Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin và viễn thông, nhu cầu về các dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và đặc biệt là dịch vụ băng rộng ngày càng tăng cao, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc hiện đại, linh hoạt và hiệu quả. Mạng thế hệ sau (Next Generation Network - NGN) ra đời nhằm đáp ứng xu hướng hội tụ công nghệ chuyển mạch gói và truyền dẫn băng rộng, tích hợp đa dịch vụ trên một hạ tầng duy nhất. Tại Việt Nam, mạng viễn thông đã được số hóa với nhiều thiết bị hiện đại, tuy nhiên vẫn tồn tại nhiều hạn chế về khả năng mở rộng, chi phí vận hành và cung cấp dịch vụ mới.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng mô hình và cấu trúc mạng NGN phù hợp với điều kiện phát triển của Việt Nam, đồng thời đề xuất lộ trình chuyển đổi từ mạng hiện tại sang mạng NGN nhằm nâng cao hiệu quả khai thác, giảm chi phí và đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng. Phạm vi nghiên cứu bao gồm phân tích các yếu tố thúc đẩy sự ra đời NGN, cấu trúc mạng NGN theo các mô hình quốc tế, tiến trình phát triển NGN tại Việt Nam và thiết kế mạng đường trục NGN quốc gia.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ các nhà khai thác viễn thông Việt Nam chuyển đổi công nghệ, nâng cao năng lực cạnh tranh trong bối cảnh thị trường viễn thông ngày càng mở cửa và hội nhập quốc tế. Các chỉ số như hiệu suất sử dụng băng thông, chất lượng dịch vụ (QoS), chi phí vận hành và khả năng mở rộng mạng được xem là các metrics trọng tâm để đánh giá hiệu quả của mô hình NGN được đề xuất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình mạng NGN được phát triển bởi các tổ chức viễn thông quốc tế như ITU, IETF, ETSI, TINA và MSF.

  • Mô hình ITU phân chia mạng NGN thành ba lớp chức năng chính: ứng dụng, trung gian (điều khiển dịch vụ và quản lý), và cơ sở (mạng, xử lý, lưu trữ). Mô hình này nhấn mạnh sự phân tách rõ ràng giữa các chức năng để tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng.
  • Mô hình IETF tập trung vào việc sử dụng giao thức IP làm nền tảng chuyển tải, với các công nghệ IP trên ATM, IP trên SDH và MPLS nhằm đảm bảo khả năng tương thích và hiệu quả truyền dẫn.
  • Mô hình ETSI đề xuất cấu trúc mạng NGN gồm bốn lớp: kết nối, điều khiển, ứng dụng và quản lý, trong đó lớp quản lý có tính xuyên suốt nhằm đảm bảo quản lý mạng, dịch vụ và kinh doanh.
  • Mô hình TINA tập trung vào lớp điều khiển và quản lý mạng, phân tách rõ ràng các thành phần cung cấp dịch vụ trong môi trường cạnh tranh.
  • Mô hình MSF nhấn mạnh cấu trúc đa lớp gồm thích ứng, chuyển mạch, điều khiển và ứng dụng, với lớp quản lý đặc biệt xuyên suốt các lớp còn lại.

Các khái niệm chính bao gồm: kết nối định hướng (CO), phi kết nối (CL), chuyển mạch gói, QoS, MPLS, IP/MPLS, và các lớp chức năng trong mạng NGN (truy nhập, chuyển tải, điều khiển, quản lý).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu chuyên ngành, kết hợp khảo sát thực trạng mạng viễn thông Việt Nam và các mô hình quốc tế.

  • Nguồn dữ liệu: Tài liệu kỹ thuật, báo cáo ngành, các tiêu chuẩn quốc tế về NGN, dữ liệu thực tế từ VNPT và các nhà khai thác viễn thông trong nước.
  • Phương pháp phân tích: So sánh các mô hình mạng NGN, đánh giá ưu nhược điểm, phân tích tiến trình phát triển và lộ trình chuyển đổi mạng tại Việt Nam. Phân tích kỹ thuật các công nghệ truyền dẫn, chuyển mạch và quản lý mạng.
  • Cỡ mẫu: Dữ liệu thu thập từ toàn bộ mạng viễn thông quốc gia, tập trung vào 5 vùng lưu lượng chính của VNPT.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2003-2004, phù hợp với bối cảnh phát triển mạng viễn thông Việt Nam thời điểm đó.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính hệ thống, khoa học và khả năng áp dụng thực tiễn cao trong việc thiết kế và triển khai mạng NGN tại Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Yếu tố thúc đẩy sự ra đời NGN: Sự hội tụ giữa công nghệ kết nối định hướng (CO) và phi kết nối (CL) cùng với nhu cầu phát triển dịch vụ đa dạng, băng rộng và quản lý mạng hiệu quả là động lực chính. Ví dụ, mạng PSTN/ISDN truyền thống có chất lượng cao nhưng kém linh hoạt, trong khi mạng IP có chi phí thấp nhưng chưa đảm bảo QoS. Sự kết hợp ATM/IP và MPLS được xem là giải pháp tối ưu.

  2. Cấu trúc mạng NGN: Mạng NGN được phân thành các lớp truy nhập, chuyển tải, điều khiển và quản lý. Lớp truy nhập hỗ trợ đa công nghệ (cáp đồng, cáp quang, vô tuyến), lớp chuyển tải sử dụng công nghệ SDH, WDM, ATM/IP, lớp điều khiển phức tạp với khả năng tương thích đa thiết bị, và lớp quản lý xuyên suốt đảm bảo quản lý mạng, dịch vụ và kinh doanh. So sánh với mạng hiện tại, NGN giảm số cấp chuyển mạch, tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng.

  3. Tiến trình phát triển NGN tại Việt Nam: VNPT phân vùng mạng thành 5 vùng lưu lượng, áp dụng lộ trình chuyển đổi từng bước từ mạng TDM sang mạng đa dịch vụ IP/MPLS. Ví dụ, bước đầu tiên là triển khai mạng truyền dẫn SDH, bổ sung telephony server, tiếp theo là phát triển mạng đa dịch vụ IP/MPLS và cuối cùng hình thành mạng tích hợp đa dịch vụ hoàn toàn. Ước tính chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn so với xây dựng mạng mới hoàn toàn, đồng thời bảo vệ tối đa vốn đã đầu tư.

  4. Công nghệ áp dụng: MPLS được đánh giá là công nghệ mạng xương sống lý tưởng cho NGN, kết hợp ưu điểm của IP và ATM, hỗ trợ QoS, điều khiển lưu lượng và khả năng mở rộng. Công nghệ ATM cung cấp chất lượng dịch vụ cao với các lớp dịch vụ như CBR, VBR, ABR, UBR. Công nghệ IP với TCP/IP và UDP đảm bảo truyền thông tin linh hoạt, tin cậy. So sánh với mạng PSTN hiện tại, các công nghệ này giúp giảm chi phí vận hành và tăng hiệu quả sử dụng băng thông.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự chuyển đổi sang NGN là do mạng viễn thông hiện tại dựa trên công nghệ TDM cứng nhắc, không đáp ứng được nhu cầu băng thông thay đổi và dịch vụ đa dạng. Việc áp dụng công nghệ chuyển mạch gói và truyền dẫn băng rộng giúp tiết kiệm băng thông, tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng mạng.

So với các nghiên cứu quốc tế, mô hình NGN của Việt Nam phù hợp với điều kiện thực tế, tận dụng tối đa hạ tầng hiện có và lộ trình chuyển đổi hợp lý. Việc phân vùng lưu lượng theo vùng địa lý giúp tối ưu hóa đầu tư và quản lý mạng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tiến trình chuyển đổi mạng theo từng bước, bảng so sánh chi phí và hiệu quả giữa các phương án xây dựng mạng mới và nâng cấp mạng hiện tại, cũng như biểu đồ phân bổ lưu lượng theo vùng để minh họa chiến lược phân vùng mạng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai lộ trình chuyển đổi mạng theo từng bước: VNPT và các nhà khai thác nên áp dụng phương án nâng cấp mạng hiện tại theo 4 bước đã đề xuất, ưu tiên phát triển mạng truyền dẫn SDH, bổ sung telephony server và mở rộng mạng đa dịch vụ IP/MPLS trong vòng 3-5 năm nhằm giảm chi phí đầu tư ban đầu và bảo vệ vốn đã đầu tư.

  2. Tăng cường ứng dụng công nghệ MPLS và ATM/IP: Đẩy mạnh sử dụng MPLS để nâng cao chất lượng dịch vụ, hỗ trợ QoS và điều khiển lưu lượng, đồng thời tận dụng công nghệ ATM cho các dịch vụ băng rộng có yêu cầu cao về chất lượng. Thời gian thực hiện trong 2-3 năm, chủ thể là các nhà cung cấp thiết bị và nhà khai thác mạng.

  3. Phát triển hệ thống quản lý mạng tích hợp: Xây dựng hệ thống quản lý mạng, dịch vụ và kinh doanh xuyên suốt các lớp mạng NGN nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả, giảm chi phí bảo dưỡng và nâng cao chất lượng dịch vụ. Khuyến nghị triển khai song song với quá trình nâng cấp mạng, do các trung tâm quản lý mạng thực hiện.

  4. Đào tạo và phát triển nguồn nhân lực kỹ thuật: Tăng cường đào tạo kỹ thuật viên và chuyên gia về công nghệ mạng NGN, MPLS, IP và ATM để đáp ứng yêu cầu vận hành và phát triển mạng mới. Thời gian đào tạo liên tục, chủ thể là các cơ sở đào tạo và nhà khai thác viễn thông.

  5. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển dịch vụ mới trên nền NGN: Tạo môi trường phát triển mở dựa trên API để các nhà cung cấp dịch vụ, nhà phát triển ứng dụng và khách hàng có thể sáng tạo và triển khai các dịch vụ đa phương tiện, băng rộng mới. Chủ thể là các nhà cung cấp dịch vụ và các tổ chức nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà khai thác viễn thông: Giúp hoạch định chiến lược chuyển đổi mạng, lựa chọn công nghệ phù hợp và xây dựng lộ trình phát triển mạng NGN nhằm nâng cao năng lực cạnh tranh và đáp ứng nhu cầu khách hàng.

  2. Các nhà cung cấp thiết bị và giải pháp mạng: Cung cấp cơ sở để phát triển sản phẩm, thiết bị phù hợp với cấu trúc và yêu cầu kỹ thuật của mạng NGN tại Việt Nam, đồng thời hỗ trợ tích hợp công nghệ MPLS, ATM/IP.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành viễn thông, công nghệ thông tin: Là tài liệu tham khảo chuyên sâu về mô hình, cấu trúc mạng NGN, công nghệ áp dụng và tiến trình phát triển mạng viễn thông hiện đại.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước về viễn thông: Hỗ trợ xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển hạ tầng viễn thông quốc gia, đảm bảo sự phát triển bền vững và hội nhập quốc tế trong lĩnh vực viễn thông.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mạng NGN khác gì so với mạng viễn thông truyền thống?
    Mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch gói và truyền dẫn băng rộng, tích hợp đa dịch vụ trên một hạ tầng duy nhất, trong khi mạng truyền thống chủ yếu dựa trên chuyển mạch kênh TDM, cứng nhắc và khó mở rộng. NGN linh hoạt hơn, hỗ trợ QoS và giảm chi phí vận hành.

  2. Tại sao VNPT chọn phương án nâng cấp mạng hiện tại thay vì xây dựng mạng mới?
    Phương án nâng cấp giúp tận dụng tối đa vốn đầu tư hiện có, giảm chi phí ban đầu và rủi ro đầu tư, đồng thời đảm bảo cung cấp dịch vụ mới nhanh chóng. Đây là lựa chọn phù hợp với điều kiện thực tế và nguồn lực của VNPT.

  3. Công nghệ MPLS có ưu điểm gì trong mạng NGN?
    MPLS kết hợp ưu điểm của IP và ATM, hỗ trợ chuyển mạch nhãn nhanh, QoS, điều khiển lưu lượng và khả năng mở rộng cao, giúp mạng NGN vận hành hiệu quả và đáp ứng đa dạng dịch vụ.

  4. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trong mạng NGN?
    Mạng NGN sử dụng các công nghệ chuyển mạch gói như ATM và MPLS có khả năng phân loại dịch vụ, ưu tiên lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn, kết hợp với hệ thống quản lý mạng tích hợp để đảm bảo QoS end-to-end.

  5. Người dùng cuối có lợi ích gì khi mạng NGN được triển khai?
    Người dùng được hưởng dịch vụ đa phương tiện đa dạng, truy cập Internet tốc độ cao, dịch vụ thoại và dữ liệu tích hợp, chất lượng dịch vụ ổn định, linh hoạt trong truy cập và chi phí hợp lý hơn.

Kết luận

  • Mạng NGN là xu hướng tất yếu để đáp ứng nhu cầu phát triển dịch vụ viễn thông đa dạng, băng rộng và quản lý mạng hiệu quả.
  • Các mô hình quốc tế và công nghệ MPLS, ATM/IP được áp dụng phù hợp với điều kiện phát triển mạng viễn thông Việt Nam.
  • VNPT đã xây dựng lộ trình chuyển đổi mạng hợp lý, phân vùng lưu lượng và tận dụng tối đa hạ tầng hiện có nhằm giảm chi phí và rủi ro đầu tư.
  • Việc phát triển hệ thống quản lý mạng tích hợp và đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật là yếu tố then chốt để triển khai thành công mạng NGN.
  • Các nhà khai thác, nhà cung cấp thiết bị, nhà nghiên cứu và cơ quan quản lý nên phối hợp chặt chẽ để thúc đẩy phát triển mạng NGN, nâng cao chất lượng dịch vụ và năng lực cạnh tranh quốc gia.

Next steps: Tiếp tục triển khai các bước nâng cấp mạng theo lộ trình, đẩy mạnh ứng dụng công nghệ MPLS, hoàn thiện hệ thống quản lý mạng và đào tạo nhân lực.

Call to action: Các bên liên quan cần phối hợp nghiên cứu, đầu tư và áp dụng công nghệ NGN để đáp ứng yêu cầu phát triển viễn thông trong kỷ nguyên số.