch vụ truyền thống mà còn đòi hỏi các dịch vụ có tính tích hợp, đa
dạng, tiện lợi và cuhhất lượng cao. Các nhà cung cấp dịch vụ đòi hỏi các dịch vụ
cần được triển khai một cách nhanh chóng, hiệu quả, tiết kiệm đầu tư và ít rủi ro.
Trong thời gian gần đây, người ta nói nhiều đến khái niệm mạng NGN, mạng
thế hệ sau hay mạng thế hệ mới. Đó chỉ là những khái niệm khác nhau của một kiến
trúc mạng mà đảm bảo cơ sở hạ tầng duy nhất cho viễn thông và thông tin, nhằm
đảm bảo sự hội tụ giữa viễn thông và công nghệ thông tin, có khả năng cung cấp đa
dịch vụ, đa phương tiện... Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đã và đang chuyển đổi
kiến trúc mạng viễn thông của họ từ mạng viễn thông truyền thống sang kiến trúc
mạng NGN. Trước xu thế phát triển của thế giới, Việt Nam với chiến lược hội nhập,
đi tắt đón đầu, làm chủ công nghệ để theo kịp sự phát triển của thế giới. Ngành công
nghệ thông tin và viễn thông Việt Nam cũng đang chuyển đổi kiến trúc mạng hiện
tại sang kiến trúc mạng NGN và hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông cũng
đã triển khai được một số dịch vụ trên nền kiến trúc mạng NGN. Điều đó khẳng
định chúng ta có đủ khả năng làm chủ công nghệ và thúc đẩy sự phát triển của
ngành công nghệ thông tin và viễn thông nói riêng và sự phát triển của Việt Nam
nói chung, nhưng trong quá trình hội nhập và phát triển còn nhiều khó khăn và
thách thức.
Là một học viên cao học ngành Công nghệ thông tin và mong muốn phát
triển các ứng dụng trên nền Internet, tôi nhận thấy chủ đề NGN tuy đã được bàn
luận nhiều nhưng vẫn là một chủ đề còn rất mới mẻ tại Việt Nam và đang cần được
nghiên cứu, tìm hiều nhiều hơn nữa. Với suy nghĩ như vậy tôi đã quyết định chọn
đề tài về NGN để làm đồ án tốt nghiệp của mình, một mặt để trang bị cho mình
những kiến thức mới về mạng truyền thông, mặt khác là để định hướng đi của mình
sau này.
Với mục tiêu tìm hiểu về NGN là để nắm bắt được xu thế phát triển của
ngành công nghệ thông tin và viễn thông thế giới. Hiểu rõ bản chất của NGN, các
thành phần cơ bản để tạo nên một kiến trúc mạng mới được gọi là NGN, các giao
thức sử dụng trong NGN, mô hình kiến trúc của NGN và đặc biệt là khái niệm
Softswitch. Điều quan trọng khi nghiên cứu tìm hiều về NGN là phải biết được để
triển khai một ứng dụng trên NGN phải bắt đầu từ đâu, cần những gì và làm như thế
nào.
Để có sự liên hệ giữa lý thuyết và thực hành, trong nội dung của đồ án tốt
nghiệp này ngoài những phần lý thuyết cơ bản đã nêu trên, tôi còn có một phần
phân tích thiết kế một ứng dụng thử nghiệm cụ thể là một Conference Server, một
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
5
chương trình client hỗ trợ việc thiết lập cuộc gọi và đóng vai trò như một softphone
cho các cuộc gọi giữa các máy tính trên nền Internet.
Nội dung của báo cáo gồm các phần sau:
Chương 1: Giới thiệu Mạng thế hệ mới.
Chương 2: Công nghệ Softswitch.
Chương 3: Chiến lược phát triển mạng NGN ở Việt Nam.
Chương 4: Ứng dụng hội nghị trong mạng NGN.
Chương 5: Phân tích thiết kế và cài đặt thử nghiệm ứng dụng hội nghị
trong mạng NGN.
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
6
Chương 1: Tổng quan về Mạng thế hệ mới
1.1 Mạng viễn thông hiện tại.
1.1.1 Khái niệm về mạng viễn thông.
Mạng viễn thông là phương tiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu.
Mạng có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng.
Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: thiết bị chuyển mạch, thiết
bị truyền dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối.
Hình 1:
Mô hình mạng thế hệ sau
Thiết bị chuyển mạch: gồm có tổng đài nội hạt và tổng đài quá giang. Các
thuê bao được nối vào tổng đài nội hạt và tổng đài nội hạt được nối vào tổng đài quá
giang. Nhờ các thiết bị chuyển mạch mà đường truyền dẫn được dùng chung và
mạng có thể được sử dụng một cách kinh tế.
Thiết bị truyền dẫn: dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài, hay giữa các
tổng đài để thực hiện việc truyền các tín hiệu điện. Thiết bị truyền dẫn chia làm hai
loại: thiết bị truyền dẫn phía thuê bao và thiết bị truyền dẫn cáp quang. Thiết bị
truyền dẫn phía thuê bao dùng môi trường thường là cáp kim loại, tuy nhiên có một
số trường hợp môi trường truyền là cáp quang hoặc vô tuyến.
Môi trường truyền: bao gồm truyền hữu tuyến và vô tuyến. Truyền hữu
tuyến bao gồm cáp kim loại, cáp quang. Truyền vô tuyến bao gồm vi ba, vệ tinh.
Thiết bị đầu cuối: cho mạng thoại truyền thống gồm máy điện thoại, máy
Fax, máy tính, tổng đài PABX.
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
7
1.1.2 Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay.
Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ,
ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt
để phục vụ dịch vụ đó.
• Mạng Telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đã được mã hoá
bằng 5 bit (mã Baudot)
• Mạng điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POTS (Plain Old Telephone
Service): ở đây thông tin tiếng nói được số hóa và chuyển mạch ở hệ
thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN
• Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số
liệu giữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền số
liệu chuyển mạch kênh dựa trên các giao thức X.21
• Các tín hiệu truyền hình có thể được truyền theo ba cách: truyền bằng
sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp CATV
(Community Antenna Television) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ
thống vệ tinh, hay còn gọi là truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast
System).
• Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông
qua mạng cục bộ LAN (Local Area Network).
Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho
các mục đích khác. Ví dụ ta không thể truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói
X.25 vì trễ qua mạng này quá lớn.
Khi phân loại, xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại
cố định, mạng điện thoại di động và mạng truyền số liệu.
Xét về góc độ kỹ thuật bao gồm các mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn,
mạng truy nhập, mạng báo hiệu và mạng đồng bộ.
PSTN (Public Switching Telephone Network) là mạng chuyển mạch thoại
công cộng, cung cấp các dịch vụ thoại thông thường.
ISDN (Integrated Service Digital Network) là mạng số tích hợp dịch vụ.
ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng.
PSDN (Public Switching Data Network) là mạng chuyển mạch số liệu
công cộng. PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu. Hiện nay PSDN đang phát
triển với tốc độ rất nhanh do sự bùng nổ của dịch vụ Internet và các mạng riêng ảo
(Virtual Private Network).
Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom) là mạng cung
cấp dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường truy nhập vô tuyến. Mạng
này chuyển mạch dựa trên công nghệ ghép kênh phân chia thời gian và công nghệ
ghép kênh phân chia tần số. Các thành phần cơ bản của mạng này là: BSC (Base
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
8
Station Controller), BTS (Base Transfer Station), HLR (Home Location Register),
VLR ( Visitor Location Register) và MS ( Mobile Subscriber).
1.1.3 Những hạn chế của mạng Viễn thông hiện tại.
Như đã phân tích ở trên hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau, mỗi
mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau.
Như vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng
nhất là:
Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng.
Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới
tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông
trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc
độ truyền khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy mạng hiện tại sẽ rất khó thích
nghi với những đòi hỏi này.
Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài
nguyên. Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các
mạng khác cùng sử dụng.
Mặt khác, mạng viễn thông hiện nay được thiết kế nhằm mục đích khai thác
dịch vụ thoại là chủ yếu. Do đó, đứng ở góc độ này, mạng đã phát triển tới một
mức gần như giới hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết điểm cần
khắc phục:
Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho các nhà khai thác gần như phụ
thuộc hoàn toàn vào các nhà cung cấp tổng đài. Điều này không những
làm giảm sức cạnh tranh cho các nhà khai thác, đặc biệt là những nhà khai
thác nhỏ, mà còn tốn nhiều thời gian và tiền bạc khi muốn nâng cấp và
ứng dụng các phần mềm mới
Các tổng đài chuyển mạch kênh đã khai thác hết năng lực và trở nên lạc
hậu đối với nhu cầu của khách hàng
Sự bùng nổ lưu lượng thông tin đã khám phá sự kém hiệu quả của chuyển
mạch kênh TDM. Chuyển mạch kênh truyền thống chỉ dùng để truyền các
lưu lượng thoại có thể dự đoán trước, và nó không hỗ trợ lưu lượng dữ
liệu tăng đột biến một cách hiệu quả. Khi lượng dữ liệu tăng vượt lưu
lượng thoại, đặc biệt đối với dịch vụ truy cập Internet quay số trực tiếp,
thường xảy ra nghẽn mạch do nguồn tài nguyên hạn hẹp. Trong khi đó,
chuyển mạch kênh làm lãng phí băng thông khi các mạch đều rỗi trong
một khoảng thời gian mà không có tín hiệu nào được truyền đi.
Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai
thác viễn thông nhận thấy rằng "sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN" là chắc
chắn xảy ra. Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương
tự - số, băng hẹp - băng rộng, cơ bản -đa phương tiện…) để việc quản lý tập trung,
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
9
giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện
nay.
1.2
Mạng Viễn thông thế hệ mới (Next Generation Network)
1.2.1 Định nghĩa.
Mạng thông tin thế hệ mới (NGN) là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin duy
nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng
và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động.
Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp
thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát
triển NGN, nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng
NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết mọi chi
tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề
cập đến NGN. Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ
chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng.
Như vậy, có thể xem mạng thông tin thế hệ mới là sự tích hợp mạng thoại
PSTN chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói dựa trên kỹ thuật
IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có
thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ gánh nặng
của PSTN.
Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà
còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di
động. Vấn đề chủ đạo ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá
trình hội tụ này. Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử
dụng cho một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương
tiện, phần lớn trong đó là không được hoạch định khi xây dựng các hệ thống mạng
hiện nay.
1.2.2 Đặc điểm của mạng NGN.
Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:
Nền tảng là hệ thống mạng mở.
Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc
lập với mạng lưới.
Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.
Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng
tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.
Do áp dụng cơ cấu mở mà :
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
10
Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng
độc lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng, và phát triển một
cách độc lập.
Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương
ứng.
Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hướng mới,
nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử
khi tổ chức mạng lưới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể
thực hiện nối thông giữa các mạng có cấu hình khác nhau.
Mạng NGN là mạng do dịch vụ thúc đẩy, với đặc điểm của:
Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi.
Chia tách cuộc gọi với truyền tải.
Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng,
thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể
tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền
tải dịch vụ và loại hình đầu cuối. Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng
dụng có tính linh hoạt cao.
NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất. Mạng thông tin hiện
nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp, đều không
thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin.
Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới
nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối
cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta
thường gọi là "dung hợp ba mạng". Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ
sở đều có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau.
Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu
được sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn những
bất lợi so với các chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và
cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng
trong thế giới Internet, mà nó được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu
chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này.
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
11
Hình 2:
1.3
Mô hình mạng thế hệ sau
Kiến trúc mạng NGN.
1.3.1 Cấu trúc logic của mạng NGN.
Cho đến nay, mạng thế hệ mới vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa có
một khuyến nghị chính thức nào của Liên minh Viễn thông thế giới ITU về cấu trúc
của nó. Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra mô hình cấu trúc mạng thế hệ mới như
Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC… Bên cạnh việc đưa ra nhiều mô
hình cấu trúc mạng NGN khác nhau và kèm theo là các giải pháp mạng cũng như
những sản phẩm thiết bị mới khác nhau. Các hãng đưa ra các mô hình cấu trúc
tương đối rõ ràng và các giải pháp mạng khá cụ thể là Alcatel, Siemens, Ericsions.
Nhìn chung từ các mô hình này, cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung là
bao gồm các lớp chức năng sau :
Lớp kết nối (Access + Transport/ Core)
Lớp trung gian hay lớp truyền thông (Media)
Lớp điều khiển (Control)
Lớp quản lý (Management)
Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay đang rất phức tạp với nhiều loại
giao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau là
vấn đề cần quan tâm.
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
12
1.3.1.1 Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN.
Hình 3:
Cấu trúc mạng thế hệ sau (góc độ mạng)
Nhìn từ khía cạnh dịch vụ thì mô hình cấu trúc mạng thế hệ sau còn có thêm
lớp ứng dụng.
Hình 4:
Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ)
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
13
Hình 5:
Cấu trúc logic của mạng NGN
Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu. Nó
phân chia các khối vững chắc của tổng đài hiện nay thành các lớp mạng riêng lẻ,
các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn.
Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì tích
hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay: lớp ứng dụng,
lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền tải. Các giao diện mở có
sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới được đưa vào
nhanh chóng, dễ dàng.
1.3.1.2 Chức năng của các lớp.
Lớp truy nhập và truyền dẫn
Phần truyền dẫn:
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
khả năng truyền tải và nó sẽ thực hiện các yêu cầu đó.
Phần truy nhập:
Như tên gọi, 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, …
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
14
Lớp truyền thông
Lớp truyền thông có khả năng tương thích các kỹ thuật truy nhập khác với kỹ
thuật chuyển mạch gói IP hay ATM . 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 gói. Nhờ đó, các nút chuyển mạch
(ATM + IP) và các hệ thống mạng khác sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch,
định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển
của các thiết bị thuộc lớp điều khiển.
Lớp điều khiển
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 :
Xác định lưu lượng giữa các khối chuyển mạch.
Thiết lập yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, sắp xếp
nhãn giữa các cổng.
Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối và thực hiện
giám sát điều khiển để đảm bảo chất lượng.
Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối với lớp media.
Thống kê và ghi lại chi tiết cuộc gọi, đồng thời thực hiện các cảnh báo.
Thu nhận thông tin báo hiệu từ các cổng và chuyển thông tin này đến các
thành phần thích hợp trong lớp điều khiển.
Quản lý và bảo dưỡng hoạt động của các tuyến kết nối thuộc phạm vi điều
khiển. Thiết lập và quản lý hoạt động của các luồng yêu cầu đối với chức
năng dịch vụ trong mạng. Báo hiệu với các thành phần ngang cấp.
Các chức năng quản lý, chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp
điều khiển. Nhờ các giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền
dẫn, điều này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ
dàng.
Lớp ứng dụng
Cung cấp một số ứng dụng như:
Các dịch vụ thoại
Các dịch vụ thông tin và nội dung
VPN cho thoại và số liệu
Video theo yêu cầu
Nhóm các dịch vụ đa phương tiện
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
15
Thương mại điện tử
Các trò chơi trên mạng thời gian thực.
Các ứng dụng hội nghị
……
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, như một mạng riêng theo dõi và điều phối các thành phần mạng viễn
thông đang hoạt động.
Sơ đồ các thực thể chức năng của mạng NGN:
Hình 6:
Các thực thể chức năng trong NGN
Nhiệm vụ của từng thực thể như sau:
AS-F: Application Server Function cung cấp các dịch vụ và thi hành các ứng
dụng và dịch vụ.
MS-F: Media Server Function 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: Media Gateway Control Function cung cấp thông tin cuộc gọi và tín
hiệu báo hiệu xử lý cuộc gọi cho một hay nhiều Media Gateway.
CA-F: Call Agent Function là một phần chức năng của MGC-F. Thực thể này
được kích hoạt khi MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi.
IW-F: Interworking Function 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.
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
16
R-F: Routing Function cung cấp thông tin định tuyến cho MGC-F.
A-F: Accounting Function cung cấp thông tin dùng cho việc tính cước.
SG-F: Signaling Gateway Function dùng để chuyển các thông tin báo hiệu
của mạng PSTN qua mạng IP.
MG-F: Media Gateway Function dùng để chuyển thông tin từ dạng truyền
dẫn này sang dạng truyền dẫn khác.Trên đây chỉ là những chức năng cơ bản
nhất của mạng NGN. Và tùy thuộc vào nhu cầu thực tế mà mạng có thêm
những chức năng khác nữa.
1.3.2 Cấu trúc vật lý.
NGN không phải là mạng hoàn toàn mới, nên khi xây dựng và phát triển mạng
theo xu hướng NGN, người ta chú ý đến vấn đề kết nối mạng thế hệ mới với các
mạng hiện tại và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được
hiệu quả khai thác tối đa.
1.3.2.1 Cấu trúc vật lý của mạng NGN.
Hình 7:
Cấu trúc vật lý mạng NGN
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
17
1.3.2.2 Các thành phần mạng và chức năng.
Hình 8:
Các thành phần chính của mạng NGN
Các thành phần của NGN:
Media Gateway (MG)
Media Gateway Controller (MGC - Call Agent - Softswitch)
Signaling Gateway (SG)
Media Server (MS)
Application Server (Media Server, Conference Server...)
Media Gateway (MG)
Hình 9:
Cấu trúc của Media Gateway
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
18
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, triệt tiếng vọng, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tính hiệu
thoại, truyền các tín hiệu DTMF,…
Các chức năng của một Media Gateway:
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 Media Gateway Controller (MGC).
Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này.
Quản lý tài nguyên và kết nối T1.
Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP.
Có phần mềm Media Gateway dự phòng.
Cho phép khả năng mở rộng Media Gateway về: cổng(ports), cards, các nút
mà không làm thay đổi các thành phần khác. ..
Đặc điểm hệ thống:
Là một thiết bị vào/ra đặc biệt
Dung lượng bộ nhớ phải 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.
Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP), mở rộng một vài giao
diện T1/E1 với mạng TDM.
Mật độ khoảng 120 port (DSO’s).
Sử dụng bus H.110 để đảm bảo tính linh động cho hệ thống nội bộ.
Media Gateway Controller
MGC là đơn vị chức năng chính của Softswitch – khái niệm này sẽ được
trình bày kĩ trong chương 2.
Các chức năng của Media Gateway Controller:
Quản lý cuộc gọi
Các giao thức thiết lập cuộc gọi thoại : H.323, SIP
Giao thức điều khiển truyền thông : MGCP, Megaco, H.248
Quản lý lớp dịch vụ và chất lượng dịch vụ
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
19
Giao thức quản lý SS7 : SIGTRAN (SS7 over IP)
Xử lý báo hiệu SS7
Quản lý các bản tin liên quan QoS như RTCP
Thực hiện định tuyến cuộc gọi
Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR- Call Detail
Record)
Điều khiển quản lý băng thông
Đối với Media Gateway :
o Xác định và cấu hình thời gian thực cho các DSP
o Phân bổ kênh DS0
o Truyền dẫn thoại ( mã hóa, nén, đóng gói)
Đối với Signaling Gateway, MGC cung cấp :
o Các loại SS7
o Các bộ xử lý thời gian
o Cấu hình kết nối
o Mã của nút mạng hay thông tin cấu hình
Đăng ký Gatekeeper
Đặc điểm hệ thống :
Là một CPU đặc biệt, yêu cầu là hệ thống đa xử lý, có khả năng mở rộng
Cần bộ nhớ lớn để lưu trữ cơ sở dữ liệu. Điều này cũng rất cần thiết cho các
quá trình đa xử lý
Chủ yếu làm việc với lưu lượng IP, do đó yêu cầu các kết nối tốc độ cao
Hỗ trợ nhiều loại giao thức
Độ sẵn sàng cao.
Signalling Gateway (SG)
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:
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.
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
20
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).
Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho các dịch vụ viễn thông.
Đặc điểm hệ thống:
Là một thiết bị vào ra I/O -Dung lượng bộ nhớ phải 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, do đó không yêu
cầu dung lượng lớn.
Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet.
Giao diện với mạng SS7 bằng cách sử dụng một luồng EE/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
Yêu cầu độ sẵn sàng cao: nhiều SG, nhiều liên kết báo hiệu,…
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 điểm 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.
Vũ Đình Quân - Tìm hiểu và xây dựng dịch vụ hội nghị truyền hình trên mạng NGN
- Xem thêm -