Hệ thống viễn thông Telecommunication Network Systems

Hệ thống viễn thông Telecommunication Network Systems Giảng viên: Hoàng Trọng Minh Email: Hoangtrongminh@ptit.edu.vn Hoangtrongminh@yahoo.com Webpage: hoangtrongminh.info Bài giảng môn học Nội dung môn học Mục tiêu:Cung cấp cho sinh viên những kiến thức nền tảng của hệ thống truyền thông hiện nay. Kiến trúc và các giải pháp hướng tới mạng NGN, các giải pháp công nghệ mạng viễn thông tiên tiến đang được triển khai và ứng dụng. Nội dung môn học Chương 2: Giải pháp chuyển mạch mềm 2.1 Mô hình kiến trúc 2.2 Các thành phần của chuyển mạch mềm 2.3 Các giao thức báo hiệu của chuyển mạch mềm 2.4 Kết luận chương Chương 1: Giới thiệu chung 1.1 Động lực và xu hướng phát triển mạng NGN 1.2 Các công nghệ nền tảng cho mạng NGN 1.3 Các tổ chức và hướng phát triển NGN 1.4 Kết luận chương Nội dung môn học Chương 4: Các giải pháp công nghệ tiên tiến 4.1 Giải pháp SONET/SDH NGN 4.2 Giải pháp mạng PON 4.3 Giải pháp ghép kênh theo bước sóng WDM 4.4 Xu hướng và mô hình tích hợp IP/WDM Chương 3: Phân hệ đa phương tiện IP 3.1 Giới thiệu chung 3.2 Mô hình kiến trúc tổng quan của IMS 3.3 Ưu và nhược điểm của IMS 3.4 Kiến trúc hệ thống IMS 3.5 Kết luận chương Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN Hạ tầng thông tin và truyền thông dựa trên hai phương thức: TDM và Packet Xu hướng phát triển dịch vụ trên nền gói gia tăng lớn. - Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông; - Khó khăn trong việc tổ hợp mạng; - Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ mới; - Đầu tư cho mạng PSTN lớn; - Giới hạn trong phát triển mạng; - Không đáp ứng được sự tăng trưởng nhanh của các dịch vụ dữ liệu. Nhược điểm của hạ tầng PSTN Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN Khuyến nghị Y.2001 của ITU-T chỉ rõ: Mạng thế hệ sau (NGN) là mạng chuyển mạch gói có khả năng cung cấp các dịch vụ viễn thông và tạo ra ứng dụng băng thông rộng, các công nghệ truyền tải đảm bảo chất lượng dịch vụ và trong đó các chức năng dịch vụ độc lập với các công nghệ truyền tải liên quan. Nó cho phép truy nhập không giới hạn tới mạng và là môi trường cạnh tranh giữa các nhà cung cấp dịch vụ trên các kiểu dịch vụ cung cấp. Nó hỗ trợ tính di động toàn cầu cho các dịch vụ cung cấp tới người sử dụng sao cho đồng nhất và đảm bảo. Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN NGN là mạng - Có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói; - Triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng; - Đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động; - Các hệ thống hỗ trợ có khả năng mềm dẻo, cho phép khách hàng sử dụng nhiều loại hình dịch vụ mà chỉ cần một nhà cung cấp. Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN  Mạng hiện tại tồn tại 1 cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất 1 loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó: • Mạng điện thoại cố định • Mạng điện thoại di động • Mạng truyền số liệu  Sử dụng 2 kỹ thuật chuyển mạch chính: • Chuyển mạch kênh • Chuyển mạch gói  Trong các hệ thống kiến trúc tổng đài vẫn là đơn khối Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN NB wireline LEX RSU MSC BSC GSM SSP SSP SCP Serv SCP Serv Circuit Backbone BB wireline SGSN GGSN NAS AAA DS LAM BAS ATM Switch Packet Backbone @ Sự tồn tại riêng lẻ của các hệ thống viễn thông Sự độc quyền của các nhà cung cấp Khó khăn trong vấn đề quản lý mạng Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN NGN là mạng do dịch vụ thúc đẩy, vì vậy khi xem xét đến động lực ra đời của NGN ta xem xét đến khía cạnh sự thúc đẩy của dịch vụ: Xuất phát từ nhu cầu dịch vụ của khách hàng Xuất phát từ yêu cầu của các doanh nghiệp khai thác dịch vụ viễn thông Xuất phát từ nhu cầu của các nhà quản lý Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN  Công nghệ chuyển mạch Thay dần công nghệ chuyển mạch kênh bằng chuyển mạch gói  Công nghệ truyền dẫn Truyền dẫn toàn quang ..  Công nghệ truy nhập Truy nhập băng rộng vô tuyến, hữu tuyến với công nghệ xDSL, CDMA...  Sự phát triển của khoa học kỹ thuật Các yếu tố công nghệ để hỗ trợ phát triển NGN Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN 12 NGN đáp ứng hiệu quả các nhu cầu khác nhau  Chuyển mạch gói  Phân chia giữa các lớp mạng  Giao diện mở =>Triển khai và thiết kế dịch vụ nhanh hơn NB Radio BB Radio BB wireline Services Services Services Mediation Call control Profile Packet transfer Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN Internet phone NGN c4 VoIP NGN c5 FMC IMS Softswitch /MGC C5 Softswitch /MGC C4 SIP server/ H323GK Name HT điều khiển Voice/ Chat IP trunking Current TDM svc Multimedia svc Fix+Mobile svc (PTT, VCC..) Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN PSTN WAN router ` ` Switch/hub PBX PBX ` ` DATA NETWORK Voice NETWORK Sự tách biệt dịch vụ thoại và số liệu Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN PSTN WAN router ` ` Switch/hub PBX PBX ` ` DATA NETWORK Voice NETWORK VoIP gateway VoIP gateway Hội tụ thoại và số liệu, công nghệ VoIP Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN Sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động trong NGN Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN PCS IS-95A IS-95B CDMA2000 1X 1X EV-DO 1X EV-DV WCDMA IEEE802.11 IEEE802.11b IEEE802.11a IEEE802.11g PSTN Modem ISDN ADSL VDSL FTTH Mạng hội tụ băng rộng Toàn IP Mạng không dây Mạng di động Mạng cố định Trước đây Hiện tại Tương lai Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN SMS Tải nhạc chuông Di động Người-Người Người-Máy Môi trường hội tụ DAB/DVB Thoại thấy hình TV di động VOD Video streaming Dịch vụ theo vị trí Dịch vụ định vị Điều khiển từ xa Dịch vụ biểu cảm Hội nghị truyền hình Hướng thoại H ư ớ ng th oạ i Dữ liệu tốc độ thấp Multimedia Multimedia nhanh, băng rộng T hô ng m in h H ư ớ ng th oạ i T hô ng m in h Xu hướng hội tụ các dịch vụ viễn thông (theo 3GPP) Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN  Mạng có cấu trúc đơn giản;  Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú và đa dạng;  Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm chi phí khai thác, bảo dưỡng;  Dễ dàng tăng dung lượng, phát triển dịch vụ mới;  Có độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh;  Tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lý và nhu cầu phát triển dịch vụ, không theo địa bàn hành chính mà theo vùng mạng hoặc vùng lưu lượng. Nguyên tắc tổ chức mạng NGN Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN Nền tảng là hệ thống mạng mở: - Các khối chức năng của tổng đài truyền thống được chia thành các phần tử mạng độc lập, các phần tử phân theo chức năng và phát triển một cách độc lập. - Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng. Là mạng dịch vụ thúc đẩy: - Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi; - Chia tách cuộc gọi với truyền tải. Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Động lực và xu hướng phát triển lên NGN Là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất: - Các mạng thông tin tích hợp trong một mạng thống nhất dựa trên nền gói; - IP trở thành giao thức vạn năng, làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ; - NGN là nền tảng cho cơ sở hạ tầng thông tin quốc gia (NII). Là mạng có dung lượng và tính thích ứng cao, đủ năng lực để đáp ứng nhu cầu: - Có khả năng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đa phương tiện băng thông cao; - Có khả năng thích ứng với các mạng đã tồn tại để tận dụng cơ sở hạ tầng mạng, dịch vụ và khách hàng sẵn có. Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Các công nghệ nền tảng cho NGN Truyền dẫn quang: - Công nghệ SDH cho đường truyền tốc độ cao với khả năng bảo vệ của các mạch vòng; - Công nghệ WDM cho phép sử dụng độ rộng băng tần rất lớn của sợi quang, nâng tốc độ truyền dẫn lên tới 10 Gb/s, 20 Gb/s, ... - Một giải pháp hiện nay là hội tụ các lớp dữ liệu và quang trong mạng lõi. Truyền dẫn vệ tinh: - Thị trường thông tin vệ tinh phát triển mạnh trong những năm gần đây; - Nhiều loại hình dịch vụ vệ tinh đang được phổ biến như: DTH tương tác, truy nhập Internet, các dịch vụ băng rộng, HDTV, … - Kết hợp các ưu điểm của CDMA, thông tin vệ tinh ngày càng phát triển, đặc biệt trong lĩnh vực thông tin di động và cá nhân. Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Các công nghệ nền tảng cho NGN  Công nghệ truy nhập - Duy trì nhiều loại hình mạng truy nhập vào một môi truyền dẫn chung: + Truy nhập quang, + Truy nhập vô tuyến, + Truy nhập cáp đồng sử dụng các công nghệ ADSL, HDSL, … + Truy nhập băng rộng. - Tích cực phát triển và hoàn thiện để đem vào ứng dụng rộng rãi các công nghệ truy nhập tiên tiến băng rộng, triển khai hệ thống di động 3G. Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o Các công nghệ nền tảng cho NGN  Công nghệ chuyển mạch -IP, - ATM, - IP over ATM, - MPLS, - Optical Switching Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o CÁC TỔ CHỨC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGN C¸c chøc n¨ng trung gian Giao diÖn ch-¬ng tr×nh øng dông Giao diÖn ch-¬ng tr×nh c¬ së CÊu tróc C¸c chøc n¨ng øng dông C¸c chøc n¨ng c¬ së Cung cÊp dÞch vô xö lý vµ l-u tr ÷ th«ng tin ph©n t¸n C¸c chøc n¨ng giao tiÕp ng-êi – m¸y C¸c chøc n¨ng xö lý vµ l-u tr ÷ Chøc n¨ng ® iÒu khiÓn Chøc n¨ng truyÒn t¶i Chøc n¨ng ® iÒu khiÓn Chøc n¨ng truyÒn t¶i Cung cÊp dÞch vô truyÒn th«ng chung TruyÒn th«ng vµ nèi m¹ng th«ng tin Các chức năng GII và mối quan hệ giữa chúng Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o CÁC TỔ CHỨC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGN Mô hình tiến tới NGN từ các mạng hiện có Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o CÁC TỔ CHỨC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGN ... TCP/IP Video ATM Multiservice ... Voice Líp øng dông Bé ® iÒu khiÓn IP/MPLS Bé ® iÒu khiÓn Voice/SS7 Bé ® iÒu khiÓn ATM/SVC TDM FR ChuyÓn m¹ch lai ghÐp Líp ® iÒu khiÓn Líp chuyÓn m¹ch Líp thÝch øng C¸c giao thøc , giao diÖn , API b¸o hiÖu /IN tiªu chuÈn Líp qu¶n lý C¸c giao thøc , giao diÖn më réng C¸c giao diÖn logic vµ vËt lý tiªu chuÈn Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o CÁC TỔ CHỨC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGN UE UE BSS GERAN RNC UTRAN SGSN GGSN P-CSCF I-CSCF S-CSCF MGCF BGCF MGW T-SGW MRFC MRFP SLF HSS M¹ ng di ®éng kÕ thõa Server øng dông M¹ ng IMS ngoµi M¹ ng PSTN kÕ thõa R-SGW HLR Cx Cx ISC MRF Ms Mr Mi Mg Mj MwMw Mm Mm Mk Mp Dx Mh Sh Gi Gc Gr D÷ liÖu vµ b¸ o hiÖu B¸ o hiÖu Iu Iu Go Kiến trúc IMS trong NGN Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o CÁC TỔ CHỨC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGN ETSI phân chia nghiên cứu cấu trúc mạng theo các lĩnh vực: - Lớp truyền tải trên cơ sở công nghệ quang - Mạng lõi dung lượng cao trên cơ sở công nghệ gói IP/ATM - Điều khiển trên nền IP - Dịch vụ và ứng dụng trên nền IP - Quản lý trên cơ sở IT và IP TISPAN - Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking; - Tập trung vào phần hội tụ mạng cố định và Internet; - Khởi phát một kế hoạch đơn giản để đáp ứng được những yêu cầu cấp thiết của thị trường. - Phát triển tính độc lập mạng truy nhập và xúc tiến FMC (Fixed Mobile Convergence). Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o CÁC TỔ CHỨC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGN Các đặc điểm chính: - Đảm bảo cung cấp tất cả các dịch vụ hỗ trợ bởi phân hệ IMS của 3GPP đến người sử dụng băng rộng và những dịch vụ IMS lựa chọn cho các khách hàng PSTN/ISDN kết nối đến NGN; - Cung cấp phần lớn dịch vụ PSTN/ISDN hiện có của một nhà khai thác mạng đến thiết bị và những giao diện kế thừa để hỗ trợ các kịch bản thay thế PSTN/ISDN; - Mở rộng IMS của 3GPP để bao trùm các vùng mà 3GPP không phủ đến được, đặc biệt là những dịch vụ như chặn cuộc gọi, cuộc gọi khẩn cấp, v.v. - Mạng truy nhập được xem như là thành phần mạng giữa các thiết bị của khách hàng, hỗ trợ những tương tác điều khiển dịch vụ; - Hỗ trợ các mạng truy nhập băng rộng cố định hiện thời và mạng truy nhập kết nối IP (IP-CAN). Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o CÁC TỔ CHỨC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGN Kiến trúc mạng NGN theo ETSI Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG o CÁC TỔ CHỨC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGN Các đặc điểm chính: - Phân hệ IMS nằm giữa và liên kết các lớp truyền tải (mạng truy nhập thông qua phân hệ điều khiển tài nguyên và mạng lõi) và lớp dịch vụ. - Kế thừa từ các mạng hiện có như PSTN, ISDN, Internet, PLMN, v.v. - Xây dựng thêm các phân hệ và giao thức mới để bổ sung các loại hình dịch vụ, cung cấp dịch vụ đa phương tiện và hội tụ mạng. - Mạng truyền tải được gói hóa hoàn toàn với công nghệ IP. - Các mạng riêng rẽ trước đây được kết hợp thành một mạng chung duy nhất, cho phép nhà cung cấp có thể cung cấp tất cả các loại hình dịch vụ. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC Líp øng dông Líp ®iÒu khiÓn Líp truyÒn th«ng Líp truy nhËp vµ truyÒn dÉn Giao diÖn më API Giao diÖn më API Giao diÖn më API L í p q u ¶ n lý Kiến trúc phân lớp mạng Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC Kiến trúc mạng NGN Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC Phần truy nhập: - Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục qua cổng giao tiếp thích hợp. - Cung cấp các truy nhập chuẩn và không chuẩn của thiết bị đầu cuối như: truy nhập đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài PBX, … - Với truy nhập vô tuyến: các hệ thống thông tin di động GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh. - Trong tương lại các hệ thống truy nhập không dây sẽ phát triển rất nhanh như truy nhập hồng ngoại, bluetooth hay WLAN (802.11). - Với truy nhập hữu tuyến: hiện nay cáp đồng và xDSL đang được sử dụng. - Trong tương lai truyền dẫn quang DWDM, PON sẽ dần chiếm ưu thế, thị trường của xDSL và modem sẽ dần thu nhỏ lại. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC Phần truyền tải: - Tại lớp vật lý các công nghệ truyền dẫn quang như SDH, WDM hay DWDM sẽ được sử dụng. - Công nghệ ATM hay IP có thể được sử dụng trên mạng lõi để đảm bảo QoS. - Các router được sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn. Khi lưu lượng nhỏ switch–router có thể đảm nhận luôn chức năng những bộ định tuyến này. - Lớp truyền tải có khả năng hỗ trợ các mức QoS cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. - Lớp ứng dụng đưa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và lớp truyền tải sẽ thực hiện yêu cầu đó. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC Phần truyền tải: - Tại lớp vật lý các công nghệ truyền dẫn quang như SDH, WDM hay DWDM sẽ được sử dụng. - Công nghệ ATM hay IP có thể được sử dụng trên mạng lõi để đảm bảo QoS. - Các router được sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn. Khi lưu lượng nhỏ switch–router có thể đảm nhận luôn chức năng những bộ định tuyến này. - Lớp truyền tải có khả năng hỗ trợ các mức QoS cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. - Lớp ứng dụng đưa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và lớp truyền tải sẽ thực hiện yêu cầu đó. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC Chức năng: - Điều khiển kết nối để cung cấp các dịch vụ truyền thông từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức báo hiệu nào. - Quản lý và chăm sóc khách hàng. Các thành phần: - Thành phần chính là Softswitch, còn gọi là MGC hay Call Agent, - Các thành phần như SG, MS, FS, AS để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP. Các đặc điểm: - Nhờ giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, cho phép dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng. - Hiện nay lớp điều khiển vẫn rất phức tạp, khả năng tương thích giữa thiết bị của các hãng là vấn đề cần quan tâm. - Các giao thức, giao diện báo hiệu và điều khiển kết nối rất đa dạng, còn chưa được chuẩn hoá và đang tiếp tục phát triển. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC - Gồm các nút thực thi dịch vụ (máy chủ dịch vụ), có chức năng cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải. - Các dịch vụ cung cấp có thể là dịch vụ mạng thông minh IN, dịch vụ trả tiền trước, dịch vụ giá trị gia tăng Internet, v.v. - Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ giao diện mở mà nhà cung cấp có thể triển khai nhanh dịch vụ trên mạng. - Cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ. - Một số dịch vụ thực hiện làm chủ việc điều khiển logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, - Một số dịch vụ khác sẽ thực hiện điều khiển từ lớp điều khiển. Lớp ứng dụng Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC Lớp quản lý - Là một lớp đặc biệt, xuyên suốt các lớp từ kết nối cho đến ứng dụng. - Tại lớp quản lý có thể khai thác hoặc xây dựng mạng quản lý viễn thông TMN như một mạng riêng để theo dõi và điều phối các thành phần mạng đang hoạt động. - Các chức năng quản lý được chú trọng là quản lý mạng, quản lý dịch vụ và quản lý kinh doanh. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Mô hình chức năng thiết bị mạng NGN Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ  Cổng phương tiện (Media Gateway – MG)  Bộ điều khiển cổng phương tiện (Media Gateway Controller – MGC)  Cổng báo hiệu (Signalling Gateway – SG)  Máy chủ phương tiện (Media Server – MS)  Máy chủ ứng dụng/đặc tính (Application Server/Feature Server – AS/FS) Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Vị trí của các phần tử trong mạng NGN Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Chức năng: - Là thiết bị chuyển đổi giao thức đóng khung và truyền tải từ loại mạng này sang một loại mạng khác, thông thường là từ dạng chuyển mạch kênh sang dạng gói. - Thực tế, nó chuyển đổi giữa dạng dữ liệu trong mạng IP (RTP/UDP/IP) với luồng số truyền trong mạng chuyển mạch kênh (PCM, GSM). - Việc chuyển đổi được điều khiển bằng Softswitch. - MG thực hiện việc mã hoá, giải mã và nén dữ liệu. Các hoạt động này được thực hiện bởi các bộ xử lý tín hiệu số DSP. - Ngoài ra, MG còn tập hợp dữ liệu cho việc tính cước và chăm sóc khách hàng hay phát hiện ngưỡng dữ liệu nếu yêu cầu. - MG hỗ trợ các giao thức định tuyến chính như OSPF, IS-IS, BGP. Cổng phương tiện – MG Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Các loại cổng phương tiện - MG MG trung kế (TG – Trunking Gateway): - kết nối các chuyển mạch thuộc PSTN/ISDN tới phần lõi NGN; MG truy nhập (AG – Access Gateway): - kết nối giữa mạng lõi NGN với mạng truy nhập; MG dân cư (RG – Residential Gateway): - Kết nối mạng lõi NGN với mạng thuê bao nhà dân; . MG truy nhập di động (WAG – Wireless Access Gateway): - cho phép các khách hàng của mạng di động 3G kết nối tới NGN; MG trung kế di động (WG – Wireless Gateway): - cho phép mạng di động 3G kết nối tới NGN; MG báo hiệu (SG – Signalling Gateway): - chuyển đổi tín hiệu báo hiệu số 7 giữa mạng chuyển mạch kênh và mạng gói. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Các yêu cầu kĩ thuật đối với MG Cung cấp chất lượng thoại tốt: - Đảm bảo độ trễ và tỉ lệ mất gói ở mức thấp. - Hỗ trợ việc nén dữ liệu: MG cung cấp tập hợp các bộ mã hóa/giải mã thoại như G.711, G.723.1, G.726, G.729, GSM. - Cho phép lựa chọn các yêu cầu về chất lượng thoại và băng thông. - Hỗ trợ khử tiếng vọng - Có khả năng khử jitter nhằm cải thiện chất lượng thoại và đáp ứng nhu cầu của người dùng. - Hỗ trợ triệt các khoảng lặng trong đàm thoại và tạo nhiễu nền để giảm khối lượng tải truyền trong mạng. Tính linh hoạt: - Cho phép nhà điều hành mạng mở rộng mạng khi cần thiết. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Các yêu cầu kĩ thuật đối với MG Tính mở: - Cho phép kết nối với các phần tử mạng khác như MGC, sử dụng các giao thức như MGCP, Megaco/H.248 hay SIP. - Việc sử dụng các giao thức chuẩn cho phép nhà điều hành ít phụ thuộc nhất vào các nhà cung cấp và thuận tiện trong việc thay thế các phần tử mạng; - Hiện nay các thiết bị MG hỗ trợ IPv4, nhưng chúng có thể được phát triển để hỗ trợ IPv6 là chuẩn trong tương lai. Tính bảo mật: - Hỗ trợ nhận thực và bảo mật, sử dụng các giao thức như PAP, CHAP hay IPSec. Độ tin cậy: - Là một yêu cầu quan trọng, không thể thiếu đối với các thiết bị MG. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Chức năng: - Là thành phần chính của hệ thống Softswitch, đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi; - Thực hiện việc định tuyến và đánh số, báo hiệu, thu thập dữ liệu lưu lượng, bảo dưỡng hệ thống, điều khiển quá tải, ghi số liệu cước; - Điều khiển mạng, cung cấp các dịch vụ mạng thông minh và dịch vụ mạng IP. - Kết hợp cùng MG, SG và các thành phần khác như MS, FS, AS để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP. - Giao tiếp với hệ thống OS và BSS. Bộ điều khiển cổng phương tiện – MGC Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Bộ điều khiển cổng phương tiện – MGC Các đặc điểm: - MGC là cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng này. - MGC còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin. Call Agent cung cấp một giao diện phù hợp với AS để điều khiển dịch vụ và chính sách. - Các Call Agent phối hợp hoạt động với nhau để thực hiện cuộc gọi. Truyền thông giữa chúng được thực hiện bởi các giao thức chuẩn như BICC hay SIP-T. - Ngoài ra, Call Agent cũng cho phép đầu cuối IP kết nối trực tiếp sử dụng các giao thức như SIP hay H.323. - Yêu cầu cơ bản đối với MGC là tính mở: cho phép sử dụng các giao thức chuẩn và giao diện lập trình ứng dụng mở, đảm bảo tính độc lập của nhà cung cấp đối với sự phát triển dịch vụ và cho phép sử dụng dịch vụ ba bên. - Hiện nay các giao thức chuẩn và giao diện lập trình ứng dụng chưa đủ hoàn thiện để đảm bảo tương thích hoàn toàn. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ CO Switch CO Switch Signalling Gateway Call Agent Call Agent Residential Gateway Vai trò và vị trí của Call Agent trong mô hình mạng thế hệ mới Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Các đặc điểm: - Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu, tạo ra chiếc cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP dưới sự điều khiển của MGC; - Cung cấp việc liên kết báo hiệu giữa mạng TDM và mạng gói, SG làm cho MGC giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. - Giao thức SIGTRAN được sử dụng một cách hiệu quả để đảm bảo tính thời gian thực và tin cậy. - Với thoại và báo hiệu được nhận trên cùng một kênh, chức năng SG thường được tích hợp trên MG. - Với ISUP “quasi-associated” (sử dụng STP) thì SG là thiết bị độc lập. Cổng báo hiệu – SG Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Các chức năng: - Là thành phần lựa chọn, được sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt. - Cung cấp chức năng tương tác giữa người gọi và ứng dụng thông qua thiết bị viễn thông (trả lời cuộc gọi, phát thông báo, đọc thư, cung cấp lệnh thoại, v.v.) - Chức năng MS có thể được tích hợp trong Softswitch hoặc để ở MG. Các chức năng có thể là bắt buộc hoặc lựa chọn. - Có hai nhóm chức năng chính là: + Tài nguyên phương tiện (tách tone, tổng hợp thoại, nhận dạng tiếng nói, ...) + Điều khiển phương tiện (nhắc, ghi bản tin, ...) Các đặc điểm: - MS phân phát dịch vụ thoại và video trên mạng gói như cầu hội nghị, thông báo (do MG gửi), IN và một số tương tác người dùng. - MS là thiết bị được điều khiển bằng SIP, MGCP hoặc H.248/Megaco và là giải pháp của SRP (Service Resource Point) hỗ trợ cho IN. Máy chủ phương tiện – MS Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Máy chủ ứng dụng/đặc tính – AS/FS - FS là máy chủ ở lớp ứng dụng, chứa một loạt dịch vụ của doanh nghiệp. Vì vậy, nó còn được gọi là máy chủ ứng dụng thương mại (AS). - FS xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa chuyển mạch. - Giữa Softswitch và FS có thể sử dụng các giao thức chuẩn hoặc giao diện chương trình ứng dụng mở API. - AS/FS tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP, không ràng buộc nhiều với Softswitch về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng.. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ Máy chủ ứng dụng/đặc tính – AS/FS - Mục tiêu của AS là điều khiển và quản lý ứng dụng hiệu quả. Nó cho phép đưa ra các dịch vụ mới không cần cập nhật ở Softswitch trong thời gian ngắn. - Một dịch vụ mới có thể được phát triển bởi bản thân nhà khai thác mạng. Các máy chủ ứng dụng điều khiển các logic và kết nối ứng dụng. - Phần mềm AS có thể đơn giản hoá việc kết nối các hệ thống web mới, các hệ thống đặt trong các vị trí khác nhau và các hệ thống kế thừa thông qua web client. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o MÔ HÌNH THIẾT BỊ M¸ y chñ phương tiện MS-F M¸ y chñ øng dông AS-F Cæng b¸ o hiÖu SG-F Cæng phương tiện MG-F Qu¶n lý Inter-Operator Interworking IW-F Qu¶n lý phiª n kÕt nèi MGC-F Qu¶n lý phiª n truy nhËp R-F/A-F § iÒu khiÓn cuéc gäi & b¸ o hiÖu CA-F ĐiÒu khiÓn cæng phương tiện MGC MGC-F Các chức năng của MGC Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM Trong mạng thế hệ kế tiếp NGN có các loại báo hiệu sau: Báo hiệu cuộc gọi: SIP, H.323. Báo hiệu giữa MGC - MG hay giữa MGC – Server: MGCP, Megaco/H.248. Báo hiệu PSTN:SIGTRAN Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM Các giao thức thuộc H.323 Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM a, Thiết bị đầu cuối Là thành phần dùng trong truyền thông hai chiều đa phương tiện thời gian thực được dùng trong việc kết nối cuộc gọi. Một đầu cuối H.323 phải hỗ trợ các đặc tính sau: H.245 cho việc trao đổi khả năng của đầu cuối và để tạo các kênh thông tin. H.225 cho quá trình báo hiệu và thiết lập cuộc gọi. RAS cho việc đăng kí và điều khiển các hoạt động quản lý khác với Gatekeeper. RTP/RTCP được sử dụng cho việc truyền các thông tin thoại và hình. G.711 cho quá trình mã hóa và giải mã tiếng nói, T.120 cho quá trình hội thảo dữ liệu và hỗ trợ khả năng tương tự của MCU. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM Một GW phải hỗ trợ các giao thức hoạt động trong mạng H.323 và sử dụng chuyển mạch kênh SCN (Switched Circuit Network). Về phía H.323, GW phải hỗ trợ báo hiệu điều khiển H.245 Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM Gakeeper chính là trung tâm cho mọi cuộc gọi trong mạng H.323 Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM Các chức năng cần thiết của một Gatekeeper: Dịch địa chỉ (Address Translation): Một cuộc gọi đi trong mạng H.323 có thể dùng bí danh (alias) để chỉ địa chỉ của đầu cuối. Do đó ta cần phải sử dụng chức năng này để dịch bí danh sang địa chỉ H.323. Quản lí việc thu nhận điểm cuối (Admission Control): Gatekeeper sử dụng báo hiệu RAS để quản lý việc tham gia vào mạng H.323 Điều khiển băng thông (Bandwidth Control): Gatekeeper điều khiển băng thông bằng báo hiệu RAS. Quản lí vùng hoạt động (Zone Management): Gatekeeper chỉ có thể thực hiện các chức năng trên đối với các đầu cuối, GW và MCU thuộc vùng quản lý của nó. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM MCU là thành phần hỗ trợ trong dịch vụ hội nghị đa điểm có sự tham gia của hai đầu cuối H.323 trở lên. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM Các giao thức thuộc H.323 a, Các giao thức mã hóa, giải mã cho tín hiệu thoại và hình Các giao thức mã hóa và giải mã cho thoại gồm có: G.711 (64kbps), G.722 (64kbps, 56kbps, 48kbps), G.723.1 (5.3kbps, 6.3kbps) và G.729 (8kbps). Các giao thức mã hóa và giải mã cho tín hiệu hình bao gồm: H.261, H.263. b, Giao thức báo hiệu RAS (H.225.0) Giao thức RAS (Registration, Admission and Status) là giao thức được sử dụng để thực hiện việc đăng ký, quản lý việc tham gia của các điểm cuối, thay đổi băng thông, trao đổi trạng thái và loại bỏ đăng kí giữa các điểm cuối với Gatekeeper. Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM c, Giao thức báo hiệu điều khiển H.245 Báo hiệu điều khiển H.245 giống báo hiệu điều khiển Q.931 nhưng không phải tất cả các bản tin có trong Q.931 đều được sử dụng trong H.245 mà có những khác biệt nhất định. Các chức năng chính của H.245 gồm Khả năng trao đổi Kênh báo hiệu luận lý Điều khiển hội nghị Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM Các thành phần trong báo hiệu SIP Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM Minh họa về một cuộc gọi sử dụng giao thức SIP Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM o CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CỦA CHUYỂN MẠCH MỀM Minh họa về một cuộc gọi sử dụng giao thức SIP Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o Giới thiệu chung về IMS Chuyển đổi từ NGN sử dụng Softswitch sang mạng sử dụng IMS. Định nghĩa về IMS của 3GPP Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o Giới thiệu chung về IMS Kiến trúc IMS Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o Giới thiệu chung về IMS IMS- lõi kết nối mạng Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC TỔNG QUAN CỦA IMS Cấu trúc phân lớp của IMS Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC TỔNG QUAN CỦA IMS Kiến trúc chức năng của IMS Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC TỔNG QUAN CỦA IMS Lớp môi trường truyền thông và điểm cuối bao gồm các phần tử: Thiết bị người dùng (UE) Cổng truyền thông (MGW) Bộ xử lý chức năng tài nguyên môi trường truyền thông (MRFP) Cổng ứng dụng (AGW) Điều khiển chức năng cổng ứng dụng Lớp điều khiển phiên bao gồm: Chức năng điều khiển phiên gọi (CSCF), CSCF được phân chia thành các phần tử sau: Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC TỔNG QUAN CỦA IMS Các chức năng của IMS . P-CSCF- chức năng CSCF Proxy . I-CSCF- chức năng hiển thị . S-CSCF-chức năng CSCF phục vụ . BGCF- chức năng điều khiển cổng biên . MRFC-chức năng điều khiển tài nguyên đa phương tiện . PDF-proxy thực hiện chức năng đưa ra quyết định . MGCF-chức năng điều khiển cổng đa phương tiện Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC TỔNG QUAN CỦA IMS Các chức năng điều khiển tài nguyên chung Chức năng điều khiển phiên gọi (CSCFs) là các chức năng quản lý giao thức các phiên SIP, bao gồm: Phối hợp với các phần tử của các mạng khác Điều khiển phiên, điếu khiển đặc tính, định vị tài nguyên Ba chức năng chủ yếu trong CSCF là: . S-CSCF: điều khiển phiên cho các thiết bị điểm cuối . I-CSCF: điều khiển điểm truy nhập vào IMS từ các mạng khác . P-CSCF: điều khiển điểm truy nhập từ IMS đến các thiết bị Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o MÔ HÌNH KIẾN TRÚC TỔNG QUAN CỦA IMS Lớp ứng dụng bao gồm các phần tử sau: Server ứng dụng (AS), nó có thể là giao thức SIP AS hoặc kiến trúc dịch vụ mở (OSA) Trình duyệt Web Hệ thống quản lý miền ứng dụng vận hành bảo dưỡng và giao thức OMA&P bao gồm: Server thuê bao nhà riêng (HSS), trong đó có cơ sở dữ liệu cho mô tả đa phương tiện (DNS) Thiết bị tính cước cho IMS, với các chức năng: . Tính cước ofline và online . Chuyển dữ liệu tính cước đến hệ thống tính cước Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o Kiến trúc hệ thống IMS Kiến trúc chức năng phân lớp của IMS Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o Kiến trúc hệ thống IMS Kiến trúc chức năng phân lớp của IMS 3GPP Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o Kiến trúc hệ thống IMS Kiến trúc chức năng phân lớp của IMS TISPAN Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o Kiến trúc hệ thống IMS Kiến trúc chức năng phân lớp của IMS ITU-T Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o Giải pháp của HUAWEI Mô hình mạng IMS đầy đủ của Huawei Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o Giải pháp của NORTEL Mô hình mạng IMS đầy đủ của Nortel Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o Giải pháp của SIEMEN Mô hình mạng IMS đầy đủ của SIEMEN Chương 3: PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP o Giải pháp của Ericsson Mô hình mạng IMS đầy đủ của Ericsson Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o SONET/SDH THẾ HỆ KẾ TIẾP o MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM o CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG IP/WDM o CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o SONET/SDH THẾ HỆ KẾ TIẾP o Sử dụng cho truyền tải Ethernet EoS (over SONET) o Các giải pháp đóng khung chung GFP, liên kết chuỗi ảo VCAT, lược đồ điều chỉnh dung lượng liên kết LCAS. Core header Payload area Payload length indicator cHEC (CRC-16) Payload header Client payload infomation field (Caries an Ethernet MAC frame) Optional payload FCS (CRC=32) 2 octets 2 octets 4-64 octets 4 octets 4-65, 535 octets cHEC: Core HEC CRC: Cyclic Redundancy Check HEC: Header error check FCS: Frame check sequence GFP là việc giống như một phiên bản độ dài thay đổi của ATM Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o SONET/SDH THẾ HỆ KẾ TIẾP GFP VCAT LCAS Ethernet GFPVCAT LCAS Ethernet SONET network Byte VCAT truyền vào khung GFPqua STS SPE trong VCG Phần tử mạng EoS LCAS điều khiển thêm/xóa đường STS tới VCG do dự phòng hoặc lỗi/khôi phục Phần tử mạng EoS Mỗi SPE trong VCG được mang trong một đường STS, STS này có thể được chuyển mạch và bảo vệ độc lập bởi mạng SONET. VCAT cho phép các trường tin SONET kết hợp vào trong một trường tin đơn, ảo LCAS là một giao thức báo hiệu thực hiện trao đổi bản tin giữa hai điểm kết cuối VC-n Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o SONET/SDH THẾ HỆ KẾ TIẾP hệ thống nền tảng cung cấp đa dịch vụ MSPP (Multi-service provisioning platform). MSPP MSPP SONET ADM SONET ADM Vßng OC-N DS1 IF DS1 IF DS3 IF DS3 IF OC-N IF OC-N IF Ethernet I/F Ethernet I/F Ethernet switch optional Ethernet switch optional EoS STS switch OC-N IF OC-N IF Multi-service provisioning platform (MSPP) Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o SONET/SDH THẾ HỆ KẾ TIẾP Triển khai SONET/MSPP •Cung cấp dịch vụ đường truyền Ethernet riêng •Ethernet truy nhập tới các dịch vụ Ethernet hoặc IP •Những mạng EoS chuyên dụng Phân phối dịch vụ E-line MSPP SONET ADM SONET ADM SONET ADM MSPP MSPP MSPP MSPP Fast Ethernet A DS-nFast Ethernet B DS-n OC-N DS-n Fast Ethernet C D Gigabit Ethernet Vòng truy nhập OC-12 Vòng truy nhập OC-48 Vòng truy nhập OC-48 Vòng truy nhập liên tổng đài OC-192 Tổng đài trung tâm Tổng đài trung tâm Tổng đài trung tâm 100 Mbps EPL giữa Ethernet UNIs A và E 20 Mbps EPL giữa Ethernet UNIs B và C 500 Mbps EPL giữa Ethernet UNIs D và F Fast Ethernet E F Gigabit Ethernet Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o SONET/SDH THẾ HỆ KẾ TIẾP Truy nhập Ethernet tới các dịch vụ Ethernet hoặc IP MSPP MSPP SONET ADM SONET ADM MSPP MSPP MSPP Fast Ethernet A DS-nFast Ethernet B DS-n OC-N DS-n Fast Ethernet C Gigabit Ethernet Vòng truy nhập OC-12 Vòng truy nhập OC-48 Vòng truy nhập liên tổng đài OC-192 Tổng đài trung tâm Tổng đài trung tâm 100 Mbps truy cập tới dịch vụ Ethernet 20 Mbps truy cập tới Internet 500 Mbps truy cập tới IP-VPN Tổng đài trung tâm/trung tâm dữ liệu Mạng dịch vụ Ethernet Mạng dịch vụ IP Vai trò của mạng EoS khác vai trò của nó trong kịch bản trước (phân phối E-Line), nơi mà nó phân phối dịch vụ chính nó, không chỉ truy nhập tới dịch vụ. Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o SONET/SDH THẾ HỆ KẾ TIẾP Các mạng EoS chuyên dụng MSPP MSPP MSPP SONET ADM MSPP MSPP MSPP Fast Ethernet DS-n Fast Ethernet DS-n OC-N DS-n Gigabit Ethernet Vòng truy nhập liên tổng đài OC-192 Tổng đài trung tâm Tổng đài trung tâm MSPP Gigabit Ethernet OC-N MSPP Fast Ethernet Tổng đài trung tâm MSPP Gigabit Ethernet OC-N DS-n Gigabit Ethernet Vòng chuyên dụng OC-48 B Vòng chuyên dụng OC-48 A Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o SONET/SDH THẾ HỆ KẾ TIẾP Ưu nhược điểm của SONET/SDH NextGen o Triển khai các dịch vụ Ethernet o Phát triển các dịch vụ mang cho mạng không dây o Lợi ích cao với nhà cung cấp dịch vụ : tiêu chuẩn, tốt cho mạng hỗn hợp và chi phí thấp. o Hoạt động trong môi trường mạng hỗn hợp o Yêu cầu mạng truyền tải có chức năng chuyển mạch bậc cao o Khả năng hỗ trợ các hệ thống quản lý OSS Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o GIẢI PHÁP MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON Mạng quang tích cực (AON) Mạch quang tích cực sử dụng các thiết bị sử dụng điện để phân tích dữ liệu như một bộ chuyển mạch, bộ định tuyến hoặc bộ dồn kênh. Một nhược điểm rất lớn của mạng quang tích cực chính là ở thiết bị chuyển mạch Mạng quang thụ động(PON) Không có các thiết bị điện tích cực trong mạng phân chia và băng thông được chia sẻ từ bộ cung cấp (feeder) đến người dùng. Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o GIẢI PHÁP MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON Phạm vi hoạt động của hệ thống mạng quang thụ động Hai kiểu công nghệ PON chính là chế độ chuyển tải không đồng bộ PON (APON – ATM PON) và Ethernet PON (EPON) Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o GIẢI PHÁP MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON Kiến trúc mạng quang thụ động Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o GIẢI PHÁP MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON Một mạng quang thụ động sử dụng một thiết bị thụ động (không cần đến nguồn điện) để tách tín hiệu quang (điện) từ một sợi quang sang nhiều sợi quang và ngược lại, để ghép các tín hiệu quang từ nhiều sợi vào một sợi. Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o GIẢI PHÁP MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON Các dạng cấu hình PON Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o GIẢI PHÁP MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON •Pons cho phép khoảng cách giữa các CO và các khách hàng xa, hoạt động ở khoảng cách trên 20 km. •Pons triển khai tốn ít sợi quang giữa CO và local loop. •Pons cung cấp băng thông cao hơn do các sợi quang ít bị suy hao, cung cấp các giải pháp Gigabit trên giây. •Hoạt động trong luồng hướng xuống như là một mạng quảng bá, PONs cho phép phát sóng các đoạn video, hoặc là IP video, hoặc video tương tự. •PONs, loại bỏ sự cần thiết phải cài đặt hoạt các bộ dồn kênh tích cực tại các điểm cắt, do đó giảm thiểu được nguồn nhân lực từ những công việc vận hành, duy trì hoạt động, và phải cung cấp điện năng cho chúng. PONs sử dụng các bộ chia quang thụ động nhỏ, nằm trong điểm nối, và triển khai như một phần của thiết lập cáp sợi quang. •Trở nên trong suốt từ đầu cuối-tới đầu cuối, PONs cho phép nâng cấp tốc độ bít cao, hoặc bổ sung thêm bước sóng. Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o GIẢI PHÁP MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON Trong kiến trúc này, những bước sóng 1510 nm và 1310 nm được sử dụng trong điều khiển tương ứng với luồng hướng xuống và hướng lên, trong khi bước sóng 1550 nm được dành riêng cho video hướng xuống Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o GIẢI PHÁP MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON Thiết kế Ba-bước sóng cũng có thể được sử dụng để cung cấp giải pháp DWDM chồng phủ lên EPON Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM Giải pháp theo bước sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing) là công nghệ trong “trong một sợi quang truyền dẫn đồng thời nhiều tín hiệu quang với các bước sóng khác nhau”. Bộ ghép kênh Máy phát quang Máy phát quang Bộ khuếch đại quang sợi Bộ tách kênh Máy thu quang Máy thu quang Bộ tách kênh Máy thu quang Máy thu quang Bộ khuếch đại quang sợi Bộ ghép kênh Máy phát quang Máy phát quang . . . . . . . . . . . . O O O O 1 N 1' N' 1 N 1' N' Hệ thống WDM đơn hướng Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM Máy phát quang Máy phát quang Máy thu quang Máy thu quang Máy thu quang Máy thu quang Bộ khuếch đại quang sợi Máy phát quang Máy phát quang . . . . . . . . . . . . O O 1 N 1' N' 1 N 1' N' Bộ ghép/tách kênh quang Bộ ghép/tách kênh quang Hệ thống WDM song hướng Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM Tx2 TxN Rx1 Rx2 RxN Tx1 DE MUX MUX truyền tín hiệu trên sợi quang khuếch đại tín hiệu khuếch đại tín hiệu phát tín hiệu ghép tín hiệu tách tín hiệu thu tín hiệu EDFA EDFA Sơ đồ chức năng hệ thống WDM Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM Công nghệ WDM có các ưu nhược điểm cơ bản sau: Tận dụng tài nguyên dải tần rất rộng của sợi quang Có khả năng đồng thời truyền dẫn nhiều tín hiệu Có nhiều ứng dụng Giảm yêu cầu xử lý tốc độ cao cho một số linh liện quang điện Có khả năng truyền dẫn IP Có khả năng truyền dẫn hai chiều trên cùng một sợi quang. Cấu hình mạng có tính linh hoạt, tính kinh tế và độ tin cậy cao. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống WDM: Suy hao. Tán sắc. Hiện tượng phi tuyến ảnh hưởng trong sợi quang. Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM Các phần tử trong mạng WDM O/E/O E/O/E IP router SONET SONET Laser Receiver Non ITU Non ITU ITU ITU ITU Transponder Mux/Demux M U X osc osc OLT bao gồm bộ ghép kênh/phân kênh bước sóng và bộ chuyển đổi tín hiệu. Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM OADM Laser Bơm Raman LaserMáy thu Bù tán sắc Chặng độ lợiChặng độ lợi osc osc Sơ đồ khối của một bộ khuyếch đại đường dây quang điển hình Vai trò của OADM trong mạng Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM Node biên Node biênNode biên Node biên Node biên Node biên quang điện quang điện OXC OXC Mô hình mạng sử dụng bộ OXC Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM Các yêu cầu đối với bộ OXC Cung cấp dịch vụ Trong suốt đối với tốc độ truyền dẫn bit Giám sát chất lượng truyền dẫn Chuyển đổi bước sóng Ghép kênh và hợp nhóm tín hiệu (grooming) Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM XU HƯỚNG TÍCH HỢP IP/WDM Xu hướng tích hợp IP trên WDM Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM XU HƯỚNG TÍCH HỢP IP/WDM Mạng IP Mạng IP OXC OXC OXC Mạng quang con Mạng quang con Mạng Client khác Mạng Client khácMạng Quang Mạng IP Mạng IP Mạng Quang Mạng Quang Con UNI UNI UNI UNI UNI UNI INNI INNI INNI INNI ENNI ENNI Kiến trúc tổng quát của mạng IP over WDM Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM NNI Mô hình ngang hàng thông tin báo hiệu, điều khiển UNI UNI UNI UNI NNI Mô hình chồng phủ Hai cấu trúc tích hợp mạng quang Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG IP/WDM ADM IP Router ATM Switch Optical OLT/OADM/OXC OC-12c/OC-48c Cấu trúc và kết nối phân lớp IP/ATM/SONET-SDH/WDM Chương 4:CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN o MẠNG QUANG GHÉP KÊNH ĐA BƯỚC SÓNG WDM CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG IP/WDM Cấu trúc tổng quan về mạng truyền tải IP trên nền WDM Kiểm tra giữa môn học o Mô tả kiến trúc phân lớp IMS theo 3GPP.