3.4.1.3.1 Cấu trúc logic
Cho đến nay, mạng thế hệ sau vẫn là xu h−ớng phát triển mới mẻ, ch−a có một khuyến nghị chính thức nào của Liên minh Viễn thông thế giới ITU về cấu trúc của nó. Nhiều hãng viễn thông lớn đã đ−a ra mô hình cấu trúc mạng thế hệ mới nh− Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC, …
Nhìn chung từ các mô hình này, 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 (mô tả ở hình 3.34).
Hình 3.34. Cấu trúc logic mạng NGN [2]
Lớp truyền dẫn
- Lớp vật lý: Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh b−ớc sóng quang DWDM sẽ đ−ợc sử dụng.
+ Truyền dẫn trên mạng lõi (Core Network) dựa vào kỹ thuật gói cho tất cả các dịch vụ với chất l−ợng dịch vụ QoS tùy yêu cầu cho từng loại dịch vụ.
+ ATM hay IP/MPLS có thể đ−ợc sử dụng làm nền cho truyền dẫn trên mạng lõi để đảm bảo QoS.
- 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 QoS khác nhau cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Nó có khả năng l−u trữ lại các sự kiện xảy ra trên mạng (kích th−ớc gói, tốc độ gói, độ trễ, tỷ lệ mất gói và Jitter cho phép, … đối với mạng chuyển mạch gói; băng thông, độ trễ đối với mạng chuyển mạch kênh TDM). Lớp ứng dụng sẽ đ−a ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và lớp truyền dẫn sẽ thực hiện các yêu cầu đó.
Lớp truy nhập
- Lớp vật lý:
+ Hữu tuyến: Cáp đồng, xDSL hiện đang sử dụng. Tuy nhiên trong t−ơng lai truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ dần dần chiếm −u thế và thị tr−ờng 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.
- Lớp 2 và lớp 3: Công nghệ IP sẽ làm nền cho mạng truy nhập. - Chức năng:
Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đ−ờng trục (thuộc lớp truyền dẫn) qua cổng giao tiếp MGW thích hợp.
Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối chuẩn và không chuẩn nh− 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, VoDSL, VoIP, …
Lớp truyền thông
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 t−ơng thích các kỹ thuật truy nhập khác với kỹ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đ−ờng trục. Lớp này thực hiện chuyển đổi các loại môi tr−ờng (nh− PSTN, FramRelay, LAN, vô tuyến, …) sang môi tr−ờng truyền dẫn gói đ−ợc áp dụng trên mạng lõi và ng−ợc lại.
Lớp điều khiển
Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là chuyển mạch mềm (Softswitch) còn gọi là bộ điều khiển cổng truyền thông (Media Gateway Controller) hay Call Agent đ−ợc kết nối với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP nh−: cổng báo hiệu SGW (Signaling Gateway), máy chủ truyền thông MS (Media Sever), máy chủ đặc tính FS (Feature Server), máy chủ ứng dụng AS (Application Server).
- 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:
+ 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 l−u l−ợng và các chỉ tiêu chất l−ợng 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 d−ỡng 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.
Lớp ứng dụng
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 điều khiển logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ đ−ợc điều khiển từ lớp điều khiển nh− 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.
3.4.1.3.2 Cấu trúc vật lý
Cấu trúc vật lý của mạng NGN đ−ợc mô tả trên hình 3.35. Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần quan tâm, nh−ng ở đây ta chỉ đề cập những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống. Cụ thể gồm các thành phần [2]:
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 3.35. Cấu trúc vật lý mạng NGN [2]
Cổng truyền thông - Media Gateway (MG)
Media Gateway cung cấp ph−ơng 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 đ−ợc mang trên kênh DS0. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần đ−ợc nén lại và đóng gói. Đặc biệt ở đây ng−ời 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, …
Bộ điều khiển cổng truyền thông - Media Gateway Controller (MGC)
MGC là đơn vị chức năng chính của Softswitch. Nó đ−a 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.
Cổng báo hiệu - Signalling Gateway (SG)
Signaling Gateway có chức năng t−ơng tác giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP d−ới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). SG làm cho Softswitch giống nh− một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu.
Media Server
Media Server là thành phần lựa chọn của Softswitch, đ−ợc sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt. Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất.
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 đ−ợc gọi là Server ứng dụng th−ơng 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.