Bài giảng Quy hoạch mạng viễn thông: Phần 1 - Trường Đại học Thái Bình

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Quy hoạch mạng viễn thông: Phần 1 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Tổng quan về mạng viễn thông; mạng lưới viễn thông công cộng; các kế hoạch cơ bản xây dựng mạng viễn. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Quy hoạch mạng viễn thông: Phần 1 - Trường Đại học Thái Bình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI BÌNH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÀI GIẢNG QUY HOẠCH MẠNG VIỄN THÔNG HỆ: ĐẠI HỌC NGHÀNH: CNKT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ Biên soạn: Th.s Nguyễn Thị Thu Hà Thái Bình 2021 4
LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các giải pháp công nghệ hạ tầng mạng truyền thông, hàng loạt các yêu cầu mới được đặt ra đối với các vấn đề khai thác và triển khai hệ thống trong môi trường mạng thực tiễn. Bài toán quy hoạch mạng viễn thông luôn là mối quan tâm hàng đầu và là một trong những vấn đề quan trọng nhất cần giải quyết của các nhà khai thác viễn thông. Tùy thuộc vào các giải pháp công nghệ và các ứng dụng triển khai mà các nhà khai thác lựa chọn và xây dựng các hệ thống quy hoạch mạng thích hợp để nâng cao hiệu quả vận hành và khai thác mạng. Vì vậy, các giải pháp quy hoạch mạng luôn là một bài toán mang tính động và sát với công nghệ mạng lưới. Nhằm cung cấp cho học viên những kiến thức cơ bản trong quy hoạchí mạng viễn thông, bài giảng này cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về quy hoạch mạng viễn thông để qua đó hiểu được các cơ chế, kĩ thuật cũng như giao thức quy hoach và giám sát mạng viễn thông. Quy hoạch mạng viễn thông là một nội dung rất quan trọng, cần được nghiên cứu kĩ lưỡng để nâng cao hiệu quả vận hành và khai thác mạng. Yêu cầu đối với học viên sau khi học xong môn học này là phải nắm bắt được các yêu cầu chung về quy hoạch mạng, các thực thể vật lí cũng như các thực thể chức năng trong mạng quản lí viễn thông, các giao diện và chức năng quản lí, cách thức quản lí và điều hành mạng thông qua các giao thức quản lí khác nhau. Tài liệu được biên soạn trong khoảng thời gian tương đối ngắn nên không tránh khỏi còn nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và những người quan tâm. Người biên soạn Nguyễn Thị Thu Hà 5
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ASN Abstract Syntax Notation Chú ý cú pháp rút gọn ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dị bộ ATMF ATM Forum Diễn đàn ATM BDI Backward Defect Indicator Chỉ thị lỗi hướng về BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên B-ISDN Broadband ISDN ISDN băng rộng BML Business Management Layer Lớp quản lí kinh doanh CBC Cipher Block Chaining - Giao thức mã hoá ma trận - Data Encryption Standard DES CCITT Consultative Committee for Ủy ban tư vấn về điện thoại và điện báo International Telegraph and quốc tế (Tiền thân của ITU) Telephone CLI Command Line Interface Giao diện dòng lệnh CMIP Common Management Giao thức thông tin điều hành chung Information Protocol Giao thức dịch vụ thông tin CMIS Common Management quản lí chung Information Services Kiến trúc CORBA CORBA Common Object Request Broken Architecture DCN Data Communication Network Mạng thông tin dữ liệu DES Data Encryption Standard Tiêu chuẩn mật mã hoá dữ liệu DML Data Management Language Ngôn ngữ xử lý dữ liệu DTL Designated Transit List Danh sách chuyển tiếp mong muốn ERO Explicit Route Object Đối tượng định tuyến hiện ETSI European Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu Telecommunications Standards Institute FDI Forward Defect Indicator Chỉ thị lỗi hướng đi FR Frame Relay Chuyển tiếp khung FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file 6
GDMO Guideline for Definition of Gợi ý để xác định các đối tượng điều Managed Objects hành GMPLS General Multi Protocol Label Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao Switching thức tổng quát GUI Graphic User Interface Giao diện người dùng đồ hoạ HMMP Hypermedia Management Protocol Giao thức quản lí đa phương tiện IAB Internet Architecture Board Tổ chức kiến trúc Internet ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức kiểm soát thông báo Internet ID Identification Nhận dạng IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức hỗ trợ kĩ thuật Internet ITU International Telecommunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế ITU-T ITU-Telecommunication Sector Tiểu ban viễn thông – Hiệp hội viễn thông quốc tế LAN Local Area Network Mạng nội hạt LSP Label Switch Path Đƣờng chuyển mạch nhãn MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập phƣơng tiện MD Mediation Device Thiết bị trung gian MF Mediation Function Chức năng trung gian MIB Management Information Base Cơ sở thông tin quản lí MOM Manage Of Manager Quản lí của quản lí MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NE Network Element Phần tử mạng NEF Network Element Function Chức năng phần tử mạng NEML Network Element Management Layer Lớp quản lí phần tử mạng NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp (sau) NMF Network Management Forum Diễn đàn điều hành mạng NML Network Management Layer Lớp quản lí mạng NMS Network Management System Hệ thống quản lí mạng Network Management Station Trạm quản lí mạng OS Operating System Hệ điều hành 7
OSI Open System Interconnection Hệ thống liên kết mở PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức QAF Q Adapter Function Chức năng thích ứng Q QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RARP Reverse Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ngược RED Random Early Detection Kĩ thuật loại bỏ sớm ngẫu nhiên RMON Remote Network Monitoring Kiểm soát mạng từ xa RSVP Resource ReServation Protocol Giao thức giành trước tài nguyên SAME System Application Management Entity Thực thể quản lí ứng dụng hệ thống SGMP Simple Gateway Monitoring Protocol Giao thức kiểm soát cổng đơn giản SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ SMI Structure of Management InformationCấu trúc thông tin quản lí System Management Information Thông tin quản lí hệ thống SML Service Management Layer Lớp quản lí dịch vụ SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản lí mạng đơn giản SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ SS7 Signalling System Number 7 Mạng báo hiệu số 7 TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển giao vận TCP/IP Transmission Control Chồng giao thức TCP/IP Protocol/Internet Protocol (Suite) TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian 8
Contents LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................................ 5 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT....................................................................................................... 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG .................................................... 12 1.1 Các khái niệm cơ bản trong lĩnh vực viễn thông ................................................... 12 1.2. Các thành phần cơ bản của mạng viễn thông ............................................................. 15 1.3 Mô hình tổng quát của các hệ thống viễn thông.......................................................... 16 1.3.1 Giới thiệu chung về mạng viễn thông ................................................................. 17 1.3.2 Thiết bị đầu cuối ................................................................................................. 17 1.3.3 Thiết bị chuyển mạch .......................................................................................... 17 1.4. Dịch vụ truyền thông đa phương tiện ......................................................................... 17 1.4.1 Tìm hiểu chung..................................................................................................... 17 1.4.2 Phân loại các giao thức truyền thông đa phương tiện .............................................. 17 1.4.3 Chồng giao thức H323 ......................................................................................... 18 1.4.3.1 Các thành phần trong hệ thống H323 ............................................................... 19 1.4.3.2 Thành phần đầu cuối H323 ............................................................................... 20 1.4.3.3 H323 Gateway ................................................................................................... 21 1.4.3.4 Gatekeeper ......................................................................................................... 21 1.4.3.5 Đơn vị điều khiển liên kết đa điểm (MCU)....................................................... 22 1.4.4 Các giao thức trong bộ giao thức H323 ............................................................... 23 1.4.4.1 Phương thức hoạt động ..................................................................................... 24 1.4.4.2 Giới thiệu về giao thức SIP ................................................................................... 26 1.5 Mạng viễn thông hiện tại ............................................................................................. 27 1.5.1 Khái niệm về mạng viễn thông ............................................................................ 27 1.5.2 Đặc điểm mạng viễn thông hiện nay ............................................................... 28 1.5.3 Mạng viễn thông Việt Nam ............................................................................. 29 1.5.3.1 Hệ thống chuyển mạch ................................................................................ 29 1.5.3.2 Hệ thống truyền dẫn .................................................................................... 30 1.5.3.3 Hệ thống báo hiệu ........................................................................................ 30 1.5.3.4 Hệ thống truy nhập ...................................................................................... 31 1.5.3.5 Hệ thống quản lý....................................................................................... 31 1.5.3.6 Hệ thống đồng bộ ........................................................................................ 31 1.5.4.7 Những hạn chế của mạng viễn thông hiện tại.............................................. 31 1.6 Mạng NGN ............................................................................................................. 32 9
1.6.1 Định nghĩa ....................................................................................................... 32 1.6.2 Đặc điểm NGN ..................................................................................................... 32 1.6.2.1 Các yếu tố thúc đẩy tiến tới NGN ............................................................... 33 Cải thiện chi phí đầu tư ................................................................................................. 33 Xu thế đổi mới viễn thông ............................................................................................. 33 Các doanh thu mới ........................................................................................................ 34 1.6.3 Yêu cầu để phát triển NGN ............................................................................. 34 CHƯƠNG 2: MẠNG LƯỚI VIỄN THÔNG CÔNG CỘNG ............................................... 36 2.1. Khái niệm, phân loại và điều kiện kết cấu ................................................................. 36 2.1.1. Khái niệm ............................................................................................................ 36 2.1.2. Phân loại mạng lưới truyền thông và điều kiện kết cấu ....................................... 16 2.2 Mạng chuyển mạch và điện thoại ........................................................................... 17 CHƯƠNG 3: CÁC KẾ HOẠCH CƠ BẢN XÂY DỰNG MẠNG VIỄN ............................. 19 3.1. Giới thiệu chung ......................................................................................................... 19 3.2 Trình tự thực hiện quá trình lập kế hoạch ................................................................... 22 3.2.1.1 Các điều kiện ban đầu ..................................................................................... 23 3.2.1.2 Những yếu tố cần được xem xét trong khi xác định mục tiêu ........................ 23 3.2.5.2 Pha tăng trưởng nhanh................................................................................ 29 3.2.5.3 Pha bão hòa ................................................................................................. 29 3.2.6 Các bước xác định nhu cầu ............................................................................... 29 3.2.6.1.1 Phương pháp chuỗi thời gian ........................................................................ 31 3.2.6.1.2 Xác định hằng số của mô hình dự báo ............................................................... 32 a. Khái quát ....................................................................................................................... 33 b. Dự báo lưu lượng ....................................................................................................... 33 CHƯƠNG 4: QUY HOẠCH MẠNG VIỄN THÔNG .......................................................... 37 4.1. Quy hoạch vị trí tổng đài ............................................................................................ 37 4.1.1. Giới thiệu về tổng đài .......................................................................................... 37 4.1.2. Mục đích đầu tư lắp đặt hệ thống tổng đài .......................................................... 38 4.1.3. Quy hoạch vị trí tổng đài ......................................................................................... 38 4.2.2. Cấu hình mạng truyền dẫn .................................................................................. 39 4.2.2.1. Tổng quan về chi phí thiết bị ............................................................................ 39 4.2.2.2. Chi phí các đường dây thuê bao ....................................................................... 40 4.2.2.3. Chi phí các đường trung kế nội hạt .................................................................. 41 4.2.2.4. Chi phí của các tổng đài ................................................................................... 41 4.2.2.5. Chi phí cần thiết đối với các thiết bị ................................................................ 41 4.2.5. Ví dụ cấu hình mạng truyền dẫn ......................................................................... 42 10
4.2.6. Định tuyến ........................................................................................................... 43 4.2.6. 1. Khái niệm định tuyến ...................................................................................... 43 4.2.6.2. Phân loại định tuyến ......................................................................................... 44 4.2.7. Tạo nhóm kênh .................................................................................................... 46 4.3. Quy hoạch mạng lưới thuê bao................................................................................... 46 4.3.1 Cấu hình tổng thể dự kiến ............................................................................... 47 4.3.2 Hệ thống truyền thông có dây ......................................................................... 48 4.3.3 Hệ thống truyền thông không dây.................................................................... 50 4.3.4 Trung tâm viễn thông....................................................................................... 51 CHƯƠNG 5: VỀ QUẢN LÍ MẠNG VIỄN THÔNG ........................................................... 52 5.1. Tầm quan trọng của công tác quản lý mạng viễn thông ............................................. 52 5.2 Các yêu cầu quản lý mạng........................................................................................... 54 5.2.1 Các kịch bản quản lí mạng .............................................................................. 55 5.2.2 Các chức năng quản lí mạng ........................................................................... 57 5.2.3 Khía cạnh tổ chức của quản lí mạng ............................................................... 60 5.2.4 Khía cạnh thời gian của quản lí mạng ............................................................. 61 5.2 Mạng quản lý mạng viễn thông TMN ......................................................................... 63 5.2.1. Giới thiệu về TMN .................................................................................................. 64 5.5.2 Các chức năng quản lý của TMN ............................................................................. 64 5.2.3 Kiến trúc vật lí ................................................................................................. 67 11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG 1.1 Các khái niệm cơ bản trong lĩnh vực viễn thông Gần đây, máy tính phát triển nhanh, khả năng làm việc nhanh và giá thành giảm đến nỗi chúng ứng dụng khắp mọi nơi trên thế giới và xâm nhập vào mọi lĩnh vực. Do sự đa dạng và tinh vi của máy tính và sự phát triển nhanh của các trạm làm việc, nhu cầu về mạng viễn thông truyền tải thông tin không ngừng phát triển. Các mạng này khả năng cung cấp các đường truyền thông để chuyển các số liệu trong lĩnh vực công nghệ, khoa học kỹ thuật và đảm bảo đáp ứng các loại ứng dụng phong phú khác nhau từ giải trí cho tới các công việc phức tạp. Các mạng này còn có khả năng truyền tải thông tin với tốc độ khác nhau từ vài ký tự trong một giây tới hàng Gbit/s. Theo một nghĩa rộng hơn, các mạng này cung cấp chức năng truyền tải thông tin một cách linh hoạt. Thông tin truyền tải với tốc độ khác nhau, độ an toàn và độ tin cậy cao. Điểm này khác xa so với khả năng của mạng điện thoại được hình thành để truyền tải tín hiệu tiếng nói với tốc độ cố định 64Kbit/s, độ an toàn và tin cậy không đồng bộ. Điểm quan trọng ở đây là các thiết bị trên mạng viễn thông cùng có sự thoả thuận về việc trình bày thông tin dưới dạng số và các thủ tục trên các đường truyền. Tất cả các quy ước, thoả thuận và các quy tắc nhằm xác định thông tin số trao đổi với nhau gọi là các giao thức thông tin (communication protocol). Sự kết hợp (marriage) giữa hai công nghệ hàng đầu viễn thông và máy tính là một thách thức mới cho các nhà khoa học, kỹ sư và các nhà thiết kế. Truyền thông là việc truyền thông tin từ một điểm tới một điểm khác, gồm có truyền thông cơ học (bưu chính) và truyền thông điện (viễn thông) bởi vì nó phát triển từ dạng cơ học (máy móc) sang dạng điện/quang và ngày càng sử dụng những hệ thống điện/quang phức tạphơn. 12
Điện thoại Các ĐIỆN mạng Telex Hai hướng Các Điện mạng VIỄN THÔNG Bưu chính CƠ Truyền thông đơn Truyền hình Báo chí Phát thanh TV Hình 1.1: Viễn thông Tỷ lệ phần truyền thông cơ học (thư từ, báo chí) đang có xu hướng giảm trong khi tỷ lệ phần truyền thông điện/quang, đặc biệt là truyền song hướng, lại gia tăng và sẽ chiếm thị phần chủ đạo trong tương lai. Vì vậy, ngày nay những tập đoàn báo chí cũng đang tập trung và hướng tới truyền thông điện/quang, coi đó là cơ hội kinh doanh tương lai của mình. Viễn thông chiếm phần chủ đạo trong truyền thông. Viễn thông (Telecommunication) là quá trình trao đổi các thông tin ở các dạng khác nhau (tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu...) với cự ly xa nhờ vào các hệ thống truyền dẫn điện từ (truyền dẫn cáp kim loại, cáp quang, vi ba, vệ tinh). Mạng viễn thông (Telecommunications Network) là tập hợp các thiết bị (Devices), các kỹ thuật (Mechanisms) và các thủ tục (Procedures) để các thiết bị kết cuối của khách hàng có thể truy nhập vào mạng và trao đổi thông tin hữu ích. Các yêu cầu đặt ra cho mạng viễn thông là phải có khả năng cung cấp các đường truyền tốc độ khác nhau, linh hoạt, có độ tin cậy cao đáp ứng các loại hình dịch vụ khác nhau. Mạng vật lý & Mạng logic (physical and logical networks) Mạng vật lý bao gồm các hệ thống truyền dẫn, chuyển mạch như: mạng cáp nội hạt, mạng vi ba số, mạng SDH, mạng thông tin vệ tinh, mạng lưới các tổng đài. Các hệ thống được thiết lập nhằm tạo ra các đường dẫn tín hiệu giữa các địa chỉ thông qua các nút mạng. Mạng vật lý đóng vai trò là cơ sở hạ tầng của viễn 13
thông, nó phục vụ chung cho liên lạc điện thoại, truyền thông dữ liệu và các dịch vụ băng rộng khác. Trên cơ sở hạ tầng đó các mạng logic được tạo ra nhằm cung cấp các dịch vụ viễn thông thoả mãn nhu cầu của xã hội. Mạng điện thoại, mạng TELEX, mạng Radio truyền thanh là các mạng logic truyền thống. Ngày nay, ngoài các mạng trên còn có có thêm các mạng khác có thể cùng tồn tại trong một khu vực, như là mạng điện thoại công cộng (PSTN), mạng dữ liệu chuyển gói công cộng (PSPDN), mạng nhắn tin (Paging network), mạng điện thoại di động, mạng máy tính toàn cầu (INTERNET), mạng số đa dịch vụ tích hợp (ISDN) vv...Các mạng trên đã cung cấp hàng loạt dịch vụ viễn thông thoả mãn nhu cầu của khách hàng. Hệ thống truyền thông (Communication System): là các hệ thống làm nhiệm vụ xử lý và phân phối thông tin từ một vị trí này đến một vị trí khác và còn gọi là hệ thống thông tin. Một hệ thống thông tin bao gồm các thành phần sau: bộ mã hoá, bộ phát, môi trường truyền dẫn, bộ thu, bộ giải mã. Thông Bộ Thông Bộ mã hóa Môi trƣờng Bộ Bộ giải mã tin tin phát truyền dẫn thu Hình 1.2: Mô hình hệ thống truyền thống Trong hệ thống truyền thông chúng ta cần quan tâm: khuôn dạng thông tin, tốc độ truyền dẫn, cự ly truyền dẫn, môi trường truyền dẫn, kỹ thuật điều chế, thủ tục phát hiện và sửa lỗi. Các phương thức truyền tín hiệu trong hệ thống truyền thông: - Đơn công (Simplex): Thông tin chỉ truyền trên một hướng, bộ thu không thể trao đổi thông tin với phía phát. - Bán song công (Half- Duplex): Thông tin truyền trên hai hướng nhưng không cùng thời điểm. - Song công (Full-Duplex): Thông tin truyền trên hai hướng đồng thời . 14
1.2. Các thành phần cơ bản của mạng viễn thông Viễn thông (Telecommunication): bao gồm những vấn đề liên quan đến việc truyền thông tin (trao đổi hay quảng bá thông tin) giữa các đối tượng qua một khoảng cách, nghĩa là bao gồm bất kỳ hoạt động liên quan tới việc phát/nhận tin tức (âm thanh, hình ảnh, chữ viết, dữ liệu, …) qua các phương tiện truyền thông (hữu tuyến như đường dây kim loại, cáp quang hoặc vô tuyến hoặc các hệ thống điện từ khác). + Theo nghĩa hẹp hơn, ngày nay viễn thông được hiểu như là cách thức trao đổi d ữ liệu thông qua kỹ thuật điện, điện tử và các công nghệ hiện đại khác. Các dịch vụ viễn thông đầu tiên theo nghĩa này là điện báo và điện thoại. Ngày nay các thiết bị viễn thông là một thành phần cơ bản của hệ thống hạ tầng. Thông tin (Information): Thông tin là các tính chất xác định của vật chất được tiếp nhận bởi nhà quan sát từ thế giới vật chất xung quanh. Có thể hiểu một cách chung nhất là hiểu biểt hay tri thức có khả năng được biểu diễn dưới dạng thích hợp cho quá trình trao đổi , truyền đưa,lưu trữ hay xử lý ( tiếng nói,hình ảnh,dữ liệu..) Bản tin (Message): Thông tin được thể hiện ở một dạng thức nhất định được gọi là bản tin. Dạng thể hiện có thể là văn bản, bản nhạc, hình vẽ, đoạn thoại. Một bản tin chứa đựng một lượng thông tin cụ thể, có nguồn và đích xác định cần được chuyển một cách chính xác, đúng đích và kịp thời. Nguồn tin (Information source): Nguồn tin là nơi sản sinh hay chứa các bản tin cần truyền. Vì thế, nguồn tin có thể là con người hay các thiết bị thu phát âm thanh, hình ảnh, các thiết bị lưu trữ và thu nhận thông tin để phát đi … Máy phát(Transmitter) : máy phát ở nguồn (bên nguồn) lè thiết bị có khả năng lấy thông tin và chuyển đổi nó thành tín hiệu để có thể truyền được (máy điện thoại, đầu cuốn dữ liệu, máy tính…). Máy thu(Receiver): máy thu sẽ được đặt ở đích đến (sink) để thu nhận tín hiệu truyền từ nguồn và chuyển đổi tín hiệu ngược lại thành thông tin Mạch(Circuit): là tuyến thông tin đi qua môi trường đã được thiết lập giữa 2 hoặc nhiều điểm từ đầu tới cuối giữa máy thu và máy phát. Nó hàm ý một kết nối logic và một đường vật lý để phục vụ mục đích truy nhập hoặc truyền tải. Có nhiều kiểu mạch đơn công, song công, bán song công Đường liên kết(Link): là một phân đoạn giữa 2 điểm của một mạch từ đầu tới cuối, một mạch gồm nhiều link hoặc 1 link Trung kế(Trunk): là một mạch tao đổi thong tin được chia sẻ bởi nhiều người dùng  Kết nối giữa các hệ thống chuyển mạch  Nhóm đường trung kế gọi là nhóm các trung kế phục vụ cùng một mục đích  Trung kế một hướng ra , trung kế một hướng vào , trung kế hai hướng 15
 Kênh(Channel): là kết nối một chiều giữa máy phát và máy thu, một kênh là một kết nối logic qua một mạch vật lý phục vụ cho một cuộc liên lạc. Có thể cấu hình một mạch vật lý cho nhiều kênh logic. Thiết bị chuyển mạch(Switch): là một thiết bị thực hiện viẹc thiết lập , duy trì và đấu nối chéo cho các kết nối logic bằng các mạch vật lý  Thiết lập kênh đấu nối theo yêu cầu phục vụ chủ yếu cho thoại  Thiết bị chuyển mạch gói là tên chung cho cả chuyển mạch khung va chuyển mạch tế bào phục vụ chủ yếu cho trao đổi thông tin dữ liệu giữa các máy tính , hình ảnh.. Bộ định tuyến(Router): là một thiết bị thông minh có khả năng định tuyến lưu lượng dựa vào khả năng quan sát toàn mạng  Là thiết bị được lập trình công phu, phức tạp  Xác định đường đi của một cuộc gọi qua nhiều tham số Mạng(network): là một cơ cấu các phần tử làm việc kết hợp cùng nhau tạo nên một mạng lưới phục vụ việc truyền tải thông tin 1.3 Mô hình tổng quát của các hệ thống viễn thông Vệ tinh truyền thông Điện thoại Điện thoại Máy Fax Máy tính Máy Fax Thiết u cuối dữ liệu bị Đường truyền Thiết bị Thiết dẫn Thiết bị bị đầu chuyển chuyển đầu cuối mạch mạch cuối 16
Hình 1.2: Các thành phần của mạng viễn thông 1.3.1 Giới thiệu chung về mạng viễn thông . Khi xét trên quan điểm phần cứng, mạng viễn thông bao gồm các thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch và thiết bị truyền dẫn. 1.3.2 Thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối là các trang thiết bị của người sử dụng để giao tiếp với mạng cung cấp dịch vụ. Hiện nay có nhiều chủng loại thiết bị đầu cuối của nhiều hãng khác nhau tùy thuộc vào từng dịch vụ (ví dụ như máy điện thoại, máy fax, máy tính cá nhân...). Thiết bị đầu cuối thực hiện chức năng chuyển đổi thông tin cần trao đổi thành các tín hiệu điện và ngược lại. 1.3.3 Thiết bị chuyển mạch Thiết bị chuyển mạch là các nút của mạng viễn thông có chức năng thiết lập đường truyền giữa các các thuê bao (đầu cuối). Trong mạng điện thoại, thiết bị chuyển mạch là các tổng đài điện thoại.  Tuỳ theo vị trí của tổng đài trên mạng, người ta chia thành tổng đài chuyển tiếp quốc tế, tổng đài chuyển tiếp liên vùng và tổng đài nội hạt. 1.4. Dịch vụ truyền thông đa phương tiện 1.4.1 Tìm hiểu chung Giao thức truyền thông đa phương tiện là một tập hợp các quy tắc chuẩn dành cho việc biểu diễn dữ liệu, phát tín hiệu, chứng thực và phát hiện lỗi dữ liệu - những việc cần thiết để gửi tín hiệu đa phương tiện qua các kênh truyền thông, nhờ đó mà các thiết bị có thể kết nối và trao đổi dữ liệu với nhau. Yêu cầu và nhiệm vụ của các giao thức truyền thông đa phương tiện là phải đảm bảo tính tương tác, trực tuyến , thời gian thực khi tương tác giữa các người dùng. Trong truyền thông đa phương tiện, để truyền tải thành công dữ liệu đa phương tiện, cần kết hợp nhiều giao thức, mỗi giao thức có những nhiệm vụ khác nhau, tạo nên chồng giao thức. 1.4.2 Phân loại các giao thức truyền thông đa phương tiện Có nhiều cách để phân loại các giao thức truyền thông đa phương tiện:  Phân chia theo tầng : 17
- Tầng ứng dụng: RTP/RTCP, SIP... - Tầng truyền tải: UDP, TCP - Tầng mạng: IP  Phân chia theo chức năng: - Các giao thức truyền dữ liệu: RTP, RTSP... - Các giao thức điều khiển: RTCP, SIP...  Chồng giao thức và chuẩn: - SIP - H323 Khung giao thức truyền thông đa phương tiện: 1.4.3 Chồng giao thức H323 - H.323 là giao thức được phát triển bởi ITU-T (International telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector). ITU-T đưa ra các khuyến nghị kỹ thuật về điện thoại, điện tín và các giao diện về truyền thông dữ liệu. Các khuyến nghị này thường được công nhận như là các tiêu chuẩn quốc tế, và H323 là một trong các tiêu chuẩn khuyến nghị đó. - H.323 phiên bản 1 ra đời vào khoảng năm 1996 và 1998 phiên bản thế hệ 2 ra đời. H.323 ban đầu được sử dụng cho mục đích truyền các cuộc hội thoại đa phương tiện trên các mạng LAN, nhưng sau đó H.323 đã tiến tới trở thành 1 giao thức truyền tải VoIP trên thế giới. Giao thức này chuyển đổi các cuộc hội thoại voice, video, hay các 18
tập tin và các ứng dụng đa phương tiện cần tương tác với PSTN. H.323 là giao thức chuẩn, bao trùm các giao thức trước đó như H.225,H.245, H.235,… - H323 là bộ giao thức báo hiệu ( signaling ), có chức năng thiết lập, ngắt và thay đổi cuộc gọi. H323 cung cấp nền tảng kỹ thuật cho việc truyền thoại, hình ảnh và số liệu đồng thời qua mạng IP. Tuân theo chuẩn H323, các sản phẩm và các ứng dụng đa phương tiện từ nhiều hãng khác nhau có thể hoạt động cùng với nhau, cho phép người dùng có thể thông tin qua lại mà không phải quan tâm tới vấn đề tương thích. 1.4.3.1 Các thành phần trong hệ thống H323 Các dòng thông tin trong hệ thống H323 được chia ra làm các loại:  Audio ( thoại): là tín hiệu thoại được số hóa và mã hóa. Để giảm tốc độ trung bình của tín hiệu thoại, cơ chế phát hiện tích cực thoại có thể được sử dụng. Tín hiệu thoại được đi kèm với tín hiệu điều khiển thoại.  Video( hình ảnh): là tín hiệu hình ảnh động cũng được số hóa và mã hóa. Tín hiệu video cũng đi kèm với tín hiệu điều khiển video.  Số liệu: bao gồm tín hiệu fax, tài liệu văn bản, ảnh tĩnh, file...  Tín hiệu điều khiển truyền thông( Communication control signals): là các thông tin điều khiển trao đổi giữa các thành phần chức năng trong hệ thống để thực hiện điều khiển truyền thông giữa chúng như: trao đổi khả năng, đóng mở các kênh logic, các thông điệp điều khiển luồng và các chức năng khác.  Tín hiệu điều khiển cuộc gọi( Call control signals): được sử dụng cho các chức năng điều khiển cuộc gọi như là thiết lập cuộc gọi, kết thúc cuộc gọi...  Tín hiệu kênh RAS: được sử dụng để thực hiến các chức năng: đăng ký tham gia vào một vùng H323, kết nạp/tháo gỡ một điểm cuối(endpoint) khỏi vùng, thay đổi băng thông và các chức năng khác liên quan đến chức năng quản lý hoạt động của các điểm cuối trong một vùng H323. Về mặt logic, hệ thống H323 gồm 4 thành phần:  Terminal: Là 1 trạm cuối trong mạng LAN, đảm nhận việc cung cấp truyền thông 2 chiều theo thời gian thực.  H323 Gateway: Là cầu nối giữa mạng H.323 với các mạng khác như SIP, PSTN,… Gateway đóng vai trò chuyển đổi các giao thức trong việc thiết lập và chấm dứt các cuộc gọi, chuyển đổi các media format giữa các mạng khác nhau, đảm bảo tính tương thích.  H323 Gatekeeper: Là một thành phần không bắt buộc, đóng vai trò là điểm trung tâm trong mô hình mạng H.323, quản lý hoạt động hệ thống, quyết định việc cung cấp địa chỉ (addressing),phân phát băng thông (bandwidth), cung cấp tài khoản, thẩm định quyền (authentication) cho các terminal và gateway… 19
 MCU ( Multipoint control unit): Thực hiện chức năng tạo kết nối đa điểm, hỗ trợ các ứng dụng truyền thông nhiều bên. Sơ đồ cấu trúc hệ thống H323 1.4.3.2 Thành phần đầu cuối H323 Các thành phần giao tiếp với người sử dụng:  Các bộ codec ( Audio và video )  Phần trao đổi dữ liệu từ xa ( telematic )  Lớp đóng gói dữ liệu multimedia chuẩn H225.0. 20
 Thành phần chức năng điều khiển hệ thống ( system control )  Giao diện giao tiếp mạng ( LAN interface ) Tất cả các thiết bị đầu cuối H323 đều phải có một đơn vị điều khiển hệ thống, lớp đóng gói dữ liệu H225.0, giao diện mạng và bộ codec thoại. Bộ codec cho tín hiệu video và các ứng dụng dữ liệu của người sử dụng là tùy chọn ( có thể có hoặc không ). 1.4.3.3 H323 Gateway Gateway mang các tính năng phục vụ cho hoạt động tương tác của các thiết bị trong hệ thống H323 với các thiết bị trong mạng chuyển mạch kênh như PSTN, ISDN,... Gateway H323 được bố trí nằm giữa các thành phần trong hệ thống H323 với các thiết bị nằm tỏng các hệ thống khác ( các mạng chuyển mạch kênh SCN). Nó phải cung cấp tính năng chuyển đổi khuyên dạng dữ liệu truyền và chuyển đổi thủ tục một cách thích hợp giữa mạng LAN các loại mạng mà gateway kết nối tới, cụ thể:  Thực hiện chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu thoại, video, số liệu nếu cần.  Thực hiện chức năng thiết lập cuộc gọi, hủy cuộc gọi đối với cả 2 phía mạng LAN và mạng chuyển mạch kênh SCN. Các Gateway có thể liên kết với nhau thông qua mạng chuyển mạch kênh để cung cấp khả năng truyền thông giữa các thiết bị đầu cuối H323 không nằm trong cùng 1 mạng LAN. Các thiết bị cuối H323 trong cùng 1 mạng LAN có thể thông tin trực tiếp với nhau mà không phải thông qua Gateway. Do vậy khi hệ thống không có yêu cầu thông tin với các terminal trong các mạng chuyển mạch kênh thì có thể bỏ qua vai trò của Gateway. Cấu trúc của Gateway H323 bao gồm:  Khối chức năng của thiết bị H323, khối chức năng này có thể là chức năng đầu cuối để giao tiếp với một terminal trong hệ thống H323, hoặc chức năng MCU để giao tiếp với nhiều terminal.  Khối chức năng của thiết bị chuyển mạch kênh, mang chức năng giao tiếp với một hay nhiều thiết bị đầu cuối trong mạng chuyển mạch kênh.  Khối chức năng chuyển đổi, bao gồm chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu và chuyển đổi thủ tục.  Gateway liên kết với máy điện thoại thông thường phải tạo và nhận biết được tín hiệu DTMF( Dual Tone Multiple Frequency) tương ứng với các phím nhập từ bàn phím điện thoại. 1.4.3.4 Gatekeeper Khi có mặt trong hệ thống, gatekeeper phải cung cấp các chức năng sau:  Dịch địa chỉ: dịch từ tên miền hoặc một số điện thoải ảo của một điểm cuối sang địa chỉ IP tương ứng. 21
 Điều khiển két nạp ( Admission control): điều khiển việc cho phép hoạt động của các điểm cuối.  Điều khiển băng thông ( Bandwidth COntrol): Điều khiển cấp hoặc từ chối cấp một phần băng thông cho các cuộc gọi của các thiết bị trong hệ thống.  Quản lý vùng ( Zone Management) : Thực hiện các chức năng trên với các điểm cuối H323 đã đăng ký với Gatekeeper, tạo thành một vùng H323. Ngoài ra , Gatekeeper có thể cung cấp các chức năng tùy chọn sau:  Báo hiệu điều khiển cuộc gọi ( Call Control Signalling)  Điều khiển cho phép cuộc gọi ( CAall Signalling Channel)  Quản lý băng thông ( Bandwidth Management)  Quản lý cuộc gọi ( Call Management)  Tính cước ( Billing) 1.4.3.5 Đơn vị điều khiển liên kết đa điểm (MCU) MCU hỗ trợ việc thực hiện các cuộc đàm thoại hội nghị giữa nhiều thiết bị đầu cuối. Trong chuẩn H323, MCU bắt buộc phải có một bộ điều khiển đa điểm MC (Multipoint Controller) và có hoặc không một vài MP (Multipoint Processor). - MC và MP là các thành phần của MCU nhưng chúng có thể không tồn tại trong một thiết bị độc lập mà phân tán trong các thiết bị khác. Ví dụ : một Gateway có thể mang trong nó một MC và một vài MP để thực hiện kết nối tới nhiều thiết bị đầu cuối, một thiết bị đầu cuối có thể mang một MC để có thể thực hiện nhiều cuộc gọi cùng lúc. - MC điều khiển việc liên kết giữa nhiều điểm cuối trong hệ thống bao gồm:  Xử lý việc đàm phán giữa các thiết bị đầu cuối để quyết định một khả năng xử lý dòng dữ liệu media chung giữa các thiết bị đầu cuối.  Quyết định dòng dữ liệu nào sẽ là dòng dữ liệu multicast. - MC không xử lý trực tiếp một dòng dữ liệu media nào. Việc xử lý các dòng dữ liệu sẽ do các MP đảm nhiệm. MP sẽ thực hiện việc trộn, chuyển mạch, xử lý cho từng dòng dữ liệu thời gian thực trong cuộc hội nghị. - Việc truyền thông tin trong mạng IP tồn tại dưới 3 hình thức: Unicast, multicast và broadcast. - Trong hệ thoogns H323, cuộc hội nghị nhiều bên có thể có ba loại cấu hình hội nghị sau:  Cấu hình tập trung (Centralized Multipoint Conference).  Cấu hình phân tán (Decentralized Multipoint Conference).  Cấu hình lai (Hybrid Multipoint Conference). 22
1.4.4 Các giao thức trong bộ giao thức H323 H323 cung cấp nhiều loại hình dịch vụ từ thoại đến video và dữ liệu, thông tin đa phương tiện.H323 có đặc điểm kỹ thuật giống như một chiếc dù chứa đựng một số lượng lớn bộ máy có tác động qua lại với nhau bằng nhiều cách thức khác nhau dựa vào bộ dạng, sự vắng mặt, mối quan hệ mô hình của những thực thể tham gia và loại session (ví dụ như là audio và video). Có nhiều giao thức con bên trong đặc điểm của giao thức H323:  Với dịch vụ audio có giao thức lớp ứng dụng là các chuẩn G (G.711, G.722, G.723.1, G.728, G.729). Với dịch vụ video có các giao thức chuẩn H( H261, H263) . Chúng cùng với các giao thức RTCP, RAS, RTP dựa trên nền UDP ở lớp vận chuyển.  Với dịch vụ truyền dữ liệu/fax: có chuẩn riêng, không dựa trên nền UDP, đó là T120 cho truyền dữ liệu và T138 cho fax.  RAS: quản lý việc đăng kí, chấp nhận và trạng thái dùng cho truyền thông giữa một điểm cuối H323 với một Gatekeeper.  Q931: Quản lý việc thiết lập và điều khiển/kết thúc cuộc gọi  H225: Điều khiển cuộc gọi.  H245: Các giao thức điều khiển truyền thông ( Medio Control)  H235: Giao thức bảo mật và chứng thực.  H450.x: Các dịch vụ bổ trợ như chuyển hướng cuộc gọi, giữ cuộc gọi, dừng cuộc gọi, chỉ dẫn tin nhắn chờ... Mô hình giao thức H323 tương quan với mô hình OSI 23