Mối Liên Quan Giữa Mạng Thế Hệ Sau Ngn Và Hệ Thống Di Động 4G

Trong mạng 4G, các nút di động và cố định sẽ tương tác với nhau không cần liên hệ với điều hành mạng. Các giao thức và thủ tục phải có khả năng cho phép người dùng trong các nút mạng này nhận thực đủ thông tin để nhận dạng người dùng và có thể kết nối. Đây chính là tính năng bảo mật đầu cuối- đầu cuối.

1.4 Mạng thế hệ sau NGN và hệ thống di động 4G

1.4.1 Mạng thế hệ sau NGN

1.4.1.1Đặc điểm mạng NGN

Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin thế hệ mới (NGN) ra đời là mạng có cơ sở 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.

Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:

 Nền tảng là hệ thống mạng mở.

 Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng lưới.

 Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất.

 Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 103 trang tài liệu này.

Hình 1.9 Kiến trúc mạng NGN

1.4.1.2Cấu trúc mạng NGN

a. Cấu trúc vật lý

Cho đến ngày nay, mạng thế hệ sau vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa có một khuyến nghị chính thức nào về cấu trúc của nó.

Nhìn chung từ các mô hình, cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng: lớp truy nhập và truyền dẫn, lớp truyền thông, lớp điều khiển, lớp ứng dụng.

Hình 1.10 Cấu trúc logic mạng NGN

b. Cấu trúc vật lý

Cấu trúc vật lý của mạng NGN được mô tả trên hình 1.11. Gồm các thành phần:

 Media Gateway (MG)

 Media GatewayController (MGC – Call Agent – Softswitch)

 Signaling Gateway (SG)

 Media Server (MS)

 Application Server (Feature Server)

Hình 1.11 Cấu trúc vật lý mạng NGN

1.4.2 Mối liên quan giữa mạng thế hệ sau NGN và hệ thống di động 4G

Trong các hệ thống thông tin di động từ thế hệ 2.5G đến thế hệ 4G, hệ thống mạng lõi đã triển khai công nghệ chuyển mạch gói. Hệ thống mạng lõi của các hệ thống thông tin này dựa trên nền tảng mạng NGN.

Dựa theo mô hình tham chiếu của hệ thống di động 4G (hình 1.1), mạng lõi của hệ thống 4G sử dụng công nghệ chuyển mạch gói. Mạng lõi này được xây dựng dựa trên nền tảng của mạng NGN hiện tại, nhưng cần nâng cấp tốc độ và dung lượng hệ thống cũng như các server ứng dụng để đáp ứng yêu cầu về tốc độ, dung lượng, dịch vụ của hệ thống di động 4G.

Mạng lõi hiện tại sử dụng công nghệ truyền dẫn quang SDH, và công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM. Công nghệ truyền dẫn quang SDH cho phép tạo trên đường truyền dẫn tốc độ cao (n*155 Mb/s) 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 bằng cách kết hợp một số tín hiệu ghép kênh theo thời gian với độ dài các bước sóng khác nhau và ta có thể sử dụng được các của sổ không gian, thời gian và độ dài bước sóng. Công nghệ WDM cho phép nâng tốc độ truyền dẫn lên 5Gb/s,10Gb/s và 20Gb/s.

Trong hệ thống di động 4G, yêu cầu về tốc độ đạt được cho mỗi thiết bị di động là 100Mbps ở môi trường di động. Như vậy để đáp ứng tốc độ cho hàng triệu thuê bao thực hiện liên lạc đồng thời thì yêu cầu tốc độ truyền dẫn của mạng lõi lên tới hàng trăm Tbps. Mà tốc độ truyền dẫn của mạng lõi hiện tại sử dụng công nghệ WDM mới

chỉ đạt được tốc độ cỡ vài chục Gbps (60Gbps là tốc độ truyền dẫn hiện tại của VNPT).

Như vậy để hệ thống mạng NGN có thể đáp ứng được yêu cầu về tốc độ và dung lượng cho hệ thống di động 4G, cần nâng cấp tốc độ truyền dẫn của mạng NGN bằng cách đẩy mạnh triển khai công nghệ WDM, hạn chế sử dụng công nghệ không đạt được tốc độ cao SDH, PDH. Nếu chưa có công nghệ truyền dẫn quang đạt được tốc độ cao hơn công nghệ WDM thì cần triển khai nhiều đường trục sử dụng WDM.

Như vậy mạng NGN chính là cơ sở hạ tầng hệ thống cho các hệ thống thông tin di động mà yêu cầu mạng NGN có tốc độ, dung lượng khác nhau.

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH CẤU TRÚC MẠNG 4G

2.1. Mô hình về cấu trúc mạng mới

Mạng 4G ra đời là cuộc cách mạng về tốc độ truyền dữ liệu, khả năng tương tác, giao tiếp giữa các mạng khác nhau. Nó là sự kết hợp giữa các mạng khác nhau dựa trên nền IP. Mục đích chính của mạng là cho phép người dùng có thể truy nhập và khai thác các dịch vụ trong mạng với tốc độ cao, chất lượng tốt, an toàn, bảo mật. Vì vậy, để đáp ứng được các nhu cầu và các dịch vụ đó, mạng 4G phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

2.1.1. Vấn đề tích hợp

Mạng 4G phải đáp ứng được yêu cầu tích hợp được các mạng khác như các mạng di động thế hệ 2, thế hệ 3, thế hệ 3,5G,… và WLAN, WiMAX, và các mạng không dây khác.

Hình 2.1 Sự phát triển của các mạng khác nhau dẫn đến mạng 4G

Mạng 4G có khả năng kết hợp với các mạng khác nhau dựa trên nền giao thức IP, với tốc độ cao, nó cung cấp các dịch vụ đa dạng thời gian thực, các ứng dụng chất lượng cao,… Đây là yếu tố rất quan trọng giúp cho một mạng, công nghệ mới đạt được thành công. Với sự kết hợp này, người sử dụng có khả năng kết nối tới nhiều mạng, có thể sử dụng nhiều dạng dịch vụ khác nhau như PSTN, ISDN, internet, WLAN, WiMAX,…vv, mà không cần quan tâm tới dạng thiết bị đang sử dụng cũng như việc họ đang ở đâu.

Hình 2.2 Sự kết hợp các mạng khác nhau

2.1.2. Mạng có tính mở

Xem xét các ứng dụng, dịch vụ mạng hiện nay, chúng ta thấy rằng các hệ thống mạng hiện nay vẫn đang phát triển như là các hệ thống đóng. Trong mạng thế hệ hai, dịch vụ cung cấp chỉ là những dịch vụ đơn giản như tin nhắn SMS, MMS,… Các mạng di động thế hệ ba đã bắt đầu cung cấp một số ứng dụng, dịch vụ nhưng còn rất ít, chất lượng chưa cao. Các nhà cung cấp dịch vụ cũng chỉ trong phạm vi là “third-party” trong mạng. Điều này có thể được khắc phục trong mạng 4G. Cấu trúc mở của mạng 4G cho phép cài đặt các thành phần mới với các giao diện mới giữa các cấu trúc khác nhau trên các lớp. Đây là điều rất quan trọng, đặc biệt cho các dịch vụ tối ưu trong mạng di động với liên kết không dây và các đặc tính di động. Mô hình được xây dựng ra phải có tính mở. Điều này giúp cho hệ thống trở nên linh hoạt trong quá trình phát triển. Yêu cầu về mở rộng, nâng cấp hệ thống hay thêm vào các ứng dụng, dịch vụ mới luôn là một đòi hỏi đối với các mạng viễn thông hiện nay. Do đó mạng phải đảm bảo cho khả năng đáp ứng các nhu cầu này ngay từ thời điểm hiện tại cho đến tương lai.

Hình 2.3 Người dùng ở các mạng khác nhau có thể truy cập vào hệ thống

2.1.3. Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đa phương tiện trên nền IP

Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, cần sự kết hợp chặt chẽ giữa các lớp truy nhập, truyền tải và các dịch vụ Internet. Đặc biệt đối với các vấn đề về độ trễ mạng, băng thông dịch vụ…vv. Mạng 4G yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao, độ trễ nhỏ, dịch vụ thời gian thực, chất lượng cao.

2.1.4. Đảm bảo tính an toàn, bảo mật thông tin

Đây là yêu cầu quan trọng hàng đầu của hệ thống. Hệ thống thông tin càng phát triển, càng có nhiều người dùng ở các mạng khác nhau cung truy nhập vào hệ thống thì thông tin bí mật của người dùng càng không đảm bảo an toàn. Tính an toàn của hệ thống được đánh giá qua khả năng bảo mật trong truyền thông, tính đúng đắn và riêng tư của các dữ liệu người sử dụng cũng như khả năng quản lý, giám sát hệ thống. Bảo mật là yêu cầu chung đối với tất cả các hệ thống viễn thông.

2.1.5. Mạng đảm bảo tính di động

Một trong những vấn đề quan trọng của 4G đó là cách để truy nhập nhiều mạng di động và không dây khác nhau. Có ba khả năng: Sử dụng thiết bị đa chế độ, vùng phủ đa dịch vụ, hoặc sử dụng giao thức truy nhập chung.

Thiết bị đa chế độ có nhiều chế độ hoạt động khác nhau, ví dụ như đa truy nhập phân chia theo mã, thông tin di động toàn cầu GSM, chế độ truy nhập vệ tinh,… Do đó, khi thiết bị nằm ngoài vùng phủ của mạng mình thì nó vẫn có thể truy nhập được vào thống thông qua các mạng khác. Đối với loại thiết bị này thì vấn đề chất lượng dịch vụ yêu cầu phải được xử lý tốt.

2.1.6. Mạng phải đảm bảo về tốc độ

Mạng mới ra đời phải có tốc độ truyền dữ liệu cao, đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng. Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng mới có thể lên đến 100Mbps, và 160Mbps khi sử dụng MIMO (Nhiều đầu vào - Nhiều đầu ra)

Hình 2.4 Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng 4G

2.2. Mô hình mạng 4G

2.2.1 Mô hình cấu trúc mạng 3G và 3,5G

2.2.1.1 Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA

Mạng thông tin di động thế hệ ba ra đời đã khắc phục được các nhược điểm của các mạng thông tin di động thế hệ trước đó. Với việc cấu trúc mạng dùng giao thức IP kết hợp với công nghệ ATM, cùng với việc hỗ trợ tốc độ lên tới 2Mbps, mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA có thể hỗ trợ người dùng các dịch vụ như: hội nghị truyền hình, truy cập internet tốc độ cao, download các file dữ liệu nhỏ,…

Tuy nhiên, mạng di động này cũng có một số nhược điểm như: Tốc độ truyền dữ liệu lớn nhất là 2Mbps, vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người

dùng, khả năng đáp ứng các dịch vụ thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa cao, rất khó trong việc tải xuống các file dữ liệu lớn,…

Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA chưa đáp ứng được các yêu cầu như: khả năng tích hợp với các mạng khác (Ví dụ: WLAN, WiMAX,…) chưa tốt, tính mở của mạng chưa cao, khi đưa một dịch vụ mới vào mạng sẽ gặp rất nhiều vấn đề do tốc độ mạng thấp, tài nguyên băng tần ít,…

2.2.1.2 Mạng thông tin di động thế hệ 3,5G HSDPA và HSUPA

Cuộc cách mạng của thị trường thông tin di động đưa ra các yêu cầu nâng cấp cải tiến về cả dung lượng hệ thống lẫn tốc độ truyền dẫn dữ liệu. Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA ra đời là một bước phát triển mạnh mẽ về tốc độ và chất lượng dịch vụ. Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu tối đa trong WCDMA chỉ đạt tới 2Mbps. Để tăng