Nghiên Cứu Công Nghệ Mạng NGN và Cấu Hình Mạng VNPT

• Tác giả: Võ Minh Trung
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Quốc Trung
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Công Nghệ Mạng NGN và Cấu Hình Mạng VNPT
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU NGN
• 1.1. Định hướng phát triển của mạng viễn thông
• 1.1.1. Về truyền dẫn
• 1.1.2. Về chuyển mạch
• 1.1.3. Về truyền số liệu và Internet
• 1.2. Những hạn chế của tổng đài chuyển mạch kênh
• 1.2.1. Giá thành cao
• 1.2.2. Dịch vụ gia tăng rất hạn chế
• 1.2.3. Không tối ưu hóa về truyền dẫn, khả năng dự phòng thấp
• 1.3. Tổng đài chuyển mạch gói trong NGN
• 1.3.1. Định nghĩa mạng NGN
• 1.3.2. Các đặc điểm của mạng NGN
• 1.3.3. Ưu điểm của tổng đài chuyển mạch gói trong NGN
• 2. CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ DỊCH VỤ
• 2.1. Cấu hình hệ chuyển mạch mạng thế hệ mới NGN
• 2.2. Lớp dịch vụ
• 2.3. Lớp truyền dẫn và truy nhập
• 2.4. Lớp truyền thông
• 2.5. Lớp điều khiển
• 2.6. Một số phần tử đặc trưng và chức năng
• 2.6.1. Cổng phương tiện MG
• 2.6.2. Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC
• 2.6.3. Cổng báo hiệu SG
• 2.6.4. Máy chủ phương tiện MS
• 2.6.5. Máy chủ ứng dụng AS
• 2.7. Dịch vụ cơ bản trong mạng NGN
• 2.7.1. Mô hình Parlay
• 2.7.2. Mô hình JAIN
• 2.7.3. Một số dịch vụ trong mạng NGN
• 3. CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ MẠNG LÕI TRONG NGN
• 3.1. Công nghệ mạng lõi IP/MPLS
• 3.1.1. Cấu trúc gói MPLS
• 3.1.2. Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switch Path)
• 3.1.3. Lớp chuyển tiếp tương đương FEC
• 3.1.4. Các phương thức trao đổi cơ sở dữ liệu trong bảng LIB giữa các LSP
• 3.1.5. Bảng chỉ mục chuyển tiếp nhãn chặng kế tiếp NHLFE
• 3.1.6. Giao thức phân phối nhãn LDP
• 3.2. Công nghệ ghép kênh quang phân chia theo bước sóng
• 4. CHƯƠNG 4: GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG MẠNG THẾ HỆ SAU
• 4.1. Tổng quan về H
• 4.2. Các thành phần của H
• 4.2.1. Multipoint Control Unit
• 4.2.2. Vùng hoạt động
• 4.3. Các giao thức thuộc H
• 4.3.1. Các giao thức mã hóa, giải mã cho tín hiệu thoại và hình
• 4.3.2. Giao thức báo hiệu RAS
• 4.3.3. Giao thức báo hiệu cuộc gọi
• 4.3.4. Giao thức báo hiệu điều khiển
• 4.3.5. Quá trình thực hiện báo hiệu
• 4.4. Giao thức SIP
• 4.4.1. Giao thức khởi tạo phiên SIP
• 4.4.2. Thành phần kiến trúc của SIP
• 4.4.3. Các chức năng của SIP
• 4.4.4. Đánh giá SIP
• 4.5. Giao thức MGCP
• 4.5.1. Kiến trúc và thành phần
• 4.5.2. Thiết lập cuộc gọi
• 4.5.3. Đánh giá MGCP
• 4.5.4. So sánh giữa MGCP, SIP và H
• 4.6. Giao thức Megaco/H
• 4.7. Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh mang BICC
• 4.7.1. Cấu trúc kết nối cuộc gọi của BICC
• 4.7.2. Yêu cầu đối với BICC
• 4.7.2.1. Yêu cầu về dịch vụ
• 4.8. Mô hình chức năng BICC
• 4.9. Giao thức SIGTRAN
• 5. CHƯƠNG 5: CẤU HÌNH MẠNG NGN CỦA VNPT
• 5.1. Sự cần thiết cho việc xây dựng mạng NGN của VNPT
• 5.2. Cấu hình mạng NGN của VNPT
• 5.3. Đặc điểm mạng NGN của VNPT
• 5.4. Giao tiếp giữa các hiQ9200 với nhau
• 5.5. Báo hiệu trong mạng NGN
• 5.6. QoS trong mạng NGN
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Công Nghệ Mạng NGN Định Hướng Phát Triển Hiện Nay

Thế giới đang bước vào kỷ nguyên thông tin, nơi công nghệ đa phương tiện đóng vai trò then chốt. Lĩnh vực điện tử, viễn thông và tin học phát triển mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng. Sự xuất hiện của Internet là minh chứng rõ ràng cho xu hướng này. Tại Việt Nam, sự ổn định chính trị và tăng trưởng kinh tế tạo điều kiện thuận lợi cho ngành viễn thông. Tuy nhiên, mạng PSTN hiện tại không đáp ứng được yêu cầu. Do đó, một mạng viễn thông mới với cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp đa dạng dịch vụ và khai thác hiệu quả, dễ phát triển như mạng thế hệ sau NGN, là điều tất yếu. Các nhà cung cấp dịch vụ thoại đang chuyển từ TDM sang VoIP để tích hợp băng thông thoại trên mạng lõi IP, tạo ra một cơ sở hạ tầng duy nhất: mạng NGN.

1.1. Truyền Dẫn Quang Giải Pháp Ưu Việt Cho Mạng Viễn Thông

Mạng truyền dẫn vô tuyến đang dần được thay thế bằng truyền dẫn quang. Các hệ thống quang SDH nhường chỗ cho các hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng WDM (wavelength division multiplex). Trong tương lai, hệ thống ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM sẽ là xu hướng tất yếu, mang lại băng thông cao hơn nhiều lần cho mạng NGN. Sự chuyển đổi này giúp đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càng tăng của các dịch vụ viễn thông hiện đại, đặc biệt là các dịch vụ đa phương tiện và Internet VNPT.

1.2. Chuyển Mạch Gói Nền Tảng Cho Dịch Vụ Đa Dạng Trên NGN

Mạng PSTN sử dụng nguyên lý chuyển mạch kênh, đã được triển khai rộng rãi và đảm bảo chất lượng thoại cao. Tuy nhiên, nó gặp hạn chế trong việc triển khai các dịch vụ mới. Mạng điện thoại chuyển mạch gói dựa trên công nghệ chuyển mạch mềm đang được triển khai, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu dịch vụ của khách hàng. Với kiến trúc mở, mạng chuyển mạch gói dễ dàng phát triển các ứng dụng mới thông qua việc cài đặt thêm phần mềm trên cơ sở hạ tầng sẵn có, hỗ trợ các dịch vụ như VoIP, IPTV và Triple Play.

1.3. Internet Băng Rộng Động Lực Phát Triển Dịch Vụ Trên NGN

Tốc độ phát triển của truyền dẫn số liệu phụ thuộc vào tốc độ phát triển của mạng truyền dẫn. Xu hướng truy cập Internet băng rộng (ADSL, Fiber VNPT) đang thay thế phương thức truy cập truyền thống. Các dịch vụ Internet không dây phát triển mạnh mẽ, các trang web trở thành thế giới đa phương tiện. Người dùng có thể duyệt web, chơi game, giao dịch trực tuyến, xem phim và nghe nhạc chất lượng cao. Sự phát triển của băng thông truyền dẫn cho Internet (cả băng thông truy nhập và băng thông đường trục) đã tạo điều kiện cho các dịch vụ trên Internet ngày càng phong phú và đa dạng, thúc đẩy sự phát triển của mạng NGN.

II. Hạn Chế Tổng Đài Chuyển Mạch Kênh Vì Sao Cần NGN

Tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống gặp nhiều hạn chế so với mạng NGN. Giá thành cao do độc quyền sản xuất từ một số hãng lớn. Khả năng cung cấp dịch vụ gia tăng hạn chế, chủ yếu là dịch vụ thoại cơ bản và một số dịch vụ thông thường. Việc tích hợp dịch vụ mới gặp khó khăn do kiến trúc đóng. Chi phí vận hành cao, cần nhiều nhân viên trực và theo dõi. Khả năng tối ưu hóa truyền dẫn và dự phòng thấp, lãng phí tài nguyên mạng truyền dẫn, đặc biệt là đối với các cuộc gọi đường dài. Giải pháp NGN khắc phục những hạn chế này bằng kiến trúc mở, linh hoạt và khả năng cung cấp đa dạng dịch vụ.

2.1. Giá Thành Cao Rào Cản Lớn Của Tổng Đài Chuyển Mạch Kênh

Đa số tổng đài chuyển mạch kênh được sản xuất độc quyền bởi một số hãng lớn, với thiết kế riêng và dung lượng thuê bao lớn, dẫn đến giá thành cao. Điều này gây khó khăn cho các nhà cung cấp dịch vụ, đặc biệt là các nhà cung cấp nhỏ và vừa, trong việc đầu tư và nâng cấp hạ tầng mạng lưới. Mạng NGN, với kiến trúc mở và sử dụng các thành phần tiêu chuẩn, giúp giảm chi phí đầu tư và vận hành, tạo điều kiện cho nhiều nhà cung cấp tham gia thị trường.

2.2. Dịch Vụ Gia Tăng Hạn Chế Điểm Yếu Của Tổng Đài Truyền Thống

Tổng đài chuyển mạch kênh có kiến trúc đặc thù của từng nhà sản xuất, gây khó khăn trong việc vận hành và bảo dưỡng từ xa. Các dịch vụ cung cấp rất hạn chế, chủ yếu là thoại và một số dịch vụ gia tăng thông thường. Không có khả năng cung cấp các dịch vụ tiên tiến như dịch vụ giải trí trên điện thoại, dịch vụ điện thoại trả trước... Việc phát triển và triển khai các dịch vụ mới trên nền tảng tổng đài chuyển mạch kênh gặp nhiều khó khăn do kiến trúc đóng và hạn chế về khả năng tích hợp. NGN cho phép phát triển dịch vụ nhanh chóng và linh hoạt.

2.3. Khả Năng Dự Phòng Kém Rủi Ro Trong Mạng Chuyển Mạch Kênh

Khả năng dự phòng lưu lượng liên đài TDM khi trung kế thoại gặp sự cố là kém linh hoạt so với giải pháp truyền dẫn gói thoại thông qua cơ chế tự động định tuyến lại của các router trong mạng NGN. Việc mất kết nối giữa các tổng đài có thể gây gián đoạn dịch vụ và ảnh hưởng đến trải nghiệm của người dùng. NGN, với kiến trúc phân tán và khả năng tự động phục hồi, giúp đảm bảo tính ổn định và sẵn sàng cao của mạng lưới.

III. Tổng Đài Chuyển Mạch Gói NGN Giải Pháp Vượt Trội Hiện Nay

Mạng NGN là một mạng tích hợp dựa trên cơ sở hạ tầng truyền dẫn gói duy nhất. Nó tích hợp mạng cố định, di động và Internet dựa trên công nghệ truyền dẫn quang DWDM. Mạng NGN có các đặc điểm chính: là một mạng mở, do dịch vụ thúc đẩy, chuyển mạch gói, có khả năng thích ứng cao và dễ dàng mở rộng. Trong kiến trúc NGN, các khối chức năng của tổng đài truyền thống được chia thành các phần tử độc lập, phát triển độc lập và tuân theo các tiêu chuẩn tương ứng. VNPT đang tích cực triển khai cấu hình mạng NGN để nâng cao chất lượng dịch vụ.

3.1. Mạng Mở Tạo Điều Kiện Cho Phát Triển Dịch Vụ Đa Dạng

Trong khi các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử độc lập, các phần tử được phân chia theo các chức năng tương ứng và phát triển độc lập, giao diện và giao thức phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng. Còn trong mạng NGN theo một kiến trúc mở, linh hoạt dễ dàng đáp ứng được các nhu cầu phát triển dịch vụ mới cho khách hàng. Điều này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng tích hợp các ứng dụng và dịch vụ mới vào mạng lưới, đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của người dùng.

3.2. Dịch Vụ Thúc Đẩy Nền Tảng Cho Các Ứng Dụng Tiên Tiến

Mạng NGN thực hiện chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi, chia tách cuộc gọi với truyền tải. Do đó dịch vụ độc lập với mạng, có nghĩa là trên một nền tảng mạng có thể triển khai được nhiều loại hình dịch vụ khác nhau. Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình mà không cần qua tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối. Điều này tạo điều kiện cho việc phát triển các dịch vụ tiên tiến như IPTV, VoIP và các ứng dụng đa phương tiện.

3.3. Chuyển Mạch Gói Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Mạng NGN

Với tính ưu việt của mạng chuyển mạch gói như dễ dàng phát triển các node, tốc độ cao, mềm dẻo trong quản lý và vận hành. Điều này cho phép mạng NGN cung cấp các dịch vụ băng thông rộng với hiệu suất cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về tốc độ và chất lượng dịch vụ. Công nghệ MPLS đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho các ứng dụng thời gian thực trên mạng NGN.

IV. Kiến Trúc Mạng NGN Các Lớp Chức Năng Chính Quan Trọng

Kiến trúc mạng NGN bao gồm nhiều lớp chức năng. Lớp dịch vụ cung cấp các dịch vụ khác nhau cho người dùng. Lớp truyền dẫn và truy nhập đảm bảo kết nối mạng. Lớp truyền thông quản lý truyền thông giữa các phần tử mạng. Lớp điều khiển điều khiển toàn bộ hoạt động của mạng. Các phần tử đặc trưng bao gồm: Cổng phương tiện MG, bộ điều khiển cổng phương tiện MGC, cổng báo hiệu SG, máy chủ phương tiện MS, máy chủ ứng dụng AS. Các dịch vụ cơ bản bao gồm: Mô hình Parlay, mô hình JAIN.

4.1. Lớp Dịch Vụ Cung Cấp Các Ứng Dụng Đa Dạng Cho Người Dùng

Lớp dịch vụ trong kiến trúc mạng NGN chịu trách nhiệm cung cấp các ứng dụng và dịch vụ khác nhau cho người dùng cuối. Điều này bao gồm các dịch vụ thoại (VoIP), truyền dữ liệu, truyền hình (IPTV), và các dịch vụ đa phương tiện khác. Lớp dịch vụ tương tác với các lớp khác trong kiến trúc để đảm bảo rằng các dịch vụ được cung cấp một cách hiệu quả và đáp ứng được nhu cầu của người dùng.

4.2. Lớp Truyền Dẫn Nền Tảng Kết Nối Mạng Ổn Định Tin Cậy

Lớp truyền dẫn trong kiến trúc mạng NGN đảm bảo kết nối mạng ổn định và tin cậy giữa các phần tử khác nhau. Lớp này sử dụng các công nghệ truyền dẫn khác nhau, chẳng hạn như cáp quang (Cáp quang VNPT), để truyền dữ liệu giữa các điểm khác nhau trong mạng. Lớp truyền dẫn cũng chịu trách nhiệm quản lý băng thông và đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho các ứng dụng khác nhau.

4.3. Lớp Điều Khiển Quản Lý Toàn Bộ Hoạt Động Mạng NGN

Lớp điều khiển trong kiến trúc mạng NGN chịu trách nhiệm quản lý và điều khiển toàn bộ hoạt động của mạng. Lớp này sử dụng các giao thức điều khiển khác nhau, chẳng hạn như Giao thức SIP và Giao thức H.323, để thiết lập và quản lý các cuộc gọi và kết nối. Lớp điều khiển cũng chịu trách nhiệm định tuyến lưu lượng và đảm bảo rằng các tài nguyên mạng được sử dụng một cách hiệu quả.

V. Cấu Hình Mạng NGN VNPT Triển Khai Thực Tế Và Hiệu Quả

Việc xây dựng mạng NGN của VNPT là cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng và theo kịp sự phát triển của công nghệ. Cấu hình mạng NGN VNPT có những đặc điểm riêng, bao gồm giao tiếp giữa các hiQ9200, báo hiệu và QoS. VNPT đang tích cực triển khai và nâng cấp hạ tầng mạng VNPT để đảm bảo chất lượng dịch vụ tốt nhất cho khách hàng. Việc ứng dụng công nghệ mạng NGN giúp VNPT cung cấp các dịch vụ tiên tiến như Internet VNPT, Truyền hình VNPT và Điện thoại cố định VNPT với chất lượng vượt trội.

5.1. Sự Cần Thiết Của Mạng NGN Nâng Cao Năng Lực Cạnh Tranh

Sự cần thiết cho việc xây dựng mạng NGN của VNPT xuất phát từ nhu cầu nâng cao năng lực cạnh tranh và đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thị trường. Mạng PSTN truyền thống không còn đáp ứng được các yêu cầu về băng thông, dịch vụ và khả năng mở rộng. Mạng NGN, với kiến trúc hiện đại và linh hoạt, cho phép VNPT cung cấp các dịch vụ tiên tiến và cạnh tranh hiệu quả hơn trên thị trường.

5.2. Đặc Điểm Mạng NGN VNPT Tối Ưu Hóa Hạ Tầng Mạng Lưới

Cấu hình mạng NGN VNPT có những đặc điểm riêng, phản ánh sự tối ưu hóa cho hạ tầng mạng lưới hiện có và các yêu cầu cụ thể của thị trường Việt Nam. Các đặc điểm này bao gồm việc lựa chọn các giao thức báo hiệu, cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) và kiến trúc mạng phù hợp. Việc triển khai mạng NGN giúp VNPT tận dụng tối đa nguồn lực và cung cấp các dịch vụ chất lượng cao với chi phí hợp lý.

5.3. QoS Trong Mạng NGN Đảm Bảo Trải Nghiệm Dịch Vụ Tốt Nhất

QoS (Quality of Service) đóng vai trò quan trọng trong mạng NGN của VNPT. Các cơ chế QoS được triển khai để đảm bảo rằng các ứng dụng thời gian thực, chẳng hạn như thoại và video, nhận được băng thông và độ trễ phù hợp. Điều này giúp cải thiện trải nghiệm của người dùng và đảm bảo rằng các dịch vụ được cung cấp một cách tin cậy.

VI. Kết Luận Tương Lai Mạng NGN và VNPT Trong Kỷ Nguyên Số

Nghiên cứu công nghệ mạng NGN và cấu hình mạng VNPT là quan trọng để hiểu rõ về tương lai của viễn thông. Mạng NGN sẽ tiếp tục phát triển và đóng vai trò then chốt trong kỷ nguyên số. VNPT cần tiếp tục đầu tư và nâng cấp hạ tầng mạng VNPT, ứng dụng các công nghệ mới để cung cấp các dịch vụ tốt nhất cho khách hàng. Sự phát triển của mạng NGN sẽ thúc đẩy sự đổi mới và tăng trưởng của ngành viễn thông Việt Nam.

6.1. Xu Hướng Phát Triển Mạng NGN Hướng Tới Tích Hợp và Ảo Hóa

Xu hướng phát triển của mạng NGN trong tương lai là hướng tới tích hợp và ảo hóa. Các công nghệ như SDN (Software Defined Networking) và NFV (Network Functions Virtualization) sẽ giúp tối ưu hóa việc quản lý và vận hành mạng, đồng thời cho phép triển khai các dịch vụ mới một cách nhanh chóng và linh hoạt. VNPT cần nắm bắt các xu hướng này để duy trì lợi thế cạnh tranh trên thị trường.

6.2. Ứng Dụng Mạng NGN IoT 5G và Các Dịch Vụ Thông Minh

Mạng NGN sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các ứng dụng mới như IoT (Internet of Things), 5G và các dịch vụ thông minh. Khả năng cung cấp băng thông rộng, độ trễ thấp và kết nối tin cậy của mạng NGN là yếu tố then chốt để triển khai thành công các ứng dụng này. VNPT cần tập trung vào việc phát triển các dịch vụ mới dựa trên nền tảng mạng NGN để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường.

6.3. Thách Thức và Cơ Hội VNPT Trên Con Đường Chuyển Đổi Số

VNPT đang đối mặt với nhiều thách thức và cơ hội trên con đường chuyển đổi số. Việc triển khai mạng NGN là một bước đi quan trọng trong quá trình này, nhưng cần có sự đầu tư và đổi mới liên tục để duy trì sự cạnh tranh trên thị trường. VNPT cần tận dụng các cơ hội từ cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 và xây dựng một hệ sinh thái số vững mạnh để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và đóng góp vào sự phát triển của đất nước.

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghệ thông tin và viễn thông phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về các dịch vụ viễn thông ngày càng đa dạng và đòi hỏi chất lượng cao hơn. Tại Việt Nam, với sự ổn định về chính trị và tăng trưởng kinh tế, ngành viễn thông đang đứng trước thách thức nâng cấp hạ tầng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng. Mạng PSTN truyền thống với chuyển mạch kênh không còn phù hợp do giá thành cao, dịch vụ gia tăng hạn chế và khả năng tối ưu truyền dẫn thấp. Trước xu hướng toàn cầu, mạng thế hệ sau NGN (Next Generation Network) dựa trên công nghệ chuyển mạch gói và mạng lõi IP/MPLS được xem là giải pháp tất yếu nhằm tích hợp đa dịch vụ trên một nền tảng duy nhất, tối ưu hóa băng thông và nâng cao chất lượng dịch vụ.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc phân tích các công nghệ chủ chốt trong mạng NGN, đặc biệt là cấu hình mạng NGN của VNPT – nhà cung cấp dịch vụ viễn thông lớn tại Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các công nghệ truyền dẫn quang DWDM, chuyển mạch mềm softswitch, giao thức báo hiệu và công nghệ mạng lõi IP/MPLS, với dữ liệu và ví dụ minh họa từ thực tế triển khai của VNPT. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển mạng NGN tại Việt Nam, góp phần nâng cao hiệu quả khai thác hạ tầng viễn thông, giảm chi phí vận hành và mở rộng dịch vụ đa phương tiện, đáp ứng yêu cầu hội nhập kinh tế quốc tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết về mạng NGN và công nghệ chuyển mạch mềm (softswitch), cùng với mô hình kiến trúc mạng NGN phân lớp. Mạng NGN được định nghĩa là mạng tích hợp dựa trên truyền dẫn gói, có khả năng hội tụ mạng cố định, di động và Internet trên nền tảng truyền dẫn quang DWDM. Các khái niệm chính bao gồm:

• Chuyển mạch mềm (Softswitch): công nghệ điều khiển cuộc gọi dựa trên phần mềm, thay thế tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống, cho phép linh hoạt trong cấu hình và phát triển dịch vụ.
• Kiến trúc phân lớp NGN: gồm 5 lớp chính là lớp truy nhập và truyền dẫn, lớp truyền thông, lớp điều khiển, lớp dịch vụ và lớp quản lý, mỗi lớp đảm nhận chức năng riêng biệt trong mạng.
• Công nghệ mạng lõi IP/MPLS: sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức để tối ưu hóa định tuyến, hỗ trợ QoS và điều khiển lưu lượng hiệu quả.
• Giao thức báo hiệu: bao gồm SIP, MGCP, H.323, BICC và SIGTRAN, đảm bảo thiết lập và quản lý cuộc gọi trong môi trường mạng NGN.

Mô hình Parlay và Jain được áp dụng để phát triển dịch vụ trên nền tảng NGN, cung cấp giao diện lập trình ứng dụng (API) mở, hỗ trợ đa dạng dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương tiện.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp dựa trên tài liệu chuyên ngành, báo cáo kỹ thuật và dữ liệu thực tế từ VNPT. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các tài liệu kỹ thuật, sơ đồ cấu hình mạng, bảng số liệu về hiệu suất và chất lượng dịch vụ. Phương pháp chọn mẫu là lựa chọn các phần tử mạng tiêu biểu như Media Gateway (MG), Media Gateway Controller (MGC), Signaling Gateway (SG), và các giao thức báo hiệu phổ biến.

Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng phương pháp mô tả và so sánh, kết hợp với đánh giá kỹ thuật về hiệu quả của các công nghệ truyền dẫn quang DWDM, chuyển mạch mềm và mạng lõi IP/MPLS. Timeline nghiên cứu kéo dài trong giai đoạn từ năm 2005 đến 2007, phù hợp với quá trình triển khai mạng NGN của VNPT.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ưu điểm vượt trội của mạng NGN so với mạng PSTN truyền thống:

   • Giá thành xây dựng và vận hành mạng NGN thấp hơn khoảng 50% so với tổng đài chuyển mạch kênh.
   • Hiệu suất sử dụng băng thông tăng đáng kể nhờ chuyển mạch gói và cơ chế triệt khoảng lặng trong thoại, với ước tính 60% thời gian cuộc gọi là khoảng lặng được tận dụng hiệu quả.

2. Cấu trúc mạng NGN phân lớp giúp tối ưu hóa quản lý và phát triển dịch vụ:

   • Lớp dịch vụ cung cấp đa dạng dịch vụ thoại, dữ liệu, đa phương tiện và VPN trên cùng một nền tảng.
   • Lớp điều khiển với MGC và các giao thức MGCP, SIP, H.323 đảm bảo điều khiển cuộc gọi linh hoạt và tương thích với mạng PSTN.

3. Công nghệ mạng lõi IP/MPLS đáp ứng yêu cầu QoS và điều khiển lưu lượng:

   • MPLS cho phép phân loại lưu lượng theo Forwarding Equivalence Class (FEC), hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực như thoại và video với chất lượng cao.
   • Giao thức phân phối nhãn LDP đảm bảo trao đổi thông tin nhãn hiệu quả giữa các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR).

4. Công nghệ truyền dẫn quang DWDM nâng cao băng thông mạng lõi:

   • DWDM cho phép truyền đồng thời nhiều bước sóng trên một sợi quang, đạt dung lượng lên đến vài Tbps, vượt trội so với công nghệ SDH truyền thống.
   • CWDM và DWDM được triển khai tùy theo nhu cầu băng thông, với CWDM hỗ trợ 8 kênh bước sóng và DWDM hỗ trợ mật độ cao hơn với khoảng cách bước sóng 0.4 nm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự vượt trội của mạng NGN là do kiến trúc mở, linh hoạt và khả năng tích hợp đa dịch vụ trên nền tảng truyền dẫn gói. So với mạng PSTN truyền thống, mạng NGN giảm đáng kể chi phí đầu tư và vận hành nhờ chuyển mạch mềm và sử dụng hiệu quả băng thông. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về xu hướng chuyển đổi mạng viễn thông sang NGN.

Việc áp dụng công nghệ IP/MPLS trong mạng lõi giúp giải quyết các hạn chế của mạng IP truyền thống về QoS và điều khiển lưu lượng, đồng thời hỗ trợ đa dịch vụ với yêu cầu chất lượng khác nhau. Công nghệ truyền dẫn quang DWDM là yếu tố then chốt để đáp ứng băng thông ngày càng tăng, phù hợp với xu hướng phát triển mạng NGN toàn cầu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh chi phí vận hành và hiệu suất băng thông giữa mạng PSTN và NGN, bảng phân loại dịch vụ theo FEC trong MPLS, và sơ đồ cấu hình mạng NGN của VNPT minh họa các phần tử mạng và giao thức báo hiệu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai mở rộng công nghệ chuyển mạch mềm softswitch:

   • Mục tiêu: Giảm chi phí vận hành mạng và tăng khả năng phát triển dịch vụ mới.
   • Thời gian: 1-2 năm.
   • Chủ thể: VNPT và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông.

2. Tăng cường ứng dụng công nghệ mạng lõi IP/MPLS:

   • Mục tiêu: Đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho các dịch vụ thoại, video và dữ liệu đa phương tiện.
   • Thời gian: 2-3 năm.
   • Chủ thể: Bộ phận kỹ thuật mạng lõi VNPT.

3. Đầu tư nâng cấp hạ tầng truyền dẫn quang DWDM:

   • Mục tiêu: Nâng cao dung lượng băng thông mạng lõi, đáp ứng nhu cầu phát triển dịch vụ trong tương lai.
   • Thời gian: 3-5 năm.
   • Chủ thể: VNPT phối hợp với các nhà cung cấp thiết bị quang.

4. Phát triển và tích hợp các dịch vụ đa phương tiện và mạng riêng ảo VPN:

   • Mục tiêu: Mở rộng danh mục dịch vụ, tăng doanh thu và nâng cao trải nghiệm khách hàng.
   • Thời gian: 1-2 năm.
   • Chủ thể: Bộ phận phát triển dịch vụ VNPT.

5. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự quản lý và vận hành mạng NGN:

   • Mục tiêu: Đảm bảo vận hành mạng ổn định, xử lý sự cố nhanh chóng và hiệu quả.
   • Thời gian: Liên tục.
   • Chủ thể: VNPT và các trung tâm đào tạo chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư và chuyên gia viễn thông:

   • Lợi ích: Hiểu rõ kiến trúc, công nghệ và phương pháp triển khai mạng NGN, áp dụng vào thực tế vận hành và phát triển mạng.
   • Use case: Thiết kế, cấu hình và tối ưu mạng NGN tại các nhà cung cấp dịch vụ.

2. Nhà quản lý và hoạch định chính sách viễn thông:

   • Lợi ích: Nắm bắt xu hướng công nghệ, đánh giá hiệu quả đầu tư và xây dựng chiến lược phát triển mạng viễn thông quốc gia.
   • Use case: Lập kế hoạch nâng cấp hạ tầng viễn thông phù hợp với nhu cầu thị trường.

3. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật điện tử viễn thông:

   • Lợi ích: Cung cấp kiến thức chuyên sâu về mạng NGN, công nghệ chuyển mạch mềm, truyền dẫn quang và giao thức báo hiệu.
   • Use case: Tham khảo tài liệu học tập, nghiên cứu và phát triển đề tài liên quan.

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

   • Lợi ích: Hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật và kiến trúc mạng NGN để phát triển sản phẩm phù hợp, nâng cao khả năng cạnh tranh.
   • Use case: Phát triển giải pháp softswitch, gateway, thiết bị truyền dẫn quang và phần mềm quản lý mạng.

Câu hỏi thường gặp

1. Mạng NGN khác gì so với mạng PSTN truyền thống?
   Mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói và kiến trúc mở, tích hợp đa dịch vụ trên nền tảng truyền dẫn quang, trong khi PSTN dựa trên chuyển mạch kênh với dịch vụ hạn chế và chi phí cao. NGN cho phép phát triển dịch vụ linh hoạt và sử dụng băng thông hiệu quả hơn.

2. Tại sao công nghệ IP/MPLS được ưu tiên trong mạng lõi NGN?
   IP/MPLS hỗ trợ phân loại lưu lượng theo lớp dịch vụ, đảm bảo QoS cho các dịch vụ thời gian thực như thoại và video, đồng thời cho phép điều khiển lưu lượng linh hoạt, giảm thiểu tắc nghẽn mạng.

3. Công nghệ DWDM có vai trò gì trong mạng NGN?
   DWDM cho phép truyền nhiều bước sóng quang trên một sợi, tăng dung lượng băng thông mạng lõi lên đến vài Tbps, đáp ứng nhu cầu truyền tải dữ liệu lớn và đa dạng dịch vụ trong mạng NGN.

4. Softswitch hoạt động như thế nào trong mạng NGN?
   Softswitch là bộ điều khiển trung tâm, quản lý cuộc gọi và điều khiển các gateway truyền dẫn, cho phép cấu hình và triển khai dịch vụ nhanh chóng thông qua phần mềm, giảm chi phí và tăng tính linh hoạt.

5. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trong mạng NGN?
   QoS được đảm bảo thông qua công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS, phân loại lưu lượng theo FEC, ưu tiên băng thông cho dịch vụ thời gian thực, kết hợp với các giao thức điều khiển và quản lý lưu lượng như RSVP và MGCP.

Kết luận

• Mạng NGN là xu hướng tất yếu trong phát triển viễn thông, khắc phục hạn chế của mạng PSTN truyền thống.
• Công nghệ chuyển mạch mềm softswitch và mạng lõi IP/MPLS là nền tảng kỹ thuật quan trọng đảm bảo tính linh hoạt và chất lượng dịch vụ.
• Truyền dẫn quang DWDM nâng cao đáng kể dung lượng mạng lõi, đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càng tăng.
• Cấu hình mạng NGN của VNPT thể hiện sự ứng dụng thực tiễn các công nghệ hiện đại, góp phần nâng cao hiệu quả khai thác và phát triển dịch vụ.
• Đề xuất triển khai mở rộng công nghệ, đào tạo nhân lực và phát triển dịch vụ đa dạng là bước tiếp theo cần thực hiện để duy trì vị thế cạnh tranh và đáp ứng nhu cầu thị trường.

Để tiếp tục phát triển mạng NGN hiệu quả, các nhà quản lý và kỹ sư cần phối hợp chặt chẽ trong việc áp dụng công nghệ mới, đồng thời nghiên cứu sâu hơn về các giao thức báo hiệu và mô hình dịch vụ mở. Hành động ngay hôm nay sẽ giúp VNPT và ngành viễn thông Việt Nam bắt kịp xu thế toàn cầu và nâng cao chất lượng dịch vụ cho khách hàng.