Lớp điều khiển (Control), là lớp trung tâm của mạng, nó chịu trách nhiệm thiết lập, điều khiển các phiên dịch vụ. Hiện nay, vấn đề đối với lớp này đang rất phức tạp, do khả năng tương thích giữa các thiết bị của các hãng cung cấp khác nhau.
- Thành phần
Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là Softswitch hay còn được 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: SG
(Signalling Gateway), MS (Media Server), FS (Feature Server), AS (Application Server). Hình 2.6 cho ta thấy rõ thành phần cấu tạo cơ bản của một Softswitch.
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....như được mô tả trên hình 2.7.
- 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 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 nhập 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 dịch 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.
Hình 1.6: Cấu trúc chuyển mạch của Softswitch
1.4.3. Lớp truyền tải
- Lớp vật lý: Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh bước sóng quang DWDM sẽ được sử dụng.
- Lớp 2 và lớp 3:
+ Truyền dẫn trên mạng lõi (core network) dựa vào kỹ thuật gói cho tất cả các dịch vụ với chất lượng dịch vụ QoS tùy yêu cầu cho từng loại dịch vụ.
+ ATM hay IP/MPLS có thể được sử dụng làm nền cho truyền dẫn trên mạng lõi để đảm bảo Q0S.
+ Mạng lõi có thể thuộc mạng MAN hay mạng đường trục.
+ Các router sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn, ngược lại, khi lưu lượng thấp, switch - router có thể đảm nhận luôn chức năng của những router này.
Hình 1.7: Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ
- Thành phần:
+ Các nút chuyển mạch/ Router (IP/ATM hay IP/MPLS), các khối chuyển mạch PLM nhưng ở mạng đường trục, kỹ thuật truyền tải chính là IP hay là IP/ATM.
+ Có các hệ thống chuyển mạch, hệ thống định tuyến cuộc gọi. - Chức năng
Lớp truyền tải trong cấu trúc mạng NGN bao gồm cả chức năng truyền dẫn và chức năng chuyển mạch.
Lớp truyền dẫn có khả năng hỗ trợ các mức Q0S khác nhau cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Nó có khả năng lưu trữ lại các sự kiện xảy ra trên mạng (kích thước gói, tốc độ gói, độ trễ, tỷ lệ mất gói và Jitter cho phép... đối với mạng chuyển mạch gói; băng thông, đối với mạng chuyển mạch kênh TDM). Lớp ứng dụng sẽ đưa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và nó sẽ thực hiện các yêu cầu đó.
1.4.4. Lớp truy nhập
+ Hữu tuyến: Cáp đồng, xDSL hiện đang sử dụng. Tuy nhiên trong tương lai truyền dẫn quan DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ dần dần chiếm ưu thế và thị trường xDSL, modem cáp dần dần thu hẹp lại.
+ Vô tuyến: thông tin di động - công nghệ GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Lớp 2 và lớp 3: Công nghệ IP sẽ làm nền cho mạng truy nhập
- Thành phần
+ Phần truy nhập gồm các thiết bị truy nhập đóng vai trò giao diện để kết nối các thiết bị đầu cuối vào mạng qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vô tuyến.
+ Các thiết truy nhập tích hợp IAD
Thuê bao có thể sử dụng mọi kỹ thuật truy nhập (tương tự, số, TDM, ATM, IP...) để truy nhập vào mạng dịch vụ NGN.
- Chức năng
Như tên gọi, lớp truy nhập cung cấp các kế nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục (thuộc lớp truyền dẫn) qua cổng giao tiếp MGW thích hợp.
Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối và không chuẩn như các thiết bị truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội bộ PBX, điện thoại POTS, điện thoại số ISDN, di động vô tuyến, di động vệ tinh, vô tuyến cố định, V0DSL, VoIP,...
1.4.5. Lớp quản lý (Management)
Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ lớp kế 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 thông đang hoạt động. Tuy nhiên cần phải phân biệt các chức năng quản lý với các chức 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 1.8: Các thực thể chức năng của 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 các điều khiển cuộc gọi.
- IW-F: cùng là một phần chức năng của MGC-F. Nó được kích hoạt khi MGC-F thực hiện các báo hiệu giữa các mạng báo mạng báo hiệu khác nhau. - R-F: cung cấp thông tin tuyến cho MGC-F.
- A-F: cung cấp thông tin dùng cho việc tính cước
- SG-F: dùng để chuyển các thông tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP.
- MG-F: dùng để chuyển thông tin từ dạng truyền dẫn nay sang dạng truyền dẫn khác.
Trên đây là những chức năng cơ bản nhất của mạng NNG. Và tùy thuộc vào nhu cầu thực tế mà mạng có thêm những chức năng khác nữa.
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.
1.5.1. Cấu trúc vật lý mạng NGN
Hình 1.9: Cấu trúc vật lý mạng NGN
1.5.2. Các thành phần mạng và chức năng
Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần quan tâm, nhưng ở đây ta chỉ nghiên cứu những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống. Cụ thể là :
1. Media Gateway (MG)
2. Media Gateway Controller (MGC - Call Agent - Softswitch) 3. Signaling Gateway (SG)
4. Media Server (MS) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 1.10: Các thành phần chính trong mạng NGN 1.5.2.1. 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 chính của Media Gateway
Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol).
Cung cấp khe thời gian T1 hay tài nguyên xử lý tín hiệu số 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.
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.
Hình 1.11: Cấu trúc của Media gateway Đặc tính hệ thống
Một Media Gateway có các đặc tính sau:
Là một thiết bị vào/ra đặc hiệu (I/O).
Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái, thông tin cấu hình, các bản tin MGCP, thư viện DSP,…
Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập (logging) - Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP), mở rộng một vài giao diện T1/E1 với mạng TDM.
Mật độ khoảng 120 port (DSO’s).
1.5.2.2. Media Gateway Controller (MCG)
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 MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hình tối thiểu cho Softswitch
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 :
Xác định và cấu hình thời gian thực cho các DSP.
Phân bổ kênh DS0.
Truyền dẫn thoại ( mã hóa, nén, đóng gói). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đối với Signaling Gateway, MGC cung cấp:
Các loại SS7.
Các bộ xử lý thời gian.
Cấu hình kết nối.
Hình 1.12: Cấu trúc của Softswitch Đặc tính hệ thống
Là một CPU đặc hiệu, yêu cầu là hê thống đa xử lý, có khả năng mở rộng theo chiều ngang.
Cần bộ nhớ lớn để lưu trữ cơ sở dữ liệu. Điều này cũng rất cần thiết cho các quá trình đa xử lý.
Chủ yếu làm việc với lưu lượng IP, do đó yêu cầu các kết nối tốc độ cao.
Hỗ trợ nhiều loại giao thức.
Độ sẵn sàng cao.
1.5.2.3. Signalling Gateway
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 chính của Signalling 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).
Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho các dịch vụ viễn thông.
Đặc tính hệ thống :
Là một thiết bị vào ra I/O.
Dung lượng bộ nhớ phải luôn đảm bảo lưu trữ các thông tin trạng thái thông tin cấu hình, các lộ trình,…
Dung lượng đĩa chủ yếu sử dụng cho quá trình đăng nhập (logging), do đó không yêu cầu dung lượng lớn.
Dự phòng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP)
Giao giện với mạng SS7 bằng cách sử dụng một luồng EE/T1, tối thiểu 2 kênh D, tối đa 16 kênh D.
Để tăng hiệu suất và tính linh động người ta sử dụng bus H.110 hay H.100.
Yêu cầu độ sẵn sàng cao : nhiều SG, nhiều liên kết báo hiệu,…
1.5.2.4. 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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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)
Đặc tính hệ thống :
Là một CPU, có khả năng quản lý lưu lượng bản tin MGCP.
Lưu trữ các phương pháp thực hiện liên kết với DSP nội bộ hay lân cận.
Cần dung lượng bộ nhớ lớn để lưu trữ các cơ sở dữ liệu, bộ nhớ đệm, thư viện,…
Dung lượng đĩa tương đối nhỏ.
Quản lý hầu hết lưu lượng IP nếu tất cả tài nguyên IP được sử dụng để xử lý thoại.
Sử dụng bus H.110 để tương thích với card DSP và MG. - Độ sẵn sàng cao.
1.5.2.5. 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.
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.
H.323 Gatekeeper- dịch vụ này hỗ trợ định tuyến thông qua các miền khác