Bài giảng NGN - Chương 2: Cấu trúc mạng NGN

BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 20 - 
CHƯƠNG 2: 
CẤU TRÚC MẠNG NGN 
----WX---- 
I. SỰ TIẾN HÓA TỪ MẠNG HIỆN CÓ LÊN NGN 
 1. Chiến lược tiến hóa 
Trong nhiều năm gần đây, nền công nghiệp Viễn thông vẫn đang trăn 
trở về vấn đề phát triển công nghệ căn bản nào và dùng mạng gì để hỗ trợ 
các nhà khai thác trong bối cảnh luật viễn thông đang thay đổi nhanh 
chóng, cạnh tranh ngày càng gia tăng mạnh mẽ. Khái niệm mạng thế hệ 
mới (hay còn gọi là mạng thế hệ tiếp theo - NGN) ra đời cùng với việc tái 
kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm 
đưa ra nhiều dịch vụ mới, mang lại nguồn thu mới, góp phần giảm chi phí 
khai thác và đầu tư ban đầu cho các nhà kinh doanh. 
Một chiến lược để phát triển nhịp nhàng từ mạng hiện tại sang kiến 
trúc mạng mới là rất quan trọng nhằm giảm thiểu yêu cầu đầu tư trong giai 
đoạn chuyển tiếp, trong khi sớm tận dụng được những phẩm chất của mạng 
NGN. Tuy nhiên bất kỳ bước đi nào trong tiến trình chuyển tiếp này cũng 
cần tạo điều kiện dễ dàng hơn cho mạng để rốt cuộc vẫn phát triển sang 
kiến trúc NGN dựa trên chuyển mạch gói. Bất cứ giải pháp nào được chọn 
lựa thì các hệ thống chuyển mạch truyền thống cũng sẽ phải tồn tại bên 
cạnh các phần tử mạng công nghệ mới trong nhiều năm tới. 
Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau : 
- Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong 
phú, đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện. 
- Mạng có cấu trúc đơn giản. 
- Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu 
chi phí khai thác và bảo dưỡng. 
- Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới. 
- Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 21 - 
Việc tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lý và nhu 
cầu phát triển dịch vụ, không tổ chức theo địa bàn hành chính mà tổ chức 
theo vùng mạng hay vùng lưu lượng. 
Ở đây, chủ yếu chúng ta xem xét quá trình tiến hóa về cấu trúc từ 
mạng hiện có lên cấu trúc mạng NGN. 
SONET
Transport
TDM Access
Circuit Switching
SONET
Transport
Frame/ Cell Access
ATM Switching
SONET
Transport
IP Access
IP Routing/Sw.
Internet
ATM, FR
PSTN
Transport
SONET
Optical
Access
IP ATM
FR TDM
Switching
ATM SVCs IP MPLS
SS7
Mạng hiện tại
Mạng thế hệ sau
(NGN)
..
Hình 2-1 Nhu cầu tiến hóa mạng 
Như hình vẽ, chúng ta nhận thấy mạng viễn thông hiện tại gồm nhiều 
mạng riêng lẻ kết hợp lại với nhau thành một mạng “hỗn tạp”, chỉ được 
xây dựng ở cấp quốc gia, nhằm đáp ứng được nhiều loại dịch vụ khác 
nhau. Xét đến mạng Internet, đó là một mạng đơn lớn, có tính chất toàn 
cầu, thường được đề cập theo một loạt các giao thức truyền dẫn hơn là theo 
một kiến trúc đặc trưng. Internet hiện tại không hỗ trợ QoS cũng như các 
dịch vụ có tính thời gian thực ( như thoại truyền thống). 
Do đó, việc xây dựng mạng thế hệ mới NGN cần tuân theo các chỉ 
tiêu : 
1. NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dịch vụ của mạng Internet và 
của mạng hiện hành. 
2. Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dịch vụ qua nhiều nhà cung cấp 
khác nhau. Mỗi nhà cung cấp mạng hay dịch vụ là một thực thể riêng lẻ 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 22 - 
với mục tiêu kinh doanh và cung cấp dịch vụ khác nhau, và có thể sử 
dụng những kỹ thuật và giao thức khác nhau. Một vài dịch vụ có thể chỉ 
do một nhà cung cấp dịch vụ đưa ra, nhưng tất cả các dịch vụ đều phải 
được truyền qua mạng một cách thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối. 
3. Mạng tương lai phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối (hay còn gọi là cuộc 
gọi), thiết lập đường truyền trong suốt thời gian chuyển giao, cả cho 
hữu tuyến cũng như vô tuyến. 
Vì vậy, mạng NGN sẽ tiến hóa lên từ mạng truyền dẫn hiện tại (phát 
triển thêm chuyển mạch gói) và từ mạng Internet công cộng ( hỗ trợ thêm 
chất lượng dịch vụ QoS). 
Tính thông minh tập
trung
Tính thông minh phân
tán đến các CPE
Thế giới InternetThế giới điện thoại
Mạng dịch vụ mới với kiến
trúc thông minh phân tán
Chiến lược phát triển
mới
Hình 2-2 Chiến lược phát triển 
Để thực hiện việc chuyển dịch một cách thuận lợi từ mạng viễn thông 
hiện có sang mạng thế hệ mới, việc chuyển dịch phải phân ra làm ba mức 
(ở hai lớp : kết nối và chuyển mạch) 
Trước hết là chuyển dịch ở lớp truy nhập và truyền dẫn. Hai lớp này 
bao gồm lớp vật lý, lớp 2 và lớp 3 nếu chọn công nghệ IP làm nền cho 
mạng thế hệ mới. Trong đó : 
3 Công nghệ ghép kênh bước sóng quang DWDM sẽ chiếm lĩnh ở lớp vật 
lý 
3 IP/MPLS làm nền cho lớp 3 
3 Công nghệ ở lớp 2 phải thỏa mãn: 
• Càng đơn giản càng tốt 
• Tối ưu trong truyền tải gói dữ liệu 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 23 - 
• Khả năng giám sát chất lượng, giám sát lỗi và bảo vệ, khôi phục 
mạng khi có sự cố phải tiêu chuẩn hơn của công nghệ SDH/SONET 
3 Hiện tại công nghệ RPT (Resilient Packet Transport) đang phát triển 
nhằm đáp ứng các chỉ tiêu này. 
Xây dựng mạng truy nhập băng rộng (như ADSL, LAN, modem 
cáp,) để có thể cung cấp phương thức truy nhập băng rộng hướng đến 
phân nhóm cho thuê bao, cho phép truy nhập với tốc độ cao hơn. Hiện nay, 
việc xây dựng mạng con thông minh đang được triển khai một cách toàn 
diện, điều đó cũng có nghĩa là việc chuyển dịch sang mạng NGN đã bắt 
đầu. 
Thứ hai là chuyển dịch mạng đường dài (mạng truyền dẫn). Sử dụng 
cổng mạng trung kế tích hợp hoặc độc lập, chuyển đến mạng IP hoặc 
ATM, rồi sử dụng chuyển mạch mềm để điều khiển luồng và cung cấp 
dịch vụ. Sử dụng phương thức này có thể giải quyết vấn đề tắt nghẽn trong 
chuyển mạch kênh. 
Mạng lõi IP
Hiện tại
Các mạng dịch vụ riêng lẻ
Tương lai
Mạng đa dịch vụ
Dịch vụ
PSTN/ISDN
Cellular
PLMN
CATV
Liên mạng trên cơ sở IP
Điều khiển và
quản lý các dịch
vụ truy nhập
Content
Các mạng truy nhập, truyền dẫn,
chuyển mạch riêng lẻ
Media Gateway
Wireline
Access
Wireless
Access
Cable
Access
Data/IP
Network
Hình 2-3 Sự hội tụ giữa các mạng 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 24 - 
] 
 So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai : 
Thành phần mạng Công nghệ hiện tại Công nghệ tương lai 
Mạng truy nhập - Cáp xoắn băng hẹp 
- Truyền hình cáp số và 
tương tự chuyên dụng 
- GSM không dây 
- Cáp quang 
- Cáp xoắn băng hẹp 
- GSM không dây 
- Truyền hình cáp số và 
tương tự chuyên dụng 
- Cáp quang 
- Cáp xoắn băng rộng 
- Modem cáp 
- IP qua vệ tinh 
- Ethernet 
Chuyển mạch và định 
tuyến 
- Tổng đài PSTN 
- Chuyển mạch ATM 
- Chuyển mạch Frame 
Relay 
- Định tuyến IP 
- Định tuyến IP 
- Chuyển mạch quang 
Mạng truyền dẫn đường 
trục 
- PDH 
- SDH 
- DWDM 
Cùng với sự tiến hóa ở lớp truy nhập và truyền dẫn, chức năng 
chuyển mạch của tổng đài ở lớp điều khiển được thay thế bằng một phần 
mềm chuyển mạch thông minh gọi là Softswitch (hay Call Agent) : 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 25 - 
K
ho
ái c
hu
ye
ån 
m
ạc
h
Dịch vụ, ứng dụng và các đặc tính
(Trung tâm quản lý, cung cấp, dự phòng)
Chuyển mạch mềm
(Trung tâm điều khiển cuộc gọi)
Phần cứng truyền dẫn
Chuyển mạch mềmChuyển mạch kênh
Ứng dụng và
dịch vụ
Điều khiển cuộc
gọi và chuyển
mạch
Phần cứng
truyền dẫn
_ Nhà cung cấp đưa ra tất cả các
giải pháp trong một khối chuyển
mạch duy nhất : Phần cứng,
phần mền mà các trình ứng
dụng
_ Khách hàng phụ thuộc nhà
cung cấp : không có đổi mới, chi
phí vận hành và bảo dưỡng cao
_ Các giải pháp đưa ra từ nhiều nhà
cung cấp, ở nhiều mức độ khác
nhau với nhiều sản phẩm nguồn mở
theo chuẩn .
_ Khách hàng tự do chọn lựa những
sản phẩm tốt nhất để xây dựng từng
lớp mạng trong hệ thống. Các
chuẩn mở cho phép mở rộng và
giảm chi phí.
APIsOpen Protocols
APIsOpen Protocols
MGCP
ISUP/
SCTP
RTP
RTP
SIP
MGCP
MGCP
Internet
Hình 2- 4 Hoạt động của chuyển mạch mềm trong NGN 
Thứ ba là mạng chuyển dịch mạng nội hạt. Tổng đài điện thoại có rất 
nhiều giá máy và nhiều dữ liệu dịch vụ thoại nội hạt, không chỉ đầu tư lớn 
mà việc cải tạo cũng sẽ rất khó khăn. Có thể dùng thiết bị tổng hợp truy 
nhập băng rộng, có dung lượng lớn, thay thế giá máy thuê bao hiện có, 
dùng cổng mạng truy nhập tốc độ cao đến mạng IP, nhằm nâng cấp chuyển 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 26 - 
mạch mềm và bộ phục vụ ứng dụng, bảo đảm cho dịch vụ thoại nội hạt và 
dịch vụ IP. 
 2. Sự tiến hóa từ các mạng hiện có lên NGN 
 Sự phát triển từ PSTN lên NGN 
Thoại luôn là dịch vụ được xét đến hàng đầu trong quá trình xây dựng 
mạng. Do đó, ở đây ta xem xét một minh họa về sự chuyển dịch thoại từ 
PSTN sang NGN . 
Mạng PSTN hiện tại : 
PSTN
PBX
SS7
POTS
POTS
RDT
PRI/E1 /
T1
GR. 303
IMT
A- link
Class 4/5
Switch
Phát triển lên NGN : 
PSTN
PBX
SS7
POTS
RDT
PRI/E1 /
T1
GR. 303
IMT
Media
Server
Sinaling
gateway
Trunk
gateway
Access
gateway
Residental
gateway
MGC
A-link
VoPacket
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 27 - 
 Đối với các mạng dịch vụ khác : 
IP N e tw o rk
W ire le ss
N e tw o rk
S S 7
C a ùc S e rv e r d ịch
v u ï v a ø q u a ûn ly ù
S o ftsw itch
x D S L , m o d e m
ca ùp , E th e rn e t
In te rn e t
S G W
M G
M G
G E , M A N
M G
Từ những phân tích trên, chúng ta xây dựng sự tiến hóa bằng sơ đồ 
lớp chức năng của các mạng : 
• Mạng hiện tại : 
IP/ MPLS
TDM
WDM/ DWDM/ Sợi quang
SDH/ SONET GE
Th
oa
ïi
C
ác
 ư
ùng
 d
ụn
g 
In
te
rn
et
Th
oa
ïi
D
ữ 
lie
äu
D
ữ 
lie
äu
ATM/FR IP
Th
oa
ïi
C
ác
 ư
ùng
 d
ụn
g 
In
te
rn
et
V
id
eo
C
ác
 ư
ùng
 d
ụn
g 
In
te
rn
et
IP
GE : Gigabit Ethenet 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 28 - 
• Mạng trong tương lai gần: 
IP/ MPLS
TDM
 DWDM
PDH,SDH/ SONET GE
Th
oa
ïi
C
ác
 ư
ùng
 d
ụn
g 
In
te
rn
et
Th
oa
ïi
D
ữ 
lie
äu
D
ữ 
lie
äu
ATM/FR IP
Th
oa
ïi
C
ác
 ư
ùng
 d
ụn
g 
In
te
rn
et
V
id
eo
C
ác
 ư
ùng
 d
ụn
g 
In
te
rn
et
IP
SDH/ SONET, GE
IP/MPLS
RPT
Th
oa
ïi
C
ác
 ư
ùng
 d
ụn
g 
In
te
rn
et
V
id
eo
C
ác
 ư
ùng
 d
ụn
g 
m
ới
D
ữ 
lie
äu
G
ia
ûi t
rí
• Mạng tương lai: 
IP/ MPLS, kết nối dựa trên nền IP
(IP Internetworking)
DWDM
RPT
Th
oa
ïi
C
ác
 ư
ùng
 d
ụn
g 
In
te
rn
et
G
ia
ûi t
rí
D
ữ 
lie
äu
C
ác
 ư
ùng
 d
ụn
g 
m
ới
V
id
eo
Lớp điều khiển
Lớp media
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 29 - 
 Sự phát triển của mạng hữu tuyến dựa trên công nghệ IP : 
PBX
SS7
PBX
CO CO
Truyền thống
Sofswitch
SS7
Softswitch
VoPacket
CO
CO
PBX
PBX
Gateway
switch
Gateway
switch
Con đường phát triển của các mạng hiện tại là tạo ra một mạng 
chuyển mạch gói bên cạnh mạng PSTN để hỗ trợ thoại cũng như số liệu, 
và cấu hình để vận hành như một chuyển mạch quá giang khác. Để làm 
được việc này, điều cần thiết đối với mạng chuyển mạch gói là phải truyền 
thông được với PSTN nhờ sử dụng báo hiệu SS7. Truy cập tốc độ cao sẽ 
qua các công nghệ DSL (Digital Subcriber Line), các modem cáp, các đầu 
cuối di động và vô tuyến băng rộng. Tuy nhiên truyền dẫn quang DWDM, 
PON (Passive Optical Network) sẽ là xu thế phát triển của tương lai. 
Thoại là yếu tố quyết định trong sự phát triển sang các mạng đa dịch 
vụ. Một số lượng lớn các thiết bị đang xuất hiện trên thị trường để hộ trợ 
điện thoại trên các mạng IP. Các thiết bị này vừa phục vụ cho tư gia khách 
hàng vừa cho các mạng hữu tuyến. Có một sức nặng đằng sau ý kiến cho là 
IP là chọn lựa tất yếu cho tương lai. Các cổng VoIP quy mô doanh nghiệp 
vừa mới được đưa vào hoạt động và các nhà khai thác đã có các mạng IP 
toàn cầu, trong đó có cả nhà khai thác của Châu Á. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 30 - 
Tập đoàn ITXC ( Internet Telephony Exchange Carrier) đã có một 
thỏa thuận với Viễn Thông Nhật Bản ( Telecom Japan) để kết cuối lưu 
lượng và các nút quốc tế của họ tại nhiều nước Châu Á. Công ty VIP 
Calling có nhiều nút tại Châu Á, kể cả một nút vừa được thông báo ở Đài 
Loan. Công ty Singtel đang cung cấp một tuyến kết nối từ Singapore tới 
Trung Quốc và Trung Quốc đã tiến hành thử nghiệm với điện thoại 
Internet, qua đó thấy rằng nó được sử dụng cho các cuộc gọi nội địa nhiều 
hơn quốc tế. VSNL ở Ấn Độ cũng đang tiến hành thử nghiệm với điện 
thoại Internet nhưng thu được chất lượng thoại kém vì thiếu dung lượng 
đường trục quốc tế. Các dịch vụ VoIP sẽ bắt đầu được sử dụng rộng rãi ở 
Hồng Kông từ 1/1/2000 khi chấm dứt sự độc quyền của HongKong 
Telecom. Nhiều nhà khai thác điện thoại Internet khác đang chuẩn bị dịch 
vụ ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Hồng Kông và Thái Lan. 
Để cung cấp truy nhập tốc độ cao, các modem cáp hiện nay được triển 
khai rộng rãi tại Mỹ, và ADSL đang được triển khai tại nhiều thành phố 
của Mỹ. Những công nghệ này cũng bắt đầu phát triển ở Châu Âu, Châu 
Á, đặc biệt là Trung Quốc, nơi mạng truyền hình cáp đã tới nhiều gia đình 
hơn cả PSTN. Trung Quốc đã thông báo chuyển sang điện thoại IP, coi đó 
là cơ sở mạng tương lai của họ. Các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng 
cũng đang được hoạch định để cài đặt qua các hệ thống “cáp vô tuyến” ở 
nhiều vùng Châu Á và hãng Sony đã công bố kế hoạch triển khai một 
mạng vô tuyến băng rộng ở Nhật Bản trong vòng ba năm tới đây. 
 ... nh tuyến được lưu trong các bảng chuyển tin (forwarding 
table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới hướng 
đích. 
Dựa trên các bản chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói 
IP hướng tới đích. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng 
một. Ở cách này, mỗi nút mạng tính toán mạng chuyển tin một cách độc 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 53 - 
lập. Phương thức này, do vậy, yêu cầu kết quả tính toán của phần định 
tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau. Sự không thống nhất của 
kết quả sẽ dẫn đến việc chuyển gói tin sai hướng, điều này đồng nghĩa với 
việc mất gói tin. 
Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, 
với phương thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ đi qua 
cùng một nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng một tuyến tới điểm đích. 
Điều này khiến cho mạng không thể thực hiện một số chức năng khác như 
định tuyến theo đích, theo dịch vụ. 
Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyển 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 sự cố bằng việc thay đổi tuyến 
khi router biết được sự thay đổi về topo mạng thông qua việc cập nhật 
thông tin về trạng thái kết nối. Với các phương thức như CDIR (Classless 
Inter Domain Routing), kích thước của bản tin được duy trì ở mức chấp 
nhận được, và do việc tính toán định tuyến đều do các nút tự thực hiện, 
mạng có thể mở rộng mà không cần bất cứ thay đổi nào. 
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 
do phương thức định tuyến theo từng chặng. Mặt khác, IP cũng không hỗ 
trợ chất lượng dịch vụ. 
 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, ngắn; trong đó vị 
trí của gói không phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ và 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. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 54 - 
• 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. 
 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 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 55 - 
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 hường 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. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 56 - 
 4. MPLS 
Đối với các nhà thiết kế mạng mà nói, 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 kham nổi. Một mặt, các nhà khai thác than 
phiền khó kiếm được lợi nhuận, nhưng mặt khác thì thuê bao lại kêu ca 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 thanh 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 cức 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 hóan 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 hóan đổi nhãn về bản chất là 
việc tìm nhãn của một gói tin trong một bảng các nhãn để xác định tuyến 
của gói và nhãn mới của nó. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý 
gói tin theo kiểu thông thường, và do vậy, cảithiện 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. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 57 - 
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 nhãn. 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. 
BÀI GIẢNG NGN Chương 2: Cấu trúc NGN 
 - 58 - 
 5. BẢNG SO SÁNH GIỮA CÁC CÔNG NGHỆ 
Công nghệ IP ATM MPLS 
Bản chất 
công nghệ 
- Là một giao 
thức chuyển 
mạch gói có độ 
tin cậy và khả 
năng mở rộng 
cao. 
- Do phương 
thức định tuyến 
theo từng 
chặng nên điều 
khiển lưu 
lượng rất khó 
thực hiện. 
- Sử dụng gói tin có 
chiều dài cố định 
53 byte gọ là tế 
bào (cell). 
- Nguyên tắc định 
tuyến : chuyển đổi 
VPI/VCI 
- Nền tảng phần 
cứng tốc độ cao 
- Tích hợp ATM và IP. 
- Chuyển gói tin trên cơ sở nhãn 
qua các đường chuyển mạch nhãn 
LSP 
- Có thể áp dụng trên nhiều môi 
trường mạng khác nhau như IP, 
ATM, Ethernet, FR 
Ưu điểm - Đơn giản, 
hiệu quả 
- Tốc độ chuyển 
mạch cao, mềm 
dẻo, hỗ trợ QoS 
theo yêu cầu 
- Tích hợp các chức năng định 
tuyến, đánh địa chỉ, điều khiển 
- Khả năng mở rộng tốt 
-Tỉ lệ giữa chất lượng và giá thành 
cao. 
- Kết hợp giữa IP và ATM cho 
phép tận dụng tối đa thiết bị, nâng 
cao hiệu quả đầu tư. 
- Sự phân tách giữa điều khiển và 
chuyển mạch cho phép MPLS 
được triển khai trên nhiều phương 
tiện. 
Nhược điểm - Không hỗ trợ 
QoS 
- Giá thành cao, 
không mềm dẻo 
trong hỗ trợ những 
ứng dụng IP, VoA 
- Hỗ trợ đa giao thức dẫn đến phức 
tạp trong kết nối 
- Khó thực thi QoS xuyên suốt cho 
đến khi thiết bị đầu cuối thích hợp 
cho người sử dụng xuất hiện trên 
thị trường. 
- Việc hợp nhất các kênh ảo còn 
đang tiếp tục nghiên cứu. Giải 
quyết việc chèn tế bào sẽ chiếm 
nhiều tài nguyên bộ đệm hơn, dẫn 
đến cần phải nâng cấp cho các 
thiết bị ATM hiện tại.