III. CẤU TRÚC VẬT LÝ
1. Cấu trúc vật lý của mạng NGN
Simpo PDI^I^íặMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc NGN 2. Các thành phần mạng và chức
năng
Hình 2-12 Các thành phần chính của mạng NGN
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 thông. Cụ thể là :
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)
SOFSWITCH
-40 -
2.1. Media Gateway (MG)
Up Slream JPacl
Ttat cket Domain)
Media êatevvay m
ưnit API
Network
Aggregotoe*. HosT CPƯ
5STN ^
Converter Converter
Down Streom (PSTN Oomaỉn)
I t
Hình 2-13 Cấu trúc của Media Gateway
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 DSO. 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 sô" 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 mốt Media Gatewav :
- Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol).
- Cung cấp khe thời gian TI hay tài nguyên xử lý tín hiệu sô" (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 TI.
- Quản lý tài nguyên và kết nôi Tl.
- Cung cấp khả năng thay nóng các card TI hay DSP.
- Có phần mềm Media Gateway dự phòng.
- Cho phép khả năng mở rộng Media Gateway về: cổng(ports), cards, các nút mà khổng làm thay đổi các thành phần khác.
Đăc tính hê thông :
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 Tl/El với mạng TDM.
- Mật độ khoảng 120 port (DSO’s).
- Sử dụng bus H. 110 để đảm bảo tính linh động cho hệ thông nội bộ 2.2. 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 thông 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 tôi thiểu cho Softswitch.
0 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
- Đôi với Media Gateway :
■ Xác định và câu hình thời gian thực cho các DSP
■ Phân bổ kênh DSO
■ Truyền dẫn thoại ( mã hóa, nén, đóng gói) - Đô"i với Signaling Gateway, MGC cung cấp :
■ Các loại SS7 Hình 2-14 Cấu trúc của SoftSwừch
Simpo PD^I^íịỊMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?nfấutrúc
- 43-
■ Các bộ xử lý thời gian
Simpo PDI^I^íặMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc NGN
- 44-
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 1P nên chúng không ràng buộc nhiều với Softswith về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng.
C-Plane 1 C-Planen
Dual Controllers Redundant Blades Redundant Blades
Hot standby DataDistribution
Hình 2-15 Cấu trúc của Server 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 SÍP, H.323,... Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng.
0 Chức năng của Feature Server :
- Xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông sô" dịch vụ thông thường cho hệ thông đa chuyển mạch.
0 Môt vài ví du về các dich vu đăc tính :
- Hệ thông tính cước - Call Agents sử dụng các bộ CDR (Call Detail Record). Chương trình CDR có rất nhiều đặc tính, chẳng hạn khả năng Simpo PD^I^íịỊMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc
- 45-
Simpo PDI^I^íặMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc NGN
- 46-
Hình 2-16 Các xu hướng phát triển trong công nghệ mạng 1. IP
Sự phát triển đột biến của IP, sự tăng trưỏng theo cấp sô" nhân của thuê bao Internet đã là một thực tế không còn ai có thể phủ nhận. Hiện nay lượng dịch vụ lớn nhất trên các mạng đường 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. Việc chuyển tiếp gói tin thực hiện theo cơ chế phi kết nôi. IP định nghĩa cơ câu đánh số, cơ câu chuyển tin, cơ câu định tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận, địa chỉ là sô" duy nhâ"t trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới đích.
Cơ câu định tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút trong mạng. Do vậy, cơ câu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông tin về nguyên tắc chuyển tin (như trong BGP) và nó phải có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút. Kết quản tính toán của cơ câu định tuyến được lưu trong các bảng chuyển tin (forwarding table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới hướng đích.
Dựa trên các bản chuyển tin, cơ câu chuyển tin chuyển mạch các gói IP hướng tới đích. Phương thức chuyển tin truyền thông là theo từng chặng một. ở cách này, mỗi nút mạng tính toán mạng chuyển tin một cách độc lập. Phương thức này, do vậy, yêu cầu kết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau. Sự không thông nhất của kết quả sẽ dẫn đến việc chuyển gói tin sai hướng, điều này đồng nghĩa với việc mất gói tin.
Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, với phương thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng một tuyến tới điểm đích. Điều này khiến cho mạng không thể thực hiện một sô" chức năng khác như định tuyến theo đích, theo dịch vụ.
Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng. Giao thức định tuyến động cho phép mạng phản ứng lại với sự cô" bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự thay đổi về topo mạng thông qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nôi. Với các phương thức như CDIR (Classless Inter Domain Routing), kích thước của bản tin được duy trì ở mức chấp nhận được, và do việc tính toán định tuyến đều do các nút tự thực hiện, mạng có thể mở rộng mà không cần bất cứ thay đổi nào.
Simpo PD^I^íịỊMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc
- 47-
( I P 1 c U "
CẠNHTRANHV<RI CO
\
J t...
d
( —\ y ( ỊATM )
("PSTN/ISDN JJ MÔITRƯÍÍNG
VIỄNTLIỎNG >
QoS không QoS được đảm QoS cao đưực dám bảo bào CO : Hoạt động kết nôi định hướng CL : Hoạt dộng không kêl nôi [ ^ : Song hưởng
Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao. Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến theo từng chặng. Mặt khác, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.
2. ATM
Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói, thông tin được nhóm vào các gói tin có chiều dài cô" định, ngắn; trong đó vị trí của gói không phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ và dựa trên nhu cầu bất kỳ của kênh cho trước. Các chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tô"c độ và dịch vụ khác nhau.
ATM có hai đặc điểm quan trọng :
• Thứ nhâ"t ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cô" định gọi là các tê" bào ATM , các tê" bào nhỏ với tô"c độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đôi với các dịch vụ thời gian thực, cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn.
• Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng.
ATM khác với định tuyến IP ở một sô" điểm. Nó là công nghệ chuyển mạch hướng kết nôi. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuô"i phải được thiết lập trước khi thông tin được gửi đi. ATM yêu cầu kết nôi phải được thiết lập bằng nhân công hoặc thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu. Mặt khác, ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian. Tuyến kết nôi xuyên suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ cô" định trong suốt thời gian kết nôi. Trong quá trình thiết lập kết nôi, các tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nôi một nhãn. Việc này thực hiện hai điều: dành cho kết nôi một sô" tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tê" bào tại mỗi tổng đài. Bảng chuyển tê" bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nôi đang hoạt động đi qua tổng đài. Điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong bảng chuyển tin của router dùng IP.
Quá trình chuyển tê" bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói tin qua router. Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có kích thước cô" định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của 1P router, và việc này được thực hện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng. Do vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của 1P router truyền thông.
3. IP over ATM
Hiện nay, trong xây dựng mạng 1P, có đến mây loại kỹ thuật, như 1P over SDH/ SONET, IP over WDM và IP over Fiber. Còn kỹ thuật ATM, do có các tính năng như tô"c độ cao, chất lượng dịch vụ (QoS), điều khiển lưu lượng, ...
mà các mạng lưới dùng bộ định tuyến truyền thông chưa có, nên đã được sử dụng rộng rãi trên mạng đường trục 1P.
Mặt khác, do yêu cầu tính thời gian thực còn tương đôi cao đôi với mạng lưới, IP over ATM vẫn là kỹ thuật được chọn trước tiên hiện nay. Cho nên việc nghiên cứu đối với IP over ATM vẫn còn rất quan trọng. Mà MPLS chính là sự cải tiến của IP over ATM kinh điển, cho nên ở đây chúng ta cần nhìn lại một chút về hiện trạng của kỹ thuật 1P over ATM.
IP over ATM truyền thông là một loại kỹ thuật kiểu xếp chồng, nó xếp 1P (kỹ thuật lớp 3) lến ATM (kỹ thuật lớp 2); giao thức của hai tầng hoàn toàn độc lập với nhau; giữa chúng phải nhờ một loạt giao thức (như NHRP, ARP,...) nữa Simpo PDI^I^íặMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc NGN
- 48-
mới đảm bảo nôi thông. Điều đó hiện nay trên thực tê" đã được ứng dụng rộng rãi. Nhưng trong tình trạng mạng lưới được mở rộng nhanh chóng, cách xếp chồng đó cũng gây ra nhiều vần đề cần xem xét lại.
Trước hết, vấn đề nổi bật nhất là trong phương thức chồng xếp, phải thiết lập các liên kết PVC tại N điểm nút, tức là cần thiết lập mạng liên kết. Như thế có thể sẽ gây nên vấn đề bình phương N, rất phiền phức, tức là khi thiết lập, bảo dưỡng, gỡ bỏ sự liên kết giữa các điểm nút, sô" việc phải làm ( như số vc, lượng tin điều khiển) đều có cấp sô" nhân bình phương của N điểm nút. Khi mà mạng lưới ngày càng rộng lớn, chi phôi kiểu đó sẽ làm cho mạng lưới quá tải.
Thứ hai là, phương thức xếp chồng sẽ phân cắt cả mạng lưới IP over ATM ra làm nhiều mạng logic nhỏ (LIS), các LIS trên thực tê" đều là ở trong một mạng vật lý. Giữa các LIS dùng bộ định tuyến trung gian để liên kết, điều này sẽ có ảnh hưởng đến việc truyền nhóm gói tin giữa các LIS khác nhau. Mặt khác, khi lưu lượng rất lớn, những bộ định tuyến này sẽ gây hiện tượng nghẽn cổ chai đôi với băng rộng.
Hai điểm nêu trên đều làm cho IP over ATM chỉ có thể dùng thích hợp cho mạng tương đối nhỏ, như mạng xí nghiệp,..., nhưng không thể đáp ứng được nhu cầu của mạng đường trục Internet trong tương lai.Trên thực tê", hai kỹ thuật này đang tồn tại vân đề yếu kém về khả năng mở rộng thêm.
Thứ ba là, trong phương thức chồng xếp, 1P over ATM vẫn không có cách nào đảm bảo QoS thực sự.
Thứ tư, vô"n khi thiết kê" hai loại kỹ thuật IP và ATM đều làm riêng lẻ, không xét gì đến kỹ thuật kia, điều này làm cho sự nôi thông giữa hai bên phải dựa vào một loạt giao thức phức tạp, cùng với các bộ phục vụ xử lý các giao thức này. Cách làm như thê" có thể gây ảnh hường không tốt đôi với độ tin cậy của mạng đường trục.
Các kỹ thuật MPOA (Multiprotocol over ATM - đa giao thức trên ATM) LANE (LAN Emulation - Mô phỏng LAN)... cũng chính là kết quả nghiên cứu để giải quyết các vân đề đó, nhưng các giải thuật này đều chỉ giải quyết được một phần các tồn tại, như vân đề QoS chẳng hạn. Phương thức mà các kỹ thuật này dùng vẫn là phương thức chồng xếp, khả năng mở rộng vẫn không đủ. Hiện nay đã xuất hiện một loại kỹ thuật IP over ATM không dùng phương thức xếp chồng, mà dùng phương thức chuyển mạch nhãn, áp dụng phương thức tích hợp. Kỹ thuật này chính là cơ sở của MPLS.
Simpo PDI^I^íặMíỉcPẽÌSit Unregistered Version - http://www.sim|ỉặ^Ẫ<?hfấutrúc NGN
-49 -