Các dịch vụ trên mạng NGN

công cộng PSTN . Mạng truyền số liệu :Bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu giữa các máy tính dựa trên giao thức X25 ( ví dụ như mạng PSDN) và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên các giao thức X21. Mạng di động : là mạng cung cấp các dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường vô tuyến .Mạng này dựa trên các công nghệ ghép kênh theo thời gian (TDMA) ,ghép kênh phân chia theo tần số (FDMA) và ghép kênh phân chia theo mã (CDMA) . Hình 1.1 Các loại mạng thông tin khác nhau. Chính sự tồn tại của nhiều mạng viễn thông riêng lẻ làm cho hệ thống mạng viễn thông hiện tại có nhiều nhược điểm : Chỉ truyền được các dịch vụ tương ứng với từng mạng . Thiếu mềm dẻo : Sự ra đời của công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền dẫn .Ngoài ra sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được , mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau .Vì vậy mạng hiện tại rất khó thích nghi với những đòi hỏi này . Kém hiệu quả trong việc vận hành ,bảo dưỡng và sử dụng tài nguyên .Vì mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế ,sản xuất ,vận hành bảo dưỡng khác nhau .Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác sử dụng . Mạng viễn thông hiện nay được thiết kế chủ yếu nhằm khai thác dịch vụ thoại trong khi đó nhu cầu truyền số liệu ngày càng phát triển .Kết quả là ngày càng nhiều dòng dữ liệu trên mạng PSTN đến mạng internet ,trong khi đó chuyển mạch kênh chỉ dùng để truyền các lưu lượng thoại có thể dự đoán trước được nó không hỗ trợ lưu lượng dữ liệu tăng đột biến một cách hiệu quả . Hình 1.2 Sự hội tụ của các mạng riêng lẻ Do vậy cần phải có sự hội tụ giữa thoại và số liệu hay sự hội tụ giữa mạng PSTN và PSDN và cần một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự -số ,băng rộng- băng hẹp ,cơ bản- đa phương tiện ….) để dễ quản lí tập trung ,giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành .Từ những nhu cầu trên thì mạng thế hệ mới (NGN) đã ra đời. Tổ chức mạng thế hệ mới . 2.1 Định nghĩa mạng thế hệ mới : Mạng thế hệ mới là một mạng có hạ tầng thông tin duy nhấ dựa trên công nghệ chuyển mạch gói để có thể triển khai nhanh chóng các loại hình dịch vụ khác nhau dựa trên sự hội tụ giữa thoại -số liệu ,giữa cố định –di động. 2.2 Nguyên tắc tổ chức mạng thế hệ mới . Mạng thế hệ mới được tổ chức dựa trên nguyên tắc sau : Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú đa dạng , đa dịch vụ , đa phương tiện . Mạng có cấu trúc đơn giản. Nâng cao hiệu quả sử dụng ,chất lượng mạng lưới và giảm thiểu các chi phí bảo dưỡng khác . Dễ dàng mở rộng dung lượng phát triển các dịch vụ mới . Có độ linh hoạt tính sẵn sang cao ,năng lực tồn tại mạnh. Cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú , đa dạng. Việc tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lí và nhu cầu phát triển dịch vụ,không tổ chức theo địa bàn hành chính mà tổ chức theo vùng mạng hoặc vùng lưu lượng . Như đã đề cập ở trên mạng viễn thông hiện tại gồm nhiều mạng riêng lẻ kết hợp lại với nhau thành một mạng “hỗn tạp “ ,chỉ được xây dựng ở cấp quốc gia ,nhằm đáp ứng nhiều loại hình dịch vụ khác nhau .Xét đến mạng internet , đó là mạng đơn lớn có tính chất toàn cầu ,thường được đề cập theo một loạt giao thức truyền dẫn hơn là một kiến trúc đặc trưng .Do đó ,việc xây dựng mạng thế hệ mới cần phải tuân theo các chỉ tiêu : NGN phải hỗ trợ cả cho dịch vụ của mạng internet và của mạng hiện hành Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dịch vụ qua nhiều nhà cung cấp khác nhau .Mỗi nhà cung cấp mạng hay dịch vụ là một thực thể riêng lẻ với mục tiêu kinh doanh và cung cấp các dịch khác nhau và có thể sử dụng các kĩ thuật ,giao thức khác nhau .Một vài dịch vụ có thể chỉ do một nhà cung cấp dịch vụ đưa ra ,nhưng tất cả các dịch vụ đều phải được truyền qua mạng một cách thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối . Mạng phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối ,thiết lập đường truyền trong suốt thời gian chuyển giao ,cả cho hữu tuyến cũng như vô tuyến . Đặc điểm của mạng thế hệ mới. Mạng thế hệ mới có bốn đặc điểm chính : Nền tảng là hệ thống mạng mở . Mạng NGN được chia thành các phần tử độc lập ,các phần tử được phân theo chức năng tương ứng và phát triển một cách độc lập . Việc phân tách làm cho mạng giúp cho các nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ chức mạng lưới . Giao diện giữa các phần tử phải dựa trên các chuẩn tương ứng. Việc tiêu chuẩn hóa giữa các phần tử giúp cho các mạng có cấu hình khác nhau có thể kết nối với nhau . Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy ,nhưng dịch vụ phải thực hiên độc lập với mạng lưới .Trong mạng NGN dịch vụ và cuộc gọi được tách biệt riêng .Mục đích chính của việc chia tách này là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng ,thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả .Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình ,không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối . Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và úng dụng có tính linh hoạt cao . Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói ,dựa trên một giao thức thống nhất . Là mạng có dung lượng ngày càng tăng ,có tính thích ứng ngày càng tăng,có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu . Cấu hình mạng NGN 4.1 Các lớp trong mạng NGN Cho đến nay ,NGN vẫn là một hướng phát triển mạng hoàn toàn mới, ITU-T chưa đưa ra được một chuẩn chung về cấu trúc NGN ,còn các hang đều đưa ra cấu trúc riêng phụ thuộc vào các thiết bị ,công nghệ của mình .Nhìn chung ,dựa vào các mô hình đưa ra ,cấu trúc chung của NGN gồm các lớp sau : Lớp truy nhập và truyền dẫn. Lớp truyền thông. Lớp điều khiển. Lớp ứng dụng. Lớp quản lý . Hình 4.1.1 Các lớp của mạng NGN Hình 4.1.2 Kiến trúc mạng NGN 4.1.1 Lớp truy nhập và truyền dẫn * Phần truyền dẫn Chức năng của phần truyền dẫn là xử lý và vận chuyển gói tin.Lớp này bao gồm các thiết bị đảm nhiệm đóng mở gói định tuyến ,chuyển gói tin dưới sự điều khiển của lớp điều khiển và báo hiệu cuộc gọi .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 . Trong phần truyền dẫn sử dụng truyền dẫn quang với kĩ thuật ghép kênh theo buớc sóng (DWDM) Truyền dẫn trên mạng lõi dựa vào kĩ thuật chuyển mạch gói (ATM hay IP/MPLS) cho tất cả các dịch vụ với chất lượng dịch vụ QoS tuỳ thuộc vào yêu cầu cho từng loại dịch vụ. Mạng lõi có thể là mạng MAN hay mạng đường trục . Lớp truyền dẫn bao gồm các nút chuyển mạch /Router ( IP/ATM hay IP/MPLS) ,các chuyển mạch kênh của mạng PSTN ,các khối chuyển mạch PLM nhưng ở mạng đường trục và hệ thống định tuyến cuộc gọi . *Phần truy nhập Chức năng của phần truy nhập là cung cấp các kết nối giữa thuê bao và mạng đường trục ( thuộc lớp truyền dẫn ) qua cổng giao tiếp MGW. Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối chuẩn và không chuẩn như các thiết bị truy nhập đa dịch vụ ,điện thoại IP ,tổng đài nội bộ PBX ,điện thoại POST ,điện thoại số ISDN,di động vô tuyến ,VoIP,… Phần truy nhập sử dụng các công nghệ truyền dẫn quang DWDM hay các công nghệ vô tuyến như GSM,CDMA,.. Truy nhập trong mạng lõi sử dụng công nghệ IP. Phần truy nhập bao 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 ,vô tuyến .Thuê bao có thể sử dụng mọi kĩ thuật truy nhập để truy nhập vào mạng dịch vụ NGN. 4.1.2 Lớp truyền thông . Lớp truyền thông có chức năng thích ứng các kĩ thuật truy nhập khác với kỹ thuật chuyển mạch gói IP ở mạng đường trục.Cụ thể là chuyển đổi các loại môi trường (như PSTN,FrameRelay ,Lan,vô tuyến ..) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại .Các nút chuyển mạch .Nhờ đó các nút chuyển mạch (ATM+IP) và các hệ thống truyền dẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch ,định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển. Thiết bị ở lớp truyền thông là các cổng truyền thông MG (Media Gateway) bao gồm : Cổng truy nhập :AG(Access Gateway ) kết nối mạng lõi và mạng truy nhập,RG (Residental Gateway) kết nối mạng lõi và mạng thuê bao tại nhà . Cổng giao tiếp :TG(Trunking Gateway) kết nối mạng lõi và mạng PSTN /ISDN ,WG (Wrieless Gateway) kết nối mạng lõi với mạng không dây . 4.1.3 Lớp điều khiển Lớp điều khiển là lớp trung tâm của hệ thống ,thực thi quá trình thực thi quá trình điều khiển ,giám sát và sử lý cuộc gọi nhằm cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với kì loại giao thức và báo hiệu nào .Cụ thể lớp điều khiển thực hiện các chức năng sau: 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 giữa các giao diện cổng. Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với các kết nối (hay mỗi luồng ) và thực hiện giám sát điều khiển để đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS. Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế ,các cổng trong kết nối với lớp truyền thông .Thống kê và ghi lại các thông số về chi tiết cuộc gọi đồng thời thực hiện 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 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 các thành phần ngang cấp . Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển thành phần chính là Softswitch hay Media Gateway Controller được kết nối với các thành phần khác như Signaling Gateway (SGW), Media Sever (MS) ,Feature Sever (FS) ,Application Sever(AS). Hình 4.1.3.1 Các thành phần chính của Softswitch 4.1.4 Lớp ứng dụng . Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau ở nhiều mức độ .Một số loại dịch vụ sẽ trực tiếp điều khiển logic và truy nhập tới lớp ứng dụng ,một số ứng dụng khác thông qua lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống .Lớp ứng dụng liên kết với lớp điều khiển thông qua giao diện mở API ,qua đó các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng . Lớp ứng dụng bao gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service Excution Node ) đây là các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải . 4.1.5 Lớp quản lý . Lớp quản lý có nhiệm vụ cung cấp các chức năng như giám sát các dịch vụ và khách hàng ,tính cước và các tác vụ quản lý mạng .Tại lớp quản lý ,người ta có thể triển khai kế hoạch xây dựng một mạng riêng theo dõi và điều phối các thành phần mạng viễn thông đang hoạt động .Vì mạng NGN dựa trên các giao diện mở và cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau trên cùng một mạng ,cho nên mạng quản lý phải làm việc trong một môi trường đa nhà đầu tư ,đa nhà khai thác ,đa dịch vụ . Tóm lại mạng NGN có thể chia thành các thành phần chức năng sau: Hình 4.1.5.1 Sơ đồ các thành phần chức năng Nhiệm vụ của từng thành phần : AS-F ( Application Server Function) nhiệm vụ là cung cấp và thi hành các ứng dụng/dịch vụ . MS-F ( Media Server Function) cung cấp các dịch vụ tăng cường cho xử lý cuộc gọi ,xử lý các yêu cầu từ AS-F,MGC-F. MGC-F (Media Gateway Control Function ) cung cấp logic cuộc gọi và tín hiệu báo hiệu cho một hay nhiều Media Gateway CA-F( Call Agent Function ) là thành phần chức năng của MGC-F được kích hoạt khi MGC-F thực hiện việc điều khiển cuộc gọi . IW-F(Interworking Function) là thành phần của MGC-F được kích hoạt khi MGC-F thực hiện báo hiệu giữa các mạng báo hiệu khác nhau . RF (Routing Function ) thực hiện định tuyến cho MGC-F AF(Accounting Function ) thực hiện chức năng tính cước . SG-F (Signaling Gateway Function ) dùng để chuyển các bản tin của mạng PSTN qua mạng IP . MG-F ( Media Gateway Function) dùng để chuyển đổi giữa các dạng thông tin truyền dẫn khác nhau . 4.2 Các phần tử trong mạng NGN. Hình 4.2.1 Các phần tử trong mạng NGN Trong mạng NGN bao gồm các phần tử cơ bản sau : Media Gateway (MG). Media Gateway Controller.(MGC) Signaling Gateway (SG) . Media Server (MS) Các thành phần trên thể hiện rõ sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông hiện tại . 4.2.1 Media Gateway . Media Gateway là thiết bị để kết nối giữa mạng PSTN và mạng NGN .Nó cung cấp các cổng kết nối trực tiếp với đường trung kế của mạng PSTN và biến đổi các luồng TDM thành những gói IP và ngược lại .Để truyền tín hiệu thoại vào mạng NGN ,các mẫu thoại cần phải nén và đóng gói lại .Trong Media Gateway sử dụng bộ sử lý tín hiệu số DSP ( Digital Signal Processors ) để thực hiện các chức năng : chuyển đổi AD,nén mã thoại /audio,triệt tiếng dội ,bỏ khoảng lặng ,tái tạo tin hiệu thoại ,… Hình 4.2.1.1Cấu trúc của Media Gateway\ Các chức năng của Media Gateway : -Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol) .RTP là giao thức dùng để truyền các thông tin yêu cầu tính thời gian thực như thoại và hình ảnh .Bản thân RTP không thực hiện một hoạt động nào liên quan đến sự đảm bảo chất lượng của thông tin cần truyền .Nó chỉ cung cấp đầy đủ thông tin lên ứng dụng lớp cao hơn để lớp này đưa ra quyết định hợp lý về dữ liệu với mức chất lượng yêu cầu được xử lý như thế nào .Hai thành phần mà RTP đưa cho lớp trên để lớp này quyết định chất lượng của các loại thông tin là : số thứ tự gói truyền và thời gian truyền tối đa của một gói . -Cung cấp khe thời gian hay tài nguyên xử lý tín hiệu số (DSP -Digital Signal Processing ) dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller –MGC . -Hỗ trợ các giao thức đã có như loop-start ,ground start ,CAS,QISG và ISDN qua T1/E1. -Quản lý tài nguyên và kết nối T1/E1 4.2.2 Media Gateway Controller . Media Gateway Controller (MGC) là thành phần chính của chuyển mạch mềm ,thường được gọi là Softswitch hay Call Agent.MGC 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 .Các chức năng chính của MGC được thể hiện ở hình dưới đây : Hình 4.2.2.1 Các chức năng của MGC Cụ thể các chức năng của MGC như sau : Điều khiển cuộc gọi ,duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi trên Media Gateway. Điều khiển và hỗ trợ hoạt động của Media Gateway, Signaling Gateway. Trao đổi các bản tin cơ bản của giữa 2 MG-F . Xử lý bản tin SS7. Xử lý bản tin liên quan đến QoS. Phát hoặc nhận bản tin báo hiệu Định tuyến . Tương tác với AS-F để cung cấp dịch vụ hay đặc tính người sử dụng . Quản lý các tài nguyên mạng . Các giao thức MGC sử dụng : Để thiết lập cuộc gọi : H.323,SIP. Điều khiển Media Gateway :MGCP,Megaco/H.248 Điều khiển Signaling Gateway :SS7. Để thuyền thông tin :RTP.RTCP. 4.2.3 Signaling Gateway (SG). Signaling Gateway có nhiệm vụ kết nối giữa mạng báo hiệu số 7 với mạng IP dưới sự điều khiển của 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 của SG: 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 truyền dẫn thoại ,dữ liệu và các dạng dữ liệu khác Cung cấp các hoạt động SS7 có sự sẵn sàng cao cho mạng viễn thông . 4.2.4 Media Server Media Server là một trong những thành phần của Softswitch,cho phép tương tác giữa thuê bao và các ứng dụng thông qua thiết bị điện thoại . Chức năng của một Media Server . Chức năng voicemail Hộp thư fax tích hợp hay các bản tin ghi âm trước Khả năng nhận tiếng nói Hội nghị truyền hình Chuyển thoại sang văn bản . 5 .Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức –MPLS. 5.1 Giới thiệu chung về MPLS. Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng và mở rộng không ngừng của mạng Internet,sự tăng vọt và phức tạp của các loại hình dịch vụ,do đó cần một công nghệ làm nền cho mạng NGN để đáp ứng được các yêu cầu trên .Đứng trước yêu cầu đó công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS(Multiprotocol label switching ) đã ra đời.Công nghệ MPLS là kết quả phát triển của công nghệ chuyển mạch IP sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP.MPLS tách chức năng định tuyến của IP router ra làm hai thành phần riêng biệt : chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Phần chức năng chuyển gói tin với nhiệm vụ gửi gói tin giữa các IP router sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như của ATM.Trong MPLS ,nhãn là một số có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng .Kĩ thuật hoán đổi nhãn chính là việc tìm nhãn của một gói tin thông qua bảng các nhãn để xác định tuyến của gói thông qua nhãn mới .Việc này đơn giản hơn nhiều so với xử lý gói tin theo kiểu thông thường ,do đó cải thiện được khả năng của thiết bị .Các router sử dụng kĩ thuật này được gọi là LRS ( Label Switch Router ) Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LRS và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc chuyển mạch .MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố định ,việc đảm bảo chất lượng giữa các tuyến là hoàn toàn khả thi .Đây là một điểm nổi trội của MPLS so với các định tuyến cổ điển .Ngoài ra MPLS còn cơ chế định tuyến lại nhanh. Do MPLS là công nghệ chuyển mạch định hướng kết nối khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền thường cao hơn các công nghệ khác .Trong khi đó ,các dịch vụ tích hợp mà MPLS phải hỗ trợ lại yêu cầu dung lương cao .Do vậy khả năng phục hồi của của MPLS đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ cấu vật lý của lớp dưới . Bên cạnh độ tin cậy ,công nghệ MPLS cũng khiến việc quản lý mạng được dễ dàng hơn .Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin ,các gói tin thuộc một FEC có thể xác định thông qua một giá trị của nhãn .Do vậy ,trong miền MPLS ,các thiết bị đo lưu lượng có thể dựa trên nhãn để phân loại các gói tin .Lưu lượng đi qua các tuyến chuyển mạch nhãn được giám sát một cách dễ dàng dùng RTFM(Real Time Flow Measurement) Bằng cách giám sát lưu lượng tại các LRS,nghẽn lưu lượng có thể phát hiện đồng thời việc xác định vị trí có thể diễn ra nhanh chóng . 5.2 Các thành phần của MPLS . 5.2.1 Các khái niệm cơ bản : Nhãn (Label) : Nhãn là một thực thể độ dài ngắn và cố định không có cấu trúc bên trong .Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng .Nhãn được gán vào gói tin cụ thể sẽ đại diện cho FEC (Forwarding Equivalence Classes- Nhóm chuyển tiếp tương đương ) mà gói tin đó được ấn định . Thường thì một gói tin được ấn định cho một FEC dựa trên địa chỉ lớp mạng của nó .Tuy nhiên nhãn không bao giờ mã hoá địa chỉ đó . Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương tiện truyền mà gói tin đó được bọc vỏ .Ví dụ các gói ATM sử dụng giá trị VPI/VCI làm nhãn .Đối với các phương tiện gốc không có cấu trúc nhãn ,một đoạn đệm được chèn thêm để sử dụng cho nhãn .Khuôn dạng đoạn đệm như sau : Hình5.2.1.1Khuôn dạng gói cho các gói không có cấu trúc Ngăn xếp nhãn (Label stack ) : Một tập hợp có thứ tự các nhãn gắn theo gói tin để truyền tải thông tin về nhiều FEC mà gói nằm trong và về các LSP(Đường chuyển mạch nhãn-Label swapping forwarding) tương ứng mà gói sẽ đi qua .Ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp và tổ chức đa LSP ( đường chuyển mạch nhãn ) trong một trung kế LSP. LRS –Label switch Router là Router hay Switch sử dụng trong mạng MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn . Có một số LRS cơ bản sau : LRS biên ,ATM-LRS,ATM-LRS biên. Nhóm chuyển tiếp tương đương –FEC (Forwarding Equivalence Classes) dùng để chỉ một nhóm các gói được đối sử như nhau khi qua mạng MPLS ngay cả khi có sự khác biệt giữa các gói tin này thể hiện trong mào đầu lớp mạng . Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nhãn (Label switching Forwarding Table ) là bảng chuyển tiếp nhãn có chứa thông tin nhãn đầu vào ,nhãn đầu ra ,giao diện đầu ra và địa chỉ điểm tiếp theo . Đường chuyển mạch nhãn (LSP ) là tuyến tạo ra từ đầu vào đến đầu ra để chuyển tiếp gói của một FEC nào đó sử dụng cơ chế tráo đổi nhãn( label swapping forwarding ). Cơ sở dữ liệu nhãn LIB :Là bảng kết nối trong LSR có chứa giá trị nhãn /FEC được gán vào cổng ra cũng như thông tin về đóng gói phương tiện truyền . Gói tin dán nhãn : Một gói tin dán nhãn là một gói tin mà nhãn được mã hoá trong đó .Trong một vài trường hợp nhãn nằm trong mào đầu của gói tin dành riêng cho mục đích dán nhãn.Trong trường hợp khác nhãn nằm trong khác, nhãn có thể trong mào đầu của lớp mạng và lớp liên kết miễn là ở đây có trường dành cho mục đích dán nhãn .Công nghệ mã hoá được sử dụng phải phù hợp với cả thực thể mã hoá nhãn và thực thể giải mã giải mã nhãn . 5.2.2 Thành phần cơ bản của MPLS. Thành phần cơ bản của MPLS là thiết bị định tuyến chuyển mạch nhãn LSR .Thiết bị này thực hiện chức năng chuyển đổi gói tin trong phạm vi mạng MPLS bằng thủ tục phân phối nhãn .Căn cứ vào vị trí chức năng của LSR có thể phân thành các loại chính sau đây : LRS biên : nằm ở biên mạng MPLS .LRS này tiếp nhận hay gửi đi các gói thông tin giưa mạng ngoài và mạng MPLS .Do đó chức năng của LSR biên là đính thêm hay loại bỏ nhãn ra gói tin khi chúng đi vào hay ra mạng MPLS. ATM-LRS là các tổng đài ATM thực hiện chức năng như LRS. Các ATM-LRS thực hiện chức năng định tuyến gói IP và gán nhãn trong mạng điều khiển và chuyển tiếp số liệu trên cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mảng số liệu .Như vậy các tổng đài ATM truyền thống có thể nâng cấp phầm mềm để thực hiện chức năng của LRS. ATM-LRS Biên : Nhận các gói có nhãn hay không có nhãn phân vào các tế bào ATM và gửi các tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo.Nhận các tế bào ATM từ ATM-LRS cận kề ,tái tạo các gói từ các tế bào ATM và chuyển tiếp gói có nhãn hoặc không có nhãn . 5.3 Các chế độ hoạt động của MPLS Có hai chế độ hoạt động tồn tại với MPLS là chế độ khung (Frame mode ) và chế độ tế bào (Cell mode) . 5.3.1Chế độ hoạt động khung : Chế độ hoạt động này xuất hiện khi sử dụng MPLS trong môi trường các thiết bị định tuyến thuần nhất -định tuyến các gói IP điểm -điểm .Các gói gán nhãn được chuyển tiếp trên cơ sở khung lớp 2 . Quá trình chuyển tiếp một gói IP qua mạng MPLS được thực hiện qua một số bước cơ bản sau đây: LRS biên lối vào nhận gói IP,phân loại gói vào nhóm chuyển tiếp tương đương FEC và gán nhãn cho gói với ngăn xếp nhãn tương ứng FEC đã xác định. Trong trường hợp định tuyến một địa chỉ đích, FEC sẽ tương ứng với mạng con đích và việc phân loại gói sẽ đơn giản là việc so sánh bảng định tuyến lớp 3 truyền thống. LSR lõi nhận gói có nhãn và sử dụng bảng chuyển tiếp nhãn để thay đổi nhãn nội vùng trong gói đến với nhãn ngoài vùng tương ứng cùng với vùng FEC (trong trường hợp này là mạng con IP). Khi LSR biên lối ra của vùng FEC này nhận được gói có nhãn, nó loại bỏ nhãn và thực hiện việc chuyển tiếp gói IP theo bảng định tuyến lớp 3 truyền thống. Như vậy quá trình chuyển đổi nhãn được thực hiện trong các LSR lõi dựa trên bảng định tuyến nhãn. Bảng định tuyến này phải được cập nhật đầy đủ để đảm bảo mỗi LSR (hay router) trong mạng MPLS có đầy đủ thông tin về tất cả các hướng chuyển tiếp. Quá trình này xảy ra trước khi thông tin được truyền trong mạng và thông thường được gọi là quá trình liên kết nhãn (label binding). 5.3.2 Chế độ hoạt động tế bào Khi xem xét triển khai MPLS qua ATM cần phải giải quyết một số trở ngại sau đây: Hiện tại không tồn tại một cơ chế nào cho việc trao đổi trực tiếp các gói IP giữa 2 nút MPLS cận kề qua giao diện ATM. Tất cả các số liệu trao đổi qua giao diện ATM phải được thực hiện qua kênh ảo ATM . Các tổng đài ATM không thể thực hiện việc kiểm tra nhãn hay địa chỉ lớp 3. Khả năng duy nhất của tổng đài ATM đó là chuyển đổi VC đầu vào sang VC đầu ra của giao diện ra. Như vậy cần thiết phải xây dựng một số cơ chế để đảm bảo thực thi MPLS qua ATM như sau: Các gói IP trong mảng điều khiển không thể trao đổi trực tiếp qua giao diện ATM. Một kênh ảo VC phải đựoc thiết lập giữa 2 nút MPLS cận kề để trao đổi gói thông tin điều khiển. Nhãn trên cùng trong ngăn xếp nhãn phải được sử dụng cho các giá trị VPI/VCI. Các thủ tục gán và phân phối nhãn phải được sửa đổi để đảm bảo các tổng đài ATM không phải kiểm tra địa chỉ lớp 3. Một số thuật ngữ được sử dụng : Giao diện ATM điều khiển chuyển mạch nhãn (LC-ATM): Là giao diện ATM trong tổng đài hoặc trong Router mà giá trị VPI/VCI được gán bằng thủ tục điều khiển MPLS (LDP). ATM-LRS:Là tổng đài ATM sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển và thực hiện chuyển tiếp MPLS giữa các giao diện LC-ATM trong mảng số liệu bằng chuyển mạch tế bào ATM truyền thống. LRS dựa trên khung :Là LSR chuyển tiếp toàn bộ các khung giữa các giao diện của nó. Router truyền thống là một ví dụ cụ thể của LSR loại này. Miền ATM-LRS: là tập hợp các ATM-LRS kết nối với nhau qua các giao diện LS-ATM Việc chuyển tiếp các gói nhãn qua miền ATM-LSR đựoc thực hiện trực tiếp qua các bước sau: ATM-LSR biên lối vào nhận gói có nhãn hoặc không nhãn, thực hiện việc kiểm tra cơ sở dữ liệu chuyển tiếp FIB hay cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn LFIB và tìm ra giá trị VPI/VCI đầu ra để sử dụng như nhãn lối ra. Các gói có nhãn được phân chia thành các tế bào ATM và gửi đến ATM-LSR tiếp theo. Giá trị VPI/VCI được gắn vào mào đầu của từng tế bào. Các nút ATM-LSR chuyển mạch tế bào theo giá trị VPI/VCI trong mào đầu của tế bào theo cơ chế chuyển mạch ATM truyền thống. Cơ chế phân bổ và phân phối nhãn phải bảo đảm việc chuyển đổi giá trị VPI/VCI nội vùng và ngoại vùng là chính xác. ATM-LSR biên lối ra (khỏi miền ATM-LSR) tái tạo lại các gói có nhãn từ các tế bào, thực hiện việc kiểm tra nhãn và chuyển tiếp tế bào đến LSR tiếp theo. Việc kiểm tra nhãn dựa trên giá trị VPI/VCI của tế bào đến mà không dựa vào nhãn trên đỉnh của ngăn xếp trong mào đầu nhãn MPLS, bởi vì ATM-LSR giữa các biên của miền ATM-LSR chỉ thay đổi giá trị VPI/VCI mà không thay đổi nhãn bên trong các tế bào ATM. Lưu ý rằng nhãn đỉnh của ngăn xếp được lập giá trị bằng 0 bởi ATM-LSR biên lối vào trước khi gói có nhãn đựoc phân chia thành các tế bào. 6.Chuyển mạch mềm và các giao thức hoạt động trong mạng NGN . 6.1 Chuyển mạch mềm 6.1.1 Khái niệm chuyển mạch mềm Chuyển mạch mềm có thể được định nghĩa như là tập hợp các sản phẩm, giao thức, và các ứng dụng cho phép bất kỳ thiết bị nào truy cập các dịch vụ truyền thông qua mạng xây dựng trên nền công nghệ chuyển mạch gói thường là IP (Internet Protocol).Một sản phẩm Softswitch có thể bao gồm một hoặc nhiều phần chức năng, các chức năng có thể cùng nằm trên một hệ thống hoặc phân tán trên những hệ thống thiết bị khác nhau. 6.1.2Tính chất của chuyển mạch mềm : Là hệ thống có khả năng lập trình để xử lý cuộc gọi và hỗ trợ các giao thức của mạng PSTN, ATM, và IP. Hoạt động trên nền các máy tính và các hệ điều hành thương mại Điều khiển các Gateway trung kế ngoài (External Trunking Gateway), Gateway truy nhập(Access Gateway) và các Server truy nhập từ xa RAS(Remote Access Server). Nó tái sử dụng các dịch vụ IN thông qua giao diện danh bạ mở, mềm dẻo. Cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng mở API cho các nhà phát triển thứ 3 nhằm tạo ra các dịch vụ thế hệ sau. Nó có chức năng lập trình cho các hệ thống Back office Có hệ thống quản lý tiên tiến trên cơ sở máy chủ (policy-Server-based) cho tất các module phần mềm. 6.1.3 Các thành phần của chuyển mạch mềm : Thành phần chính của chuyển mạch mềm Softswitch là bộ điều khiển cổng thiết bị Media Gateway Controller (MGC). Bên cạnh đó còn có các thành phần khác hỗ trợ hoạt động như: Signaling Gateway (SG), Media Gateway (MG), Media Server (MS), Application Server (AS)/Feature Server (FS). Trong đó Media Gateway là thành phần nằm trên lớp Media Layer,Signaling Gateway là thành phần ở trên cùng lớp với MGC; Media Server và Application Server/Feature Server nằm trên lớp Application and Service Layer.Chức năng và hoạt động của các thành phần đã được trình bày ở mục 4.2. Hình 6.1.3.1 Các thành phần chính của Softswitch. 6.1.4Hoạt động của chuyển mạch mềm : Xét trường hợp thuê bao gọi đi là thuê bao thuộc mạng PSTN.Hoạt động của chuyển mạch mềm gồm các bước sau : 1.Khi có một thuê bao nhấc máy (thuộc PSTN) và chuẩn bị thực hiện cuộc gọi thì tổng đài nội hạt quản lý thuê bao đó sẽ nhận biết trạng thái off-hook của thuê bao. Và Signaling Gateway (SG) nối với tổng đài này thông qua mạng SS7 cũng nhận biết được trạng thái mới của thuê bao. 2.SG sẽ báo cho Media Gateway Controller (MGC) trực tiếp quản lý mình thông qua CA-F đồng thời cung cấp tín hiệu dial-tone cho thuê bao. Ta gọi MGC này là caller-MGC. 3.Caller-MGC gởi yêu cầu tạo kết nối đến Media Gateway (MG) nối với tổng đài nội hạt ban đầu nhờ MGC-F. 4.Các số do thuê bao nhấn sẽ được SG thu thập và chuyển tới caller-MGC. 5.Caller-MGC sử dụng những số này để quyết định công việc tiếp theo sẽ thực hiện. Các số này sẽ được chuyển tới chức năng R-F và R-F sử dụng thông tin lưu trữ của các server để có thể định tuyến cuộc gọi. Trường hợp đầu cuối đích cùng loại với đầu cuối gọi đi (nghĩa là cũng là một thuê bao của mạng PSTN): nếu thuê bao bị gọi cũng thuộc sự quản lý của caller-MGC thì thực hiện bước (7). Nếu thuê bao này thuộc sự quản lý của một MGC khác thì thực hiện bước (6). Còn nếu thuê bao này là một đầu cuối khác loại thì MGC sẽ đồng thời kích hoạt chức năng IW-F để khởi động bộ điều khiển tương ứng và chuyển cuộc gọi đi. Lúc này thông tin báo hiệu sẽ được một loại Gateway khác xử lý. Và quá trình truyền thông tin sẽ diễn ra tương tự như kết nối giữa 2 thuê bao thoại thông thường. 6.Caller-MGC sẽ gởi yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến một MGC khác.Nếu chưa đến đúng MGC của thuê bao bị gọi (ta gọi là callee-MGC) thì MGC này sẽ tiếp tục chuyển yêu cầu thiết lập cuộc gọi đến MGC khác cho đến khi đến đúng callee-MGC. Trong quá trình này,các MGC trung gian luôn phản hồi lại MGC đã gởi yêu cầu đến nó.Các công việc này được thực hiện bởi CA-F 7.Callee-MGC gởi yêu cầu tạo kết nối với MG nối với tổng đài nội hạt của thuê bao bị gọi (callee-MG). 8.Đồng thời callee-MGC gởi thông tin đến callee-SG, thông qua mạng SS7 sẽ làm rung chuông thuê bao bị gọi. 9.Khi callee-SG nhận được bản tin báo trạng thái của thuê bao bị gọi (giả sử là r._.