Mạng thông tin di động theo cấu trúc NGN

Mạng thông tin di động đã phát triển mạnh mẽ và rộng khắp trên toàn thế giới trong mười năm vừa qua với khả năng cung cấp đa dạng các loại hình dịch vụ. Hiện nay, nhu cầu sử dụng dịch vụ dữ liệu ngày càng tăng cao, các dịch vụ dữ liệu chiếm một tỉ trọng đáng kể trong tổng doanh thu của nha khai thác mạng thông tin di động. Trong vài năm tới các dịch vụ thông tin đa phương tiện dựa trên nền IP, sẽ là nguồn doanh thu chính khi doanh thu từ các dịch vụ thoại đang trở...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mạng thông tin di động theo cấu trúc NGN TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM Mạng thông tin di động theo cấu trúc NGN (NGN-Mobile) Mạng thông tin di động đã phát triển mạnh mẽ và rộng khắp trên toàn thế giới trong mười năm vừa qua với khả năng cung cấp đa dạng các loại hình dịch vụ. Hiện nay, nhu cầu sử dụng dịch vụ dữ liệu ngày càng tăng cao, các dịch vụ dữ liệu chiếm một tỉ trọng đáng kể trong tổng doanh thu của nha khai thác mạng thông tin di động. Trong vài năm tới các dịch vụ thông tin đa phương tiện dựa trên nền IP, sẽ là nguồn doanh thu chính khi doanh thu từ các dịch vụ thoại đang trở nên bão hoà. Xu hướng này đòi hỏi mạng thông tin di động phải phát triển theo một cấu trúc mới tiên tiến hơn, cấu trúc dựa trên nguyên tắc của mạng NGN (Next Generation Network), với các tiêu chí cơ bản: a) Sự hội tụ dịch vụ thoại và dịch vụ dữ liệu; b) Sự phân tách lớp điều khiển khỏi lớp truyền tải. Xu hướng này bắt đầu từ phiên bản Release 4 (của 3GPP) và được hoàn thiện trong Release 5/6 và cũng có một ánh xạ tương ứng đối với mạng thông tin di động của 3GPP2. Bài viết này phân tích xu hướng phát triển mạng thông tin di động theo cấu trúc NGN dựa trên các phiên bản tiêu chuẩn của tổ chức 3GPP/3GPP2. 1. Mở đầu Khái niệm cấu trúc mạng NGN xuất phát từ mạng thông tin cố định. Theo khuyến nghị của Liên minh Viễn thông thế giới (ITU), mạng thế hệ mới - Next Generation Network (NGN) được coi là mạng gói có khả năng cung cấp các dịch vụ viễn thông, sử dụng băng tần rộng và các công nghệ truyền tải hỗ trợ QoS trong đó các chức năng liên quan đến dịch vụ không phụ thuộc vào công nghệ truyền tải. Hệ thống hỗ trợ tính di động linh hoạt cho phép cung cấp dịch vụ cho thuê bao một cách ổn định mọi lúc, mọi nơi. NGN được hiểu là mạng dựa trên mạng chuyển mạch gói trong đó các phần tử thực hiện chức năng chuyển mạch định tuyến và các phần tử điều khiển được phân tách một cách logic và vật lý theo khả năng thông minh điều khiển dịch vụ hoặc cuộc gọi. Mạng NGN hỗ trợ rất đa dạng các loại hình dịch vụ dựa trên một cơ sở hạ tầng truyền dẫn chung, bao gồm từ các dịch vụ thoại cơ bản cho đến các dịch vụ số liệu, video, đa phương tiện, dịch vụ băng thông rộng, và các ứng dụng quản lý mạng thông minh. Về cơ bản, mô hình chức năng của mạng NGN như . Trong mô hình này, mạng NGN được chia thành các phân lớp cơ bản: lớp truy nhập, lớp truyền tải, lớp điều khiển và lớp ứng dụng. Mỗi phân lớp có chứa một số phần tử chức năng cơ bản như: Máy chủ cuộc gọi (Call Sever) hay còn gọi là Chuyển mạch mềm (SoftSwitch), Cổng truy nhập (Media Gateway), Cổng báo hiệu (Signalling Gateway) và Máy chủ dịch vụ (Feature Server). Với yêu cầu cung cấp các dịch vụ số liệu, đặc biệt là dịch vụ truyền thông đa phương tiện, mạng thông tin di động hiện nay cũng đang phát triển theo cấu trúc NGN. Có thể nói, các tổ chức tiêu chuẩn 3GPP và 3GPP2 đóng vai trò chủ yếu trong việc xây dựng kiến trúc mạng NGN-Mobile cho các hệ thống thông tin di động dựa trên mạng lõi GSM và CDMA. Xu hướng phát triển theo cấu trúc NGN của mạng lõi 3GPP bắt đầu từ Release 4 (R4), sau đó được hoàn thiện bởi Release 5 (R5) và Release 6 (R6) với khả năng hỗ trợ các dịch vụ thông tin đa phương tiện. Về nguyên tắc, có thể xây dựng mạng thông tin di động NGN-Mobile dựa trên các cấu trúc: mạng lõi R4 hoặc cấu trúc mạng lõi R5&R6. Hình 1. Cấu trúc phân lớp chức năng của mạng NGN Các nhà khai thác mạng GSM hiện nay chủ yếu đang ở giai đoạn R99. Họ có thể lựa chọn các giải pháp triển khai nâng cấp như sau: + Mạng lõi R99 -> Mạng lõi R4 + Mạng lõi R99 -> Mạng lõi R5 + Mạng lõi R99 -> Mạng lõi R4 -> Mạng lõi R5 Việc lựa chọn giải pháp nâng cấp mạng của mỗi nhà khai thác cụ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, như hiện trạng mạng hiện tại; chiến lược phát triển mạng/dịch vụ; chi phí đầu tư. Điều này cho phép nhà khai thác lựa chọn phương án triển khai mạng phù hợp. Trên thị trường thế giới hiện nay, các hãng sản xuất thiết bị mạng thông tin di động đã tung ra các sản phẩm thiết bị mạng lõi dựa trên tiêu chuẩn R4 và R5. Nhiều nhà khai thác đang có chiến lược phát triển hướng tới một mạng lõi theo cấu trúc NGN-Mobile nhằm xây dựng một cơ sở hạ tầng mạng truyền tải chung cũng như khả năng cung cấp, quản lý linh hoạt tất cả các loại hình dịch vụ/ứng dụng. 2. Xu hướng phát triển mạng thông tin di động của 3GPP/3GPP2 theo hướng NGN Tổ chức 3GPP thực hiện chuẩn hoá công nghệ WCDMA cho hệ thống thông tin di động 3G UMTS. Cho đến nay, mạng lõi UMTS đã được phát triển theo 3 Release cơ bản: R99, R4 và R5; ngoài ra, R6 đang trong quá trình thực hiện chuẩn hoá. Sau đây sẽ phân tích những thay đổi trong quá trình chuyển đổi cấu trúc mạng lõi của 3GPP theo hướng NGN. Lưu ý rằng, mạng thông tin di động 3G- Cdma2000 của 3GPP2 cũng có sự phát triển hướng theo cấu trúc NGN, tương tự như mạng lõi của 3GPP, do vậy bài viết chỉ tập trung phân tích mạng lõi di động do 3GPP chuẩn hóa. 2.1 Mạng lõi 3GPP R99 Mô tả kiến trúc phân tách theo loại hình dịch vụ (chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh) của mạng lõi UMTS R99. Tiêu chí của cấu trúc theo R99 bao gồm: tương thích ngược với GSM; hỗ trợ truy nhập các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao; và quản lý được QoS. Như đã chỉ ra trong Hình 2, có hai loại mạng truy nhập vô tuyến có thể kết nối với mạng lõi (CN) của 3GPP: hệ thống BSS của GSM và RNS của UTRAN. Các mạng truy nhập vô tuyến này kết nối với mạng CN thông qua các giao diện chuẩn. Cụ thể, BSS của GSM kết nối với miền CS qua giao diện A và miền PS qua giao diện Gb; UTRAN kết nối với miền CS qua giao diện Iu-cs và tới miền PS qua giao diện Iu-ps. Miền CS (Circuit-Switched Domain) cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh dựa trên tổng đài MSC (bao gồm cả GSM), trong khi miền PS (Packet-Switched Domain) cung cấp kết nối IP giữa Mobile và các mạng IP (bao gồm cả GPRS). Hình 2. Cấu trúc tham chiếu cơ bản của 3GPP R99 (Nguồn: 3GPP) 2.2 Mạng lõi 3GPP R4/R5 Có thể nói cấu trúc mạng lõi theo R00 phát triển tiếp sau R ...