Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và viễn thông, mạng thế hệ mới (Next Generation Network - NGN) đã trở thành xu hướng tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu truyền dẫn dữ liệu và dịch vụ đa dạng ngày càng tăng. Theo ước tính, lưu lượng Internet tăng trưởng theo hàm số mũ, đòi hỏi mạng NGN phải có khả năng xử lý hiệu quả và cung cấp dịch vụ chất lượng cao. Tổng Công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã triển khai xây dựng mạng NGN với cấu trúc đa lớp, nhằm nâng cao hiệu suất, tính linh hoạt và chất lượng dịch vụ.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn tập trung vào việc đánh giá các chỉ tiêu chất lượng mạng lõi IP trong mạng NGN, đồng thời đề xuất phương pháp đo kiểm và đánh giá chất lượng mạng lõi IP. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mạng NGN của VNPT trong giai đoạn chuyển đổi từ 2001 đến 2010, với trọng tâm là mạng lõi IP sử dụng công nghệ chuyển mạch gói IP/ATM và IP/MPLS.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ viễn thông, nâng cao độ sẵn sàng và khả năng cung cấp dịch vụ, đồng thời hỗ trợ các nhà khai thác mạng trong việc quản lý, vận hành và phát triển mạng NGN hiệu quả. Các chỉ tiêu kỹ thuật như trễ truyền tải gói IP, biến động trễ, tỉ lệ mất gói và độ sẵn sàng dịch vụ được xem là các thước đo then chốt để đánh giá chất lượng mạng lõi IP.

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 sau:

  • Mô hình phân lớp mạng NGN: Mạng NGN được cấu trúc thành các lớp truy nhập và truyền dẫn, lớp trung gian, lớp điều khiển, lớp ứng dụng và lớp quản lý. Mô hình này cho phép phân tách chức năng rõ ràng, hỗ trợ giao diện mở API, giúp nhà khai thác linh hoạt trong việc tổ chức mạng và cung cấp dịch vụ.

  • Mô hình phân lớp chất lượng dịch vụ IP (QoS): Theo khuyến nghị ITU-T Y.1540 và Y.1541, chất lượng dịch vụ IP được phân thành các lớp dựa trên các tham số kỹ thuật như trễ truyền tải gói (IPTD), biến động trễ (IPDV), tỉ lệ mất gói (IPLR), tỉ lệ lỗi gói (IPER) và độ sẵn sàng dịch vụ (PIA). Mô hình này giúp đánh giá tổng thể chất lượng dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối.

  • Khái niệm và thuật ngữ chuyên ngành: Các thuật ngữ như Core Switch, Media Gateway Controller (MGC), Access Gateway (AG), IP Packet Transfer Delay (IPTD), IP Packet Delay Variation (IPDV), IP Packet Loss Ratio (IPLR) được sử dụng xuyên suốt để mô tả các thành phần và chỉ tiêu kỹ thuật trong mạng NGN.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa phân tích lý thuyết và thực nghiệm đo kiểm chất lượng mạng lõi IP:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu từ hệ thống mạng NGN của VNPT, bao gồm các thông số kỹ thuật đo được từ các thiết bị Core Switch, Media Gateway và các điểm đo MP (Measurement Point) trong mạng lõi IP.

  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các vùng lưu lượng đại diện cho 5 vùng lưu lượng của VNPT (phía Bắc, Hà Nội, miền Trung, TP. Hồ Chí Minh, Nam Bộ) để đảm bảo tính đại diện và toàn diện của dữ liệu.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng các công cụ đo lường chuyên dụng để thu thập các chỉ tiêu IPTD, IPDV, IPLR, IPER và phân tích thống kê nhằm đánh giá chất lượng dịch vụ. Các kết quả được so sánh với các tiêu chuẩn ITU-T và các ngưỡng chất lượng đã được đề xuất.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn chuyển đổi mạng NGN của VNPT từ 2001 đến 2010, tập trung vào hai giai đoạn chính: 2001-2005 (chuyển đổi dần từ PSTN sang NGN) và 2006-2010 (hoàn thiện cấu trúc mạng lõi IP và mở rộng dịch vụ).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Trễ truyền tải gói IP (IPTD): Kết quả đo tại các điểm đo MP trong mạng lõi IP cho thấy giá trị trung bình IPTD dao động trong khoảng 20-60 ms tùy theo vùng lưu lượng và cấu hình mạng. Ví dụ, tại vùng Hà Nội, IPTD trung bình là khoảng 25 ms, trong khi tại vùng miền Trung có thể lên đến 55 ms do khoảng cách truyền dẫn và số lượng NS (Network Section) lớn hơn.

  2. Biến động trễ gói IP (IPDV): Tỉ lệ biến động trễ nằm trong khoảng ±30 ms đạt trên 95% ở các vùng trọng điểm như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, đảm bảo chất lượng dịch vụ thoại và video thời gian thực. Tuy nhiên, tại một số vùng miền núi và vùng sâu vùng xa, tỉ lệ này giảm xuống còn khoảng 85-90%, ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng.

  3. Tỉ lệ mất gói IP (IPLR): Giá trị IPLR trung bình trong mạng lõi IP được duy trì dưới 0,2% ở các vùng đô thị lớn, phù hợp với ngưỡng chất lượng dịch vụ lớp 0 và 1 theo ITU-T Y.1541. Ở các vùng có hạ tầng truyền dẫn kém hơn, IPLR có thể lên tới 0,75%, tương ứng với lớp dịch vụ thấp hơn.

  4. Độ sẵn sàng dịch vụ IP (PIA): Độ sẵn sàng dịch vụ IP được đánh giá qua hàm sẵn sàng dựa trên ngưỡng IPLR. Kết quả cho thấy PIA đạt trên 99,5% tại các vùng trọng điểm, trong khi các vùng còn lại dao động từ 98% đến 99,2%. Thời gian không sẵn sàng chủ yếu do sự cố truyền dẫn và bảo trì thiết bị.

Thảo luận kết quả

Các kết quả trên phản ánh hiệu quả của việc triển khai mạng NGN lõi IP tại VNPT trong giai đoạn 2001-2010. Trễ truyền tải gói IP và biến động trễ nằm trong giới hạn cho phép, đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ thoại và video chất lượng cao. Tỉ lệ mất gói IP thấp chứng tỏ mạng lõi IP có khả năng xử lý lưu lượng lớn và duy trì tính toàn vẹn dữ liệu.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, các chỉ tiêu IPTD và IPLR của mạng VNPT tương đương hoặc tốt hơn các mạng NGN tại các quốc gia phát triển trong khu vực. Tuy nhiên, sự khác biệt về hạ tầng truyền dẫn và địa hình địa lý vẫn ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ tại một số vùng.

Việc áp dụng mô hình phân lớp QoS và các tiêu chuẩn ITU-T giúp nhà khai thác mạng có cơ sở khoa học để đánh giá và cải thiện chất lượng dịch vụ. Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phân bố IPTD, IPDV và bảng so sánh IPLR giữa các vùng lưu lượng, giúp trực quan hóa hiệu quả mạng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường nâng cấp hạ tầng truyền dẫn quang: Đẩy mạnh triển khai công nghệ DWDM và nâng cấp hệ thống truyền dẫn STM-16 lên tốc độ 20 Gbps trở lên trong vòng 3 năm tới nhằm giảm trễ và mất gói, đặc biệt tại các vùng miền Trung và Nam Bộ.

  2. Triển khai hệ thống giám sát chất lượng mạng tự động: Xây dựng trung tâm quản lý mạng NGN với khả năng giám sát thời gian thực các chỉ tiêu IPTD, IPDV, IPLR để phát hiện và xử lý sự cố nhanh chóng, nâng cao độ sẵn sàng dịch vụ trong vòng 2 năm.

  3. Phát triển các lớp dịch vụ QoS đa dạng: Áp dụng các lớp QoS theo chuẩn ITU-T Y.1541 để phân loại dịch vụ phù hợp với yêu cầu người dùng, ưu tiên dịch vụ thoại và video thời gian thực, triển khai trong vòng 1 năm.

  4. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự vận hành mạng NGN: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về quản lý và vận hành mạng NGN, tập trung vào kỹ thuật đo kiểm chất lượng mạng lõi IP, thực hiện liên tục hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý và kỹ sư mạng viễn thông: Giúp hiểu rõ cấu trúc, các chỉ tiêu kỹ thuật và phương pháp đánh giá chất lượng mạng NGN lõi IP, hỗ trợ trong việc thiết kế, vận hành và nâng cấp mạng.

  2. Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông: Cung cấp cơ sở để xây dựng các chính sách QoS, đảm bảo chất lượng dịch vụ và nâng cao trải nghiệm khách hàng.

  3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thông tin, viễn thông: Tài liệu tham khảo chuyên sâu về mạng NGN, các tiêu chuẩn ITU-T và phương pháp đo kiểm chất lượng mạng lõi IP.

  4. Các tổ chức quản lý và hoạch định chính sách viễn thông: Hỗ trợ trong việc xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật, quy hoạch phát triển mạng NGN phù hợp với xu hướng công nghệ và nhu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mạng NGN là gì và có đặc điểm gì nổi bật?
    Mạng NGN là mạng viễn thông thế hệ mới dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, có cấu trúc phân lớp gồm truy nhập, trung gian, điều khiển, ứng dụng và quản lý. Đặc điểm nổi bật là mạng mở, hỗ trợ đa dịch vụ, giao diện mở API và khả năng hội tụ giữa thoại và dữ liệu.

  2. Các chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng để đánh giá chất lượng mạng lõi IP là gì?
    Các chỉ tiêu chính gồm trễ truyền tải gói IP (IPTD), biến động trễ (IPDV), tỉ lệ mất gói (IPLR), tỉ lệ lỗi gói (IPER) và độ sẵn sàng dịch vụ (PIA). Những chỉ tiêu này phản ánh hiệu suất truyền tải và chất lượng dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối.

  3. Làm thế nào để đo trễ truyền tải gói IP (IPTD)?
    IPTD được đo bằng thời gian chênh lệch giữa lúc gói tin đi vào điểm đo đầu vào và lúc gói tin rời điểm đo đầu ra trong mạng lõi IP. Giá trị này được tính trung bình trên nhiều gói tin để đánh giá độ trễ trung bình của mạng.

  4. Tại sao biến động trễ gói IP (IPDV) lại quan trọng?
    IPDV ảnh hưởng đến chất lượng các dịch vụ thời gian thực như thoại và video. Biến động trễ lớn gây ra hiện tượng tràn hoặc trống bộ đệm, làm giảm chất lượng truyền tải và trải nghiệm người dùng.

  5. Làm thế nào để nâng cao độ sẵn sàng dịch vụ IP trong mạng NGN?
    Cần nâng cấp hạ tầng truyền dẫn, triển khai hệ thống giám sát mạng tự động, áp dụng các lớp QoS phù hợp và đào tạo nhân sự vận hành chuyên nghiệp để giảm thiểu thời gian gián đoạn và sự cố mạng.

Kết luận

  • Mạng NGN của VNPT được xây dựng theo mô hình phân lớp, sử dụng công nghệ chuyển mạch gói IP/ATM và IP/MPLS, đáp ứng nhu cầu phát triển dịch vụ đa dạng và tăng trưởng lưu lượng dữ liệu.
  • Các chỉ tiêu kỹ thuật như IPTD, IPDV, IPLR và PIA là thước đo quan trọng để đánh giá chất lượng mạng lõi IP, với kết quả thực nghiệm cho thấy mạng đáp ứng tốt các tiêu chuẩn quốc tế.
  • Phương pháp đo kiểm và đánh giá chất lượng mạng lõi IP được đề xuất giúp nhà khai thác mạng quản lý hiệu quả, nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm chi phí vận hành.
  • Đề xuất các giải pháp nâng cấp hạ tầng, phát triển QoS, giám sát mạng và đào tạo nhân sự nhằm đảm bảo mạng NGN hoạt động ổn định và hiệu quả trong giai đoạn tiếp theo.
  • Nghiên cứu mở rộng trong tương lai sẽ tập trung vào đánh giá chất lượng dịch vụ đa phương tiện và các chỉ tiêu bổ sung ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng.

Hành động tiếp theo: Các nhà quản lý và kỹ sư mạng nên áp dụng các phương pháp đo kiểm đã đề xuất để giám sát và cải thiện chất lượng mạng NGN, đồng thời chuẩn bị kế hoạch nâng cấp hạ tầng phù hợp với xu hướng phát triển công nghệ viễn thông.