Tải bản đầy đủ
5 Các công nghệ được áp dụng cho mạng NGN

5 Các công nghệ được áp dụng cho mạng NGN

Tải bản đầy đủ

địa chỉ này là duy nhất trong toàn mạng và có đầy đủ thông tin cần thiết cho việc
chuyển gói tin đến đích.
Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút mạng. Do vậy,
cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về poto mạng, thông tin về
nguyên tắc truyền tin và nó phải hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút.
Kết quả tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong bảng định tuyến (Forwarting
table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể chuyển gói tin đến hướng đích.
Dựa vào bảng chuyển tin, cơ cấu truyền tin chuyển mạch các gói IP hướng tới đích.
Phương thức chuyển tin truyền thống là từng chặng một. Phương thức này yêu cầu
kết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau. Sự
không nhất quán của kết quả sẽ dẫn tới việc chuyển gói tin sai hướng, điều này dẫn
tới việc mất gói tin.
Kiểu chuyển tiếp từng chặng ảnh hưởng đến khả năng của mạng. Ví dụ như,
nếu các gói tin chuyển đến cùng một địa chỉ đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được
truyền cùng một tuyến tới đích. Điều này khiến cho mạng không thể thực hiện được
một số chức năng như định tuyến theo đích, theo dịch vụ. Tuy nhiên, phương thức
này định tuyến và chuyển gói tin này nâng cao độ tin cậy cũng như khả năng mở
rộng của mạng. Giao thức định tuyến động cho phép mạng phản ứng lại với những
sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được về sự thay đổi poto mạng thông
qua việc cập nhật lại thông tin về trạng thái kết nối.
Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở
rộng cao. Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện ở phương thức định
tuyến theo từng chặng. Mặt khác, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.
1.5.2 ATM
Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói, thông tin
được nhóm vào các gói tin có chiều dài cố định, trong đó vị trí của gói không phụ

thuộc vào đồng hồ đồng bộ mà dựa trên nhu cầu bất kỳ của kênh cho trước. Các
chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau.
ATM có hai đặc điểm quan trọng :
-

Thứ nhất ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào
ATM , các tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động
trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng sẽ tạo điều kiện cho
việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn.

-

Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm
giúp cho việc định tuyến được dễ dàng.
ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. Nó là công nghệ chuyển mạch

hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi
thông tin được gửi đi. ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặc
thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu. Mặt khác, ATM không thực hiện định
tuyến tại các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi trao
đổi dữ liệu và được giữ cố định trong suốt thời gian kết nối. Trong quá trình thiết lập
kết nối, các tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nối một nhãn. Việc này thực
hiện hai điều: Dành cho kết nối một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào
tại mỗi tổng đài. Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các
kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài. Điều này khác với thông tin về toàn mạng
chứa trong bảng chuyển tin của router dùng IP.
Quá trình chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói
tin qua router. Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell
có kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều
so với của IP router và việc này được thực hện trên các thiết bị phần cứng chuyên
dụng. Do vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của IP
router truyền thống.

1.5.3 IP over ATM
Hiện nay, trong xây dựng mạng IP, có đến mấy loại kỹ thuật, như IP over SDH/
SONET, IP over WDM và IP over Fiber. Còn kỹ thuật ATM, do có các tính năng như
tốc độ cao, chất lượng dịch vụ (QoS), điều khiển lưu lượng, mà các mạng lưới dùng
bộ định tuyến truyền thống chưa có, nên đã được sử dụng rộng rãi trên mạng đường
trục IP. Mặt khác, do yêu cầu tính thời gian thực còn tương đối cao đối với mạng
lưới, IP over ATM vẫn là kỹ thuật được chọn trước tiên hiện nay. Cho nên việc
nghiên cứu đối với IP over ATM vẫn còn rất quan trọng. Mà MPLS chính là sự cải
tiến của IP over ATM kinh điển, cho nên ở đây chúng ta cần nhìn lại một chút về
hiện trạng của kỹ thuật IP over ATM.
IP over ATM truyền thống là một loại kỹ thuật kiểu xếp chồng, nó xếp IP (kỹ
thuật lớp 3) lên ATM (kỹ thuật lớp 2), giao thức của hai tầng hoàn toàn độc lập với
nhau, giữa chúng phải nhờ một loạt giao thức (như NHRP, ARP…) nữa mới đảm
bảo nối thông. Điều đó hiện nay trên thực tế đã được ứng dụng rộng rãi. Nhưng
trong tình trạng mạng lưới được mở rộng nhanh chóng, cách xếp chồng đó cũng gây
ra nhiều vần đề cần xem xét lại.
Trước hết, vấn đề nổi bật nhất là trong phương thức chồng xếp, phải thiết lập
các liên kết PVC tại N điểm nút, tức là cần thiết lập mạng liên kết. Như thế có thể sẽ
gây nên vấn đề bình phương N, rất phiền phức, tức là khi thiết lập, bảo dưỡng, gỡ bỏ
sự liên kết giữa các điểm nút, số việc phải làm ( như số VC, lượng tin điều khiển)
đều có cấp số nhân bình phương của N điểm nút. Khi mà mạng lưới ngày càng rộng
lớn, chi phối kiểu đó sẽ làm cho mạng lưới quá tải.
Thứ hai là phương thức xếp chồng sẽ phân cắt cả mạng lưới IP over ATM ra
làm nhiều mạng logic nhỏ (LIS), các LIS trên thực tế đều là ở trong một mạng vật
lý. Giữa các LIS dùng bộ định tuyến trung gian để liên kết, điều này sẽ có ảnh
hưởng đến việc truyền nhóm gói tin giữa các LIS khác nhau. Mặt khác, khi lưu

lượng rất lớn, những bộ định tuyến này sẽ gây hiện tượng nghẽn cổ chai đối với
băng rộng.
Hai điểm nêu trên đều làm cho IP over ATM chỉ có thể dùng thích hợp cho
mạng tương đối nhỏ, như mạng xí nghiệp, nhưng không thể đáp ứng được nhu cầu
của mạng đường trục Internet trong tương lai. Trên thực tế, hai kỹ thuật này đang
tồn tại vấn đề yếu kém về khả năng mở rộng thêm.
Thứ ba là trong phương thức chồng xếp IP over ATM vẫn không có cách nào
đảm bảo QoS thực sự.
Thứ tư, vốn khi thiết kế hai loại kỹ thuật IP và ATM đều làm riêng lẻ, không
xét gì đến kỹ thuật kia, điều này làm cho sự nối thông giữa hai bên phải dựa vào một
loạt giao thức phức tạp, cùng với các bộ phục vụ xử lý các giao thức này. Cách làm
như thế có thể gây ảnh hưởng không tốt đối với độ tin cậy của mạng đường trục.
Các kỹ thuật MPOA (Multiprotocol over ATM – đa giao thức trên ATM)
LANE (LAN Emulation – Mô phỏng LAN) cũng chính là kết quả nghiên cứu để giải
quyết các vấn đề đó, nhưng các giải thuật này đều chỉ giải quyết được một phần các
tồn tại, như vấn đề QoS chẳng hạn. Phương thức mà các kỹ thuật này dùng vẫn là
phương thức chồng xếp, khả năng mở rộng vẫn không đủ. Hiện nay đã xuất hiện
một loại kỹ thuật IP over ATM không dùng phương thức xếp chồng, mà dùng
phương thức chuyển mạch nhãn, áp dụng phương thức tích hợp. Kỹ thuật này chính
là cơ sở của MPLS.
1.5.4 MPLS
Đối với các nhà thiết kế mạng, sự phát triển nhanh chóng, sự mở rộng không
ngừng của mạng Internet, sự tăng vọt của lượng dịch vụ cũng như sự phức tạp của
các loại hình dịch vụ, đã dần dần làm cho mạng viễn thông hiện tại không còn đáp
ứng được. Một mặt, các nhà khai thác khó kiếm được lợi nhuận, nhưng mặt khác thì
thuê bao lại quan tâm là giá cả quá cao, tốc độ quá chậm. Thị trường bức bách đòi

hỏi có một mạng tốc độ cao hơn, giá cả thấp hơn. Đây là nguyên nhân căn bản để ra
đời một loạt các kỹ thuật mới, trong đó có MPLS.
Bất kể kỹ thuật ATM từng được coi là nền tảng của mạng số đa dịch vụ băng
rộng (B-ISDN), hay là IP đạt thành công lớn trên thị trường hiện nay, đều tồn tại
nhược điểm khó khắc phục được. Sự xuất hiện của MPLS – kỹ thuật chuyển mạch
nhãn đa giao thức đã giúp chúng ta có được sự chọn lựa tốt đẹp cho cấu trúc mạng
thông tin tương lai. Phương pháp này đã dung hợp một cách hữu hiệu năng lực điều
khiển lưu lượng của thiết bị chuyển mạch với tính linh hoạt của bộ định tuyến. Hiện
nay càng có nhiều người tin tưởng một cách chắc chắn rằng MPLS sẽ là phương án
lý tưởng cho mạng đường trục trong tương lai.
MPLS tách chức năng của IP router làm hai phần riêng biệt : Chức năng
chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Phần chức năng chuyển gói tin, với nhiệm
vụ gửi gói tin giữa các router, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như ATM.
Trong MPLS, nhãn là một số có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng.
Kỹ thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của một gói tin trong một bảng
các nhãn để xác định tuyến của gói tin và nhãn mới của nó. Việc này đơn giản hơn
nhiều so với việc xử lý gói tin theo kiểu thông thường, do vậy cải thiện được khả
năng của thiết bị. Các router sử dụng kỹ thuật này được gọi là LSR (Label Switch
Router).
Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp
mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR và thủ tục gán nhãn để chuyển
thông tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc chuyển mạch. MPLS có thể
hoạt động được với các giao thức định tuyến Internet khác như OSPF (Open
Shortest Path First) và BGP (Border Bateway Protocol). Do MPLS hỗ trợ việc điều
khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố định, việc đảm bảo chất lượng dịch
vụ của các tuyến là hoàn toàn khả thi. Đây là một điểm vượt trội của MPLS so với
các định tuyến cổ điển.

Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế chuyển tuyến (fast rerouting). Do MPLS là
công nghệ chuyển mạch hướng kết nối, khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền
thường cao hơn các công nghệ khác. Trong khi đó, các dịch vụ tích hợp mà MPLS
phải hỗ trợ lại yêu cầu dung lượng cao. Do vậy, khả năng phục hồi của MPLS đảm
bảo khả năng cung cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ cấu khôi phục lỗi
của lớp vật lý bên dưới.
Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng khiến cho việc quản lý mạng được
dễ dàng hơn. Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các gói tin
thuộc một FEC có thể được xác định bởi một giá trị của nhăn. Do vậy, trong miền
MPLS, các thiết bị đo lưu lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại các gói tin.
Lưu lượng đi qua các tuyến chuyển mạch nhãn (LSP) được giám sát một cách dễ
dàng dùng RTFM ( Real-Time Flow Measurement). Bằng cách giám sát lưu lượng
tại các LSR, nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng có
thể được xác định nhanh chóng. Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương pháp
này không đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ (ví dụ như trễ từ
điểm đầu đến điểm cuối của miền MPLS).
Tóm lại, MPLS là một công nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng. Với
tính chất cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng nâng cao chất lượng dịch
vụ của mạng IP truyền thống. Bên cạnh đó, thông lượng của mạng sẽ được cải thiện
một cách rõ rệt. Tuy nhiên, độ tin cậy là một vấn đề thực tiễn có thể khiến việc triển
khai MPLS trên mạng Internet bị chậm lại.

CHƯƠNG 2 SOFTSWITCH TRONG MẠNG NGN
2.1 Sự ra đời của Softswitch
Trong tương lai, mạng thế hệ mới sẽ hoàn toàn dựa trên cơ sở hạ tầng là mạng
gói. Vì vậy việc chuyển từ mạng viễn thông hiện tại lên mạng thế hệ mới phải được
trải qua nhiều giai đoạn. Do PSTN hiện nay vẫn hoạt động tốt và cũng cấp dịch vụ
khá tin cậy (99.999%) nên việc chuyển cả mạng truy nhập và mạng lõi của PSTN
thành mạng gói là rất tốn kém. Để tận dụng cơ sở hạ tầng của PSTN và ưu điểm của
chuyển mạch gói, cấu hình mạng NGN bao gồm chuyển mạch kênh và chuyển mạch
gói được thể hiện như hình sau:

Hình 2.1 Mô hình tổng quát
Theo hình trên, tổng đài cấp 5 (tổng đài nội hạt) dùng chuyển mạch kênh
(Circuit – Switched Local – Exchange) thể hiện qua phần mạng PSTN vẫn được sử
dụng. Như đã biết, phần phức tạp nhất trong những tổng đài này chính là phần mềm
xử lí cuộc gọi. Phần mềm này chạy trên một bộ xử lí chuyên dụng được tích hợp sẵn

với phần cứng vật lí chuyển mạch kênh. Hay nói cách khác, phần mềm sử dụng
trong các tổng đài nội hạt phụ thuộc vào phần cứng của tổng đài. Điều đó gây khó
khăn cho việc tích hợp mạng PSTN và mạng chuyển mạch gói khi xây dựng NGN.
Giải pháp có thể thực thi là tạo ra một thiết bị lai (Hybrid Device) có thể chuyển
mạch thoại ở cả dạng kênh và dạng gói với sự tích hợp của phần mềm xử lí gọi.
Điều này được thực hiện bằng cách tách riêng chức năng xử lý cuộc gọi khỏi chức
năng chuyển mạch vật lí. Thiết bị đó chính là bộ điều khiển cổng phương tiện MGC
sử dụng chuyển mạch mềm - Softswitch. Hay Softswitch là thiết bị thực hiện việc
xử lí cuộc gọi trong mạng NGN.
Việc phân tích chức năng điều khiển cuộc gọi và dịch vụ từ mạng truyền tải
nằm dưới là giải pháp cho mạng dựa trên chuyển mạch mềm. Hỗ trợ các giao diện
báo hiệu chuẩn sẽ cung cấp kết nối liền mạch giữa PSTN truyền thống và các mạng
công cộng thế hệ mới, đảm bảo việc phát triển mềm dẻo cho các hệ thống. Thoại qua
chuyển mạch gói, mạng chuyển tiếp khung và mạng tế bào thể hiện một thị trường
to lớn, tạo ra cơ hội cho các nhà kinh doanh và khai thác.

Hình 2.2 Ví dụ về Softswitch trong mạng