Thành phần: Thiết bị ở lớp truyền thông là các cổng truyền thông (MG- Media
Gateway) bao gồm: Các cổng truy nhập : AG (Access Gateway) kết nối giữa mạng lõi
với mạng truy nhập, RG (Residental gateway) kết nối mạng lõi với mạng thuê bao tại nhà; các cổng giao tiếp : TG (Trunking Gateway) kết nối giựa mạng lõi với mạng
PSTN/ISDN, WG (Wireless Gateway) kết nối mạng lõi với mạng di động,...
Chức năng: Lớp truyền thông có khả năng tương thích các kỹ thuật truy nhập khác với kỹ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đường trục. Hay nói cách
khác, lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (chẳng hạn như PSTN,
FramRelay, LAN, vô tuyến, …) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại. Nhờ đó, các nút chuyển mạch (ATM + IP) và các hệ thống truyền dẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển.
2.2.2.1.3 Lớp điều khiển
- Thành phần: Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần
chính là Softswitch còn gọi là Media Gateway Controller hay Call Agent được kết nối
với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP như: SGW (Signaling Gateway), MS - Media Sever, FS - Feature Server, AS - Application Server.
Theo MSF (MutiService Switching Forum), lớp điều khiển cần được tổ chức
theo kiểu module và có thể bao gồm một số bộ điều khiển độc lập. Ví dụ có các bộ điều
khiển riêng cho các dịch vụ: thoại / báo hiệu số 7, ATM/SVC, IP/MPLS, ….
- Chức năng: Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào. Cụ thể, lớp điều khiển thực hiện:
Định tuyến lưu lượng giữa các khối chuyển mạch.
Thiết lập yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, điều khiển sắp xếp nhãn (label mapping) giữa các giao diện cổng.
Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối (hay mỗi luồng) và thực hiện giám sát điều khiển để đảm bảo QoS.
Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối với lớp media. Thống kê và ghi lại các thông số về chi tiết cuộc gọi, đồng thời thực hiện các cảnh báo.
Thu nhận thông tin báo hiệu từ các cổng và chuyển thông tin này đến các thành phần thích hợp trong lớp điều khiển.
Quản lý và bảo dưỡng hoạt động của các tuyến kết nối thuộc phạm vi điều khiển. Thiết lập và quản lý hoạt động của các luồng yêu cầu đối với chức năng dịch vụ
trong mạng. Báo hiệu với các thành phần ngang cấp. Các chức năng quản lý, chăm sóc
khách hàng cũng được tích hợp trong lớp điều khiển. Nhờ các giao diện mở nên có sự
tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, điều này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng.
2.2.2.1.4 Lớp ứng dụng
Thành phần: Lớp ứng dụng gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service Excution
Node), thực chất là các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông
qua lớp truyền tải.
Chức năng: Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ. Một số loại dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc thực hiện điều khiển logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ được điều khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống. Lớp ứng dụng liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các dịch vụ mạng.
Một số ví dụ về các loại ứng dụng dịch vụ được đưa ra sau đây: - Các dịch vụ thoại.
- Các dịch vụ thông tin và nội dung. - VPN cho thoại và số liệu.
- Video theo yêu cầu.
- Nhóm các dịch vụ đa phương tiện.
- Thương mại điện tử.
- Các trò chơi trên mạng thời gian thực.
2.2.2.1.5 Lớp quản lý
Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ lớp kết nối cho đến lớp ứng dụng. Tại lớp quản lý, người ta có thể triển khai kế hoạch xây dựng mạng giám sát viễn thông TMN, như một mạng riêng theo dõi và điều phối các thành phần mạng viễn
năng điều khiển. Vì căn bản NGN sẽ dựa trên các giao diện mở và cung cấp rất nhiều
loại hình dịch vụ trong một mạng đơn, cho nên mạng quản lý phải làm việc trong một
môi trường đa nhà đầu tư, đa nhà khai thác, đa dịch vụ.
Từ những phân tích trên, ta xây dựng sơ đồ các thực thể chức năng của mạng NGN:
Hình 2.3: Các thực thể chức năng trong mạng NGN
Nhiệm vụ của từng thực thể như sau:
- AS-F: đây là thực thể thi hành các ứng dụng nên nhiệm vụ chính là cung cấp các logic dịch vụ và thi hành một hay nhiều các ứng dụng/dịch vụ.
- MS-F: cung cấp các dịch vụ tăng cường cho xử lý cuộc gọi. Nó hoạt động như
một server để xử lý các yêu cầu từ AS-F hoặc MGC-F.
- MGC-F: cung cấp logic cuộc gọi và tín hiệu báo hiệu xử lý cuộc gọi cho một
hay nhiều Media Gateway.
- CA-F: là một phần chức năng của MGS-F. Thực thể này được kích hoạt khi
MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi.
- IW-F: cũng là một phần chức năng của MGC-F. Nó được kích hoạt khi MGC-
F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau.
- R-F: cung cấp thông tin định tuyến cho MGC-F.
- A-F: cung cấp thông tin dùng cho việc tính cước.
- MG-F: dùng để chuyển thông tin từ dạng truyền dẫn này sang dạng truyền dẫn khác.
Trên đây chỉ là những chức năng cơ bản nhất của mạng NGN và tùy thuộc vào
nhu cầu thực tế mà mạng có thêm những chức năng khác nữa.
2.2.2.2. Cấu trúc vật lý của NGN
NGN - Next Gerneration Network - cần được hiểu rõ là mạng thế hệ sau hay mạng thế hệ kế tiếp mà không phải là mạng hoàn toàn mới, nên khi xây dựng và phát triển mạng theo xu hướng NGN, người ta chú ý đến vấn đề kết nối mạng thế hệ sau với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa.
2.2.2.2.1 Cấu trúc vật lý NGN
Hình 2.4: Cấu trúc vật lý của mạng NGN
2.2.2.2.2 Các thành phần chức năng của NGN
1. Media Gateway (MG)
2. Media Gateway Controller (MGC - Call Agent - Softswitch) 3. Signaling Gateway (SG)
4. Media Server (MS)
5. Application Server (Feature Server)
Hình 2.5: Các thành phần chính của mạng NGN a. Cổng truyền thông - Media Gateway (MG)
Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax
và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DS0. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói. Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital
Signal Processors) thực hiện các chức năng: chuyển đổi AD (analog to digital), nén mã
thoại/ audio, triệt tiếng dội, bỏ khoảng lặng, mã hóa, tái tạo tính hiệu thoại, truyền các
tín hiệu DTMF,…
Các chức năng của một Media Gateway:
- Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP - Digital Signal Processing) dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). Đồng thời quản lý tài nguyên DSP cho dịch vụ này.
- Hỗ trợ các giao thức đã có như loop-start, ground-start, E&M, CAS, QSIG và ISDN qua T1.
- Quản lý tài nguyên và kết nối T1.
- Cung cấp khả năng thay nóng các card T1 hay DSP.
- Có phần mềm Media Gateway dự phòng.
- Cho phép khả năng mở rộng Media Gateway về: cổng (ports), cards, các nút
mà không làm thay đổi các thành phần khác.
b. Bộ điều khiển cổng đa truyền thông - Media Gateway Controller
MGC là đơn vị chức năng chính của Softswitch. Nó đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó. Nó điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Ngoài ra nó còn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS.
MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, như PSTN,
SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng
khác nhau. Nó còn được gọi là Call Agent do chức năng điều khiển các bản tin. Một
Các chức năng của Media Gateway Controller
- Quản lý cuộc gọi.
- Các giao thức thiết lập cuộc gọi thoại: H.323, SIP.
- Giao thức điều khiển truyền thông: MGCP, Megaco, H.248.
- Quản lý lớp dịch vụ và chất lượng dịch vụ.
- Giao thức quản lý SS7: SIGTRAN (SS7 over IP).
- Xử lý báo hiệu SS7.
- Quản lý các bản tin liên quan QoS như RTCP. - Thực hiện định tuyến cuộc gọi.
- Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cước (CDR- Call Detail Record).
- Điều khiển quản lý băng thông.
- Đối với Media Gateway bao gồm: Xác định và cấu hình thời gian thực cho các DSP; Phân bổ kênh DS0; Truyền dẫn thoại (mã hóa, nén, đóng gói).
- Đối với Signaling Gateway, MGC cung cấp gồm: Các loại báo hiệu SS7; Các bộ xử lý thời gian; Cấu hình kết nối; Mã của nút mạng hay thông tin cấu hình.
- Đăng ký Gatekeeper.
c. Cổng báo hiệu - Signalling Gateway (SG)
Signaling Gateway tạo ra một chiếc cầu giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). SG làm cho Softswitch giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu.
Các chức năng của Signaling Gateway:
- Cung cấp một kết nối vật lý đến mạng báo hiệu.
- Truyền thông tin báo hiệu giữa Media Gateway Controller và Signaling
Gateway thông qua mạng IP.
- Cung cấp đường dẫn truyền dẫn cho thoại, dữ liệu và các dạng dữ liệu khác.
(Thực hiện truyền dữ liệu là nhiệm vụ của Media Gateway).
d. Máy chủ đa phương tiện - Media Server
Media Server là thành phần lựa chọn của Softswitch, được sử dụng để xử lý các
thông tin đặc biệt. Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất.
Các chức năng của một Media Server:
- Chức năng voicemail cơ bản.
- Hộp thư fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hay các bản tin ghi âm trước (pre-recorded message).
- Khả năng nhận tiếng nói (nếu có).
- Khả năng hội nghị truyền hình (video conference). - Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text).
e. Máy chủ ứng dụng - Application Server/Feature Server
Server đặc tính là một server ở mức ứng dụng chứa một loạt các dịch vụ của doanh nghiệp. Chính vì vậy nó còn được gọi là Server ứng dụng thương mại. Vì hầu hết các Server này tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng
không ràng buộc nhiều với Softswith về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng
dụng.
Các dịch vụ cộng thêm có thể trực thuộc Call Agent, hoặc cũng có thể thực hiện
một cách độc lập. Những ứng dụng này giao tiếp với Call Agent thông qua các giao thức như SIP, H.323,… Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng.
Chức năng của Feature Server:
Xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa chuyển mạch.
Một vài ví dụ về các dịch vụ đặc tính:
Hệ thống tính cước - Call Agents sử dụng các bộ CDR (Call Detail Record). Chương trình CDR có rất nhiều đặc tính, chẳng hạn khả năng ứng dụng tốc độ dựa trên loại đường truyền, thời điểm trong ngày,..Dịch vụ này cho phép khách hàng truy nhập vào bản tin tính cước của họ thông qua cuộc gọi thoại hay yêu cầu trang Web.
với Gatekeeper thông qua giao thức H.323. Gatekeeper sẽ cung cấp dịvh vụ định tuyến cuộc gọi (và chuyển dịch sang dạng số) cho mỗi đầu cuối H.323. Gatekeeper còn có thể cung cấp điều khiển tính cước và quản lý băng thông cho Softswitch.
Dịch vụ mạng riêng ảo VPN sẽ thiết lập mạng riêng ảo cho khách hàng với các đặc tính sau:
- Băng thông xác định (thông qua mạng thuê riêng tốc độ cao). - Đảm bảo QoS.
- Nhiều tính năng riêng theo chuẩn. - Kế hoạch quay số riêng.
- Bảo mật các mã thoại được truyền dẫn. 2.3. SOFTSWITCH