Mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần, trong đó những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống là:
Media Gateway (MG)
Media Gateway Controller (MGC - Call Agent - Softswitch) Signaling Gateway (SG)
Media Server (MS)
Application Server (Feature Server)
a. Cổng truyền thông - Media Gateway (MG)
Media Gateway cung cấp phƣơng 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 đƣợc mang trên các kênh DS0 (64kb/s). Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần đƣợc nén lại và đóng gói. Đặc biệt, ở đây ngƣời 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,…
Media Gateway có các chức năng:
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 (DSP -
Digital Signal Processing) dƣới 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 nhƣ 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 truyền thông - Media Gateway Controller
MGC là đơn vị chức năng chính của Softswitch. Nó đƣa 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, nhƣ PSTN, SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lƣu lƣợng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau. Nó còn đƣợc 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 [1].
Media Gateway Controller có các chức năng: 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 lƣợng dịch vụ.
Giao thức quản lý SS7: SIGTRAN (SS7 over IP). Xử lý báo hiệu SS7.
Quản lý các bản tin liên quan QoS nhƣ RTCP. Thực hiện định tuyến cuộc gọi.
Ghi lại các thông tin chi tiết của cuộc gọi để tính cƣớc (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 là chiếc cầu giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP dƣới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). SG làm cho Softswitch giống nhƣ một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu.
Signaling Gateway có các chức năng:
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 đƣờng 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.
d. Máy chủ đa phương tiện - Media Server
Media Server là thành phần tùy chọn của Softswitch đƣợc sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt. Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất.
Media Server có các chức năng: Chức năng voicemail cơ bản.
Hộp thƣ fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hay các bản tin ghi âm trƣớc (pre-recorded message).
Khả năng nhận tiếng nói (nếu có).
Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text)
e. Máy chủ ứng dụng - Application Server
Các máy chủ ứng dụng cung cấp các ứng dụng (dịch vụ logic) cho các dịch vụ mới hoặc đƣợc đổi mới nhƣ dịch vụ thông điệp (messaging) hợp nhật, dịch vụ hội nghị, âm thanh quay số nhanh, dịch vụ gửi thông điệp đa phƣơng tiện. Các máy chủ ứng dụng thƣờng dựa trên môi trƣờng sử dụng công cụ Java tiên tiến cho phép cung cấp sự tích hợp đa phƣơng thức của thoại và dữ liệu. 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.
Máy chủ ứng dụng tạo ra các tài liệu ứng dụng (Các trang VoiceXML) để đáp ứng lại các yêu cầu từ Media Gateway qua mạng Ethernet.
Máy chủ ứng dụng cung cấp hạ tầng ứng dụng web để giao tiếp với các kho chứa dữ liệu (chứa thông điệp, cơ sở dữ liệu tiểu sử ngƣời dùng, các máy chủ nội dung) để tạo ra các tài liệu (tức là các trang VoiceXML).
Máy chủ ứng dụng cung cấp tƣơng tác trong giữa các ứng dụng nhƣ WAP, HTML, và tiếng nói cho phép ngƣời dùng đầu cuối cùng một lúc đƣa vào các lệnh bằng tiếng nói và nhận sự trình diễn qua WAP hoặc HTML [1][17].
1.3 Các công nghệ làm nền cho mạng thế hệ mới.
1.3.1 Công nghệ chuyển mạch IP
Sự phát triển đột biến của yêu cầu dịch vụ trên nền IP, sự tăng trƣởng theo cấp số nhân của thuê bao Internet đã là một thực tế không còn ai có thể phủ nhận. Hiện nay, lƣu lƣợng dịch vụ lớn nhất trên các mạng đƣờng trục trên thực tế đều là từ IP. Trong công tác tiêu chuẩn hóa các loại kỹ thuật, việc bảo đảm tốt hơn cho IP đã trở thành trọng điểm của công tác nghiên cứu.
IP là giao thức chuyển tiếp gói tin và là thành phần chính của kiến trúc của mạng Internet. Trong kiến trúc này, IP đóng vai trò lớp 3. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, định tuyến. Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận; địa chỉ là một số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tin tới đích.
Dựa trên các bảng định tuyến, cơ cấu chuyển tin sẽ định tuyến các gói IP hƣớng tới đích. Phƣơng thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. Trong đó, mỗi nút mạng tính toán bảng định tuyến một cách độc lập. Với phƣơng thức này, 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 tới việc chuyển gói tin sai hƣớng, điều này đồng nghĩa với việc mất gói tin [2].
Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, với phƣơng thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ mà đi qua cùng một nút thì chúng sẽ đƣợc truyền qua cùng một tuyến tới điểm đích. Điều này khiến mạng không thể thực hiện một số chức năng khác nhƣ định tuyến theo đích, theo loại dịch vụ, v.v...Tuy nhiên, bên cạnh đó, phƣơng thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ tin cậy cũng nhƣ 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 đƣợc sự thay đổi về topo mạng thông qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối (sử dụng giao thức OSPF, RIP v2). Với các phƣơng thức nhƣ CIDR (Classless Interdomain Routing), kích thƣớc của bảng chuyển tin đƣợc duy trì ở mức chấp nhận đƣợc, và do việc tính toán định tuyến đều do các nút tự thực hiện, mạng có thể đƣợc mở rộng mà không cần thực hiện bất kỳ một thay đổi nào [2][6].
Giao thức IP hoạt động theo phƣơng thức không kết nối nên không yêu cầu việc xác lập trƣớc các kết nối, vì vậy chất lƣợng dịch vụ có thể không hoàn toàn đảm bảo nhƣ những dịch vụ hoạt động theo phƣơng thức có kết nối. Để tăng cƣờng chất lƣợng dịch vụ (QoS) cho các dịch vụ thời gian thực chạy trên nền IP, ngƣời ta đã sử dụng một số công nghệ QoS trong mạng IP. Hiện nay có 3 kỹ thuật hỗ trợ QoS trong mạng IP, bao gồm:
Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort).
Dịch vụ tích hợp - Integrated Services (IntServ). Dịch vụ Differentiated Services (DiffServ).
1.3.1.1 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort)