2.4.1. Lớp ứng dụng
Lớp này quản lý, cung cấp và kiến tạo các dịch vụ mới cho khách hàng. Tuy nhiên do chủng loại thiết bị hiện có trên mạng rất đa dạng, vì thế khả năng tương thích giữa chúng trong quá trình kết nối là một thách thức đáng kể.
- 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 thơng khác nhau 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 thơng 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.
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. 2.4.2. Lớp điều khiển
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 mơ tả trên hình 2.7.
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 2.7: Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ
2.4.3. 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 ln chức năng của những router này.
- 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 thơng, 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.
2.4.4. Lớp truy nhập - Lớp vật lý
+ 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.
- 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 trị 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,...
2.4.5. 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 2.8).
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 thơng 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.
2.4.6. Một số cuộc gọi trong mạng NGN
2.4.6.1. Cuộc gọi sử dụng giao thức SIP: (hình 2.9).
Các phương thức sử dụng
- INVITE: Dùng để mời một user hay một dịch vụ tham gia vào phiên kết nối.
- ACK: Cho biết ứng dụng khách đã nhận được yêu cầu INVITE.
- OPTIONS: Được sử dụng khi có yêu cầu đối với server về việc xác định đặc tính cuộc gọi.
- BYE: UAC thông báo cho server kết thúc cuộc gọi. - CANCEL: Hủy bỏ yêu cầu vừa gửi.
- REGISTER: ứng dụng khách đăng ký địa chỉ với SIP server.
Hình 2.9: Minh họa về cuộc gọi sử dụng giao thức SIP Các mã đáp ứng của SIP
- 1xx: Cho biết yêu cầu đã được nhận, đang xử lý yêu cầu gửi đến. - 2xx: Thành công. Hành động đã được chấp nhận và thành công. - 3xx: Yêu cầu xác định lại. Một số hành động cần được thực hiện để hoàn tất yêu cầu.
- 4xx: Có lỗi ở Client. Điều này có nghĩa là trong yêu cầu có lỗi cú pháp hay server khơng thể thi hành u cầu.
- 5xx: Có lỗi ở server. Điều này có nghĩa là server bị quá tải để thi hành hay đưa ra yêu cầu.
- 6xx: Lỗi tồn cục. Điều này có nghĩa là yêu cầu không thể thi hành ở bất cứ server nào.
2. Cuộc gọi liên mạng sử dụng chuyển mạch mềm: (Hình 2.10 ).
Hình 2.10: Quá trình thực hiện cuộc gọi dùng chuyển mạch mềm
- IAM: Thông báo địa chỉ khởi tạo - ACM: Thông báo xác nhận địa chỉ - CPG: Thông báo xử lý cuộc gọi - ANM: Thông báo trả lời
- CRCX: Tạo kết nối - MDCX: Thay đổi kết nối