Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ngành viễn thông toàn cầu đang đối mặt với sự cạnh tranh khốc liệt và nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ đa phương tiện, mạng thế hệ mới (Next Generation Network - NGN) đã trở thành xu hướng phát triển tất yếu. Theo ước tính, lưu lượng thông tin truyền trên các mạng viễn thông tăng trưởng nhanh chóng do sự phổ biến của Internet và các dịch vụ di động. Mạng NGN được xây dựng trên nền tảng chuyển mạch gói, hội tụ các dịch vụ thoại cố định, thoại di động và dữ liệu vào một mạng duy nhất, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng băng thông và giảm chi phí vận hành. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đề xuất giải pháp di trú lên NGN cho mạng dùng riêng của các Bộ Ban Ngành tại Việt Nam, nhằm đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin đa dịch vụ, đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) và hiệu quả đầu tư. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mạng viễn thông dùng riêng cấp Bộ, với các trung tâm vùng tại Hà Nội, Đà Nẵng và TP. Hồ Chí Minh, trong giai đoạn từ năm 2007 đến hiện tại. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao khả năng quản lý, vận hành mạng, đồng thời tạo nền tảng phát triển các dịch vụ đa phương tiện như thoại IP, video hội nghị và truyền dữ liệu tốc độ cao, góp phần hiện đại hóa hạ tầng viễn thông quốc gia.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về mạng NGN, bao gồm:

  • Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN: gồm 5 lớp chính là lớp ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền tải (lõi), lớp truy nhập và lớp quản lý. Mô hình này giúp phân tách rõ ràng chức năng giữa các thành phần mạng, tạo điều kiện cho việc phát triển dịch vụ linh hoạt và quản lý hiệu quả.
  • Công nghệ chuyển mạch gói nền tảng: tập trung vào ba công nghệ chính là chuyển mạch IP, chuyển mạch ATM và chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. Mỗi công nghệ có ưu nhược điểm riêng trong việc đảm bảo QoS và khả năng mở rộng mạng.
  • Khái niệm và các thuật ngữ chuyên ngành: như Softswitch, Media Gateway, Signaling Gateway, Media Server, Application Server, QoS, RSVP, DiffServ, TE-RSVP, CR-LDP, MPLS VPN, v.v. Đây là các thành phần và giao thức quan trọng trong kiến trúc NGN và giải pháp di trú.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp dựa trên:

  • Nguồn dữ liệu: thu thập từ các tài liệu chuyên ngành, báo cáo kỹ thuật của các hãng viễn thông lớn (Alcatel, Siemens, Juniper, Cisco), các khuyến nghị của ITU-T, ETSI, và kinh nghiệm triển khai thực tế của VNPT.
  • Phương pháp phân tích: so sánh các giải pháp di trú lên NGN, đánh giá ưu nhược điểm của các công nghệ chuyển mạch nền tảng, phân tích yêu cầu kỹ thuật và dịch vụ của mạng dùng riêng cấp Bộ.
  • Timeline nghiên cứu: tập trung vào giai đoạn từ năm 2002 đến 2007, giai đoạn VNPT và các Bộ Ban Ngành bắt đầu triển khai mạng NGN và các giải pháp di trú tương ứng.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các mạng dùng riêng của các Bộ Ban Ngành với quy mô từ 64 đến 500 số điện thoại mỗi tổng đài địa phương, kết nối qua các trung tâm vùng tại Hà Nội, Đà Nẵng và TP. Hồ Chí Minh. Phương pháp chọn mẫu dựa trên tính đại diện của các Bộ Ban Ngành có nhu cầu dịch vụ đa dạng và quy mô mạng khác nhau.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Cấu trúc và đặc điểm mạng NGN: Mạng NGN có cấu trúc phân lớp rõ ràng, sử dụng công nghệ chuyển mạch gói với các lớp ứng dụng, điều khiển, truyền tải, truy nhập và quản lý. Mạng NGN hỗ trợ đa dịch vụ, đảm bảo QoS từ đầu cuối đến đầu cuối, và có khả năng tương tác với các mạng truyền thống như PSTN, ISDN, GSM. Theo báo cáo, VNPT đã triển khai mạng NGN với 4 lớp chức năng, trong đó lớp truyền tải sử dụng công nghệ IP/MPLS và ATM, đảm bảo băng thông tuyến trục từ STM-1 đến STM-16.

  2. Giải pháp di trú từ mạng PSTN sang NGN: Các hãng lớn như Alcatel, Tekelec, Siemens, Juniper và Cisco đều đề xuất các bước di trú từng giai đoạn, bắt đầu từ việc hợp nhất mạng PSTN với mạng dữ liệu, chuyển đổi thoại sang công nghệ gói (VoIP/VoATM), đến triển khai mạng NGN hoàn chỉnh. VNPT đã áp dụng giải pháp SURPASS kết hợp giữa Juniper (chuyển mạch lõi MPLS) và Siemens (Softswitch, Media Gateway), với năng lực xử lý cuộc gọi trên 240.000 kênh trung kế tại mỗi node điều khiển.

  3. So sánh công nghệ chuyển mạch nền tảng:

    • Công nghệ ATM đảm bảo QoS tốt cho các dịch vụ thời gian thực, phù hợp với mạng có băng thông hạn chế (chủ yếu các luồng E1). Tuy nhiên chi phí triển khai cao hơn và khó mở rộng khi nhu cầu tăng.
    • Công nghệ MPLS trên nền IP có khả năng mở rộng cao, hỗ trợ QoS qua các giao thức RSVP-TE và DiffServ, phù hợp với mạng có băng thông lớn (tối thiểu STM-1). MPLS cũng hỗ trợ VPN và các dịch vụ đa phương tiện mới.
      Theo ước tính, chi phí thuê đường truyền STM-1 hiện cao, do đó các Bộ Ban Ngành có nhu cầu dịch vụ thời gian thực cao và hạn chế về tài chính nên ưu tiên sử dụng ATM trong giai đoạn đầu.

  4. Yêu cầu và hiện trạng mạng dùng riêng của các Bộ Ban Ngành:

    • Mạng thoại hiện tại gồm 3 tổng đài trung tâm vùng và các tổng đài địa phương, kết nối qua các luồng E1 với báo hiệu PCM/R2 và SS7.
    • Mạng dữ liệu sử dụng các thiết bị Cisco 7507, kết nối qua các luồng E1, chưa có khả năng quản lý băng thông động và QoS hiệu quả.
    • Nhu cầu phát triển mạng tích hợp đa dịch vụ với khả năng cấp phát băng thông động, ưu tiên dịch vụ thoại, video và dữ liệu, đồng thời đảm bảo an ninh và quản lý tập trung.

Thảo luận kết quả

Việc triển khai mạng NGN cho mạng dùng riêng của các Bộ Ban Ngành tại Việt Nam cần cân nhắc kỹ lưỡng giữa yêu cầu kỹ thuật, chi phí đầu tư và khả năng mở rộng trong tương lai. Kết quả nghiên cứu cho thấy:

  • Cấu trúc phân lớp và giao diện mở của NGN tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp các dịch vụ mới và nâng cấp mạng mà không làm gián đoạn dịch vụ hiện tại.
  • Giải pháp di trú từng bước giúp bảo toàn vốn đầu tư, tận dụng thiết bị hiện có và giảm thiểu rủi ro khi chuyển đổi công nghệ.
  • Công nghệ ATM vẫn giữ vai trò quan trọng trong giai đoạn hiện tại do khả năng đảm bảo QoS trên các đường truyền E1 phổ biến, phù hợp với các Bộ Ban Ngành có nhu cầu thoại và video thời gian thực cao.
  • MPLS là xu hướng tương lai với khả năng mở rộng, hỗ trợ đa dịch vụ và QoS tốt trên mạng lõi băng rộng, phù hợp với các Bộ Ban Ngành có nhu cầu dịch vụ dữ liệu lớn và có khả năng thuê đường truyền STM-1 trở lên.
  • Kinh nghiệm triển khai của VNPT cho thấy việc phối hợp giữa các hãng thiết bị lớn và áp dụng các giải pháp chuẩn quốc tế là yếu tố then chốt để xây dựng mạng NGN hiệu quả, đáp ứng nhu cầu phát triển dịch vụ đa dạng và nâng cao chất lượng dịch vụ.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh chi phí đầu tư, băng thông sử dụng, tỷ lệ cuộc gọi đồng thời và mức độ đảm bảo QoS giữa các công nghệ ATM và MPLS, cũng như sơ đồ kiến trúc mạng NGN của VNPT và các Bộ Ban Ngành.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai giải pháp di trú từng bước theo mô hình hybrid ATM/MPLS:

    • Giai đoạn đầu ưu tiên sử dụng công nghệ ATM cho mạng lõi và liên tỉnh nhằm đảm bảo QoS cho các dịch vụ thoại và video thời gian thực trên các đường truyền E1 hiện có.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ Ban Ngành phối hợp với VNPT và các nhà cung cấp thiết bị.
    • Thời gian: 1-2 năm đầu tiên.

  2. Nâng cấp dần mạng lõi và mạng truy nhập sang MPLS/IP khi có điều kiện băng thông và tài chính:

    • Từng bước thay thế các tuyến truyền dẫn E1 bằng STM-1/STM-4, triển khai MPLS để hỗ trợ đa dịch vụ và QoS nâng cao.
    • Chủ thể thực hiện: VNPT, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông.
    • Thời gian: 3-5 năm tiếp theo.

  3. Xây dựng hệ thống quản lý mạng tập trung và quản lý chất lượng dịch vụ (QoS):

    • Áp dụng các công cụ quản lý mạng thông minh, hỗ trợ cấp phát băng thông động, giám sát và cảnh báo sự cố kịp thời.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ Ban Ngành, VNPT, đơn vị vận hành mạng.
    • Thời gian: song song với các giai đoạn di trú.

  4. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự vận hành mạng NGN:

    • Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về công nghệ NGN, MPLS, QoS và an ninh mạng cho đội ngũ kỹ thuật.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ Ban Ngành, các trường đại học, trung tâm đào tạo chuyên ngành.
    • Thời gian: liên tục trong quá trình triển khai.

  5. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển các dịch vụ đa phương tiện trên nền NGN:

    • Tạo điều kiện cho các nhà phát triển ứng dụng khai thác giao diện mở API của NGN để phát triển dịch vụ mới, nâng cao giá trị sử dụng mạng.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ Ban Ngành, các doanh nghiệp công nghệ thông tin.
    • Thời gian: bắt đầu từ giai đoạn triển khai mạng NGN hoàn chỉnh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách viễn thông:

    • Lợi ích: Hiểu rõ xu hướng phát triển mạng NGN, các giải pháp di trú phù hợp với điều kiện Việt Nam để xây dựng chính sách phát triển hạ tầng viễn thông.
    • Use case: Lập kế hoạch đầu tư, điều chỉnh quy hoạch mạng viễn thông quốc gia.

  2. Các kỹ sư và chuyên gia mạng viễn thông:

    • Lợi ích: Nắm bắt kiến thức chuyên sâu về kiến trúc NGN, công nghệ chuyển mạch nền tảng và các giải pháp di trú thực tế.
    • Use case: Thiết kế, triển khai và vận hành mạng NGN cho các tổ chức, doanh nghiệp.

  3. Các nhà cung cấp thiết bị và dịch vụ viễn thông:

    • Lợi ích: Hiểu yêu cầu kỹ thuật và nhu cầu thực tế của mạng dùng riêng cấp Bộ để phát triển sản phẩm, dịch vụ phù hợp.
    • Use case: Tư vấn giải pháp, cung cấp thiết bị và dịch vụ NGN.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thông tin, viễn thông:

    • Lợi ích: Có tài liệu tham khảo toàn diện về mạng NGN, công nghệ chuyển mạch gói và các xu hướng phát triển mạng viễn thông hiện đại.
    • Use case: Nghiên cứu khoa học, học tập chuyên sâu về mạng NGN và các công nghệ liên quan.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mạng NGN là gì và có đặc điểm gì nổi bật?
    Mạng NGN là mạng thế hệ mới sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, phân lớp chức năng rõ ràng, hỗ trợ đa dịch vụ và đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) từ đầu cuối đến đầu cuối. Nó cho phép hội tụ thoại, dữ liệu và video trên một mạng duy nhất với giao diện mở và khả năng tương tác với các mạng truyền thống.

  2. Tại sao cần di trú từ mạng PSTN sang NGN?
    Việc di trú giúp tận dụng hạ tầng hiện có, giảm chi phí vận hành, nâng cao hiệu quả sử dụng băng thông và đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của người dùng về các dịch vụ đa phương tiện và băng rộng. NGN cũng tạo điều kiện phát triển các dịch vụ mới nhanh chóng và linh hoạt hơn.

  3. Công nghệ chuyển mạch nào phù hợp cho mạng dùng riêng của Bộ Ban Ngành?
    Đối với mạng có băng thông hạn chế và yêu cầu cao về QoS thời gian thực, công nghệ ATM là lựa chọn phù hợp trong giai đoạn đầu. Khi có điều kiện băng thông lớn hơn và tài chính đủ, công nghệ MPLS trên nền IP sẽ là xu hướng phát triển để hỗ trợ đa dịch vụ và mở rộng mạng.

  4. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trên mạng NGN?
    QoS được đảm bảo thông qua các cơ chế như phân loại và ưu tiên lưu lượng, cấp phát băng thông động, sử dụng các giao thức báo hiệu và điều khiển lưu lượng như RSVP-TE, DiffServ trên nền MPLS hoặc các kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn trong ATM. Hệ thống quản lý mạng cũng đóng vai trò quan trọng trong giám sát và điều chỉnh QoS.

  5. Quá trình di trú lên NGN cần lưu ý những gì?
    Cần bảo vệ vốn đầu tư hiện có, không làm gián đoạn dịch vụ đang cung cấp, thực hiện từng bước di trú phù hợp với điều kiện mạng và nhu cầu sử dụng, đảm bảo an ninh và an toàn dữ liệu, đồng thời xây dựng hệ thống quản lý mạng hiệu quả để vận hành và mở rộng trong tương lai.

Kết luận

  • Mạng NGN là xu hướng phát triển tất yếu của ngành viễn thông, hội tụ đa dịch vụ trên nền chuyển mạch gói với khả năng đảm bảo QoS và tính linh hoạt cao.
  • Giải pháp di trú lên NGN cần được thực hiện từng bước, bảo toàn vốn đầu tư và tận dụng thiết bị hiện có, đồng thời đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và dịch vụ đặc thù của mạng dùng riêng cấp Bộ.
  • Công nghệ ATM phù hợp với mạng có băng thông hạn chế và yêu cầu cao về dịch vụ thời gian thực, trong khi MPLS là xu hướng tương lai cho mạng lõi băng rộng và đa dịch vụ.
  • Kinh nghiệm triển khai của VNPT và các hãng viễn thông lớn cung cấp cơ sở thực tiễn và giải pháp kỹ thuật để xây dựng mạng NGN hiệu quả tại Việt Nam.
  • Đề xuất giải pháp kết hợp công nghệ ATM và MPLS, cùng với hệ thống quản lý mạng tập trung và đào tạo nhân lực, sẽ giúp các Bộ Ban Ngành phát triển mạng viễn thông dùng riêng hiện đại, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội.

Hành động tiếp theo: Các Bộ Ban Ngành và nhà cung cấp dịch vụ cần phối hợp xây dựng kế hoạch triển khai chi tiết, lựa chọn công nghệ phù hợp với điều kiện thực tế, đồng thời đầu tư phát triển nguồn nhân lực và hệ thống quản lý mạng để đảm bảo thành công trong quá trình chuyển đổi sang mạng NGN.