Nghiên cứu công nghệ mạng thế hệ sau tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Nghiên ứu công nghệ mạng thế hệ sau ngn, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: T¹ Quang ViÖt
• Người hướng dẫn: TS. TrÇn V¨n Cóc
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Công Nghệ Mạng Thế Hệ Sau
• Loại tài liệu: luận văn cao học
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU
• 1.1. Xu thế phát triển của mạng viễn thông
• 1.2. Xu thế về truyền dẫn
• 1.3. Xu thế về chuyển mạch
• 1.4. Xu thế về truyền số liệu và Internet
• 1.5. Tầng đài chuyển mạch kênh và những hạn chế
• 1.5.1. Giá thành tầng đài cao
• 1.5.2. Dịch vụ hạn chế và khả năng khi muốn khai thác thêm dịch vụ mới
• 1.5.3. Không tối ưu hóa truyền dẫn, khả năng dự phòng thấp
• 1.5.4. Ưu điểm của tầng đài chuyển mạch gói trong NGN
• 1.6. Định nghĩa mạng NGN
• 1.7. Các đặc điểm của mạng NGN
• 1.8. Ưu điểm của tầng đài chuyển mạch gói trong NGN
• 2. CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ DỊCH VỤ
• 2.1. Kiến trúc mạng NGN
• 2.2. Một số phần tử đặc trưng và chức năng
• 2.2.1. Cổng phương tiện MG
• 2.2.2. Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC
• 2.2.3. Cổng báo hiệu SG
• 2.2.4. Máy chủ phương tiện MS
• 2.2.5. Máy chủ ứng dụng AS
• 2.3. Dịch vụ cơ bản trong mạng NGN
• 2.4. Mô hình Jain
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ MẠNG LẠI TRONG NGN
• 3.1. Công nghệ ghép kênh quang phân chia theo bước sóng
• 3.2. Công nghệ mạng lại IP/MPLS
• 3.2.1. Cấu trúc gói MPLS
• 3.2.2. Đường chuyển mạch nhãn LSP
• 3.2.3. Lớp chuyển tiếp tương đương FEC
• 3.2.4. Các phương thức trao đổi cơ sở dữ liệu trong bảng LIB giữa các LSR
• 3.2.5. Bảng chỉ mục chuyển tiếp nhận chứng cứ tiếp NHLFE
• 3.2.6. Giao thức phân phối nhãn LDP
• 4. CHƯƠNG 4: CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG MẠNG NGN
• 4.1. Giao thức báo hiệu RAS
• 4.1.1. Tìm kiếm và đăng ký với GK
• 4.2. Giao thức báo hiệu cuộc gọi H225
• 4.3. Giao thức báo hiệu điều khiển kết nối H245
• 4.4. Thực hiện cuộc gọi với H323
• 4.5. Giao thức SIP
• 4.5.1. Các loại bản tin SIP
• 4.5.2. Mô trạng thái trả về
• 4.5.3. Thực hiện của giao thức SIP trong báo hiệu cuộc gọi
• 4.6. Giao thức MGCP
• 4.6.1. Cấu trúc lệnh và đáp ứng trong giao thức MGCP
• 4.6.2. Giải thích các lệnh trong giao thức MGCP
• 4.6.2.1. Lệnh tạo kết nối CRCX
• 4.6.2.2. Lệnh thay đổi kết nối MDCX
• 4.6.2.3. Lệnh xóa kết nối DLCX
• 4.6.2.4. Lệnh NotificationRequest RQNT
• 4.6.2.5. Lệnh Notify NTFY
• 4.6.2.6. Lệnh kiểm chứng điểm cuối AUEP
• 4.6.2.7. Lệnh kiểm chứng kết nối AUCX
• 4.6.2.8. Lệnh RestartInProgress RSIP
• 4.6.2.9. Lệnh cấu hình điểm cuối EPCF
• 4.7. Thực hiện của giao thức MGCP trong thiết lập cuộc gọi
• 4.8. Giao thức SIP-T
• 4.8.1. Thực hiện của giao thức SIP-T trong thiết lập cuộc gọi
• 4.8.2. Cuộc gọi từ đầu cuối SIP ra ngoài thuê bao PSTN
• 4.8.3. Cuộc gọi từ hai thuê bao PSTN chuyển tiếp qua mạng SIP
• 4.8.4. Cuộc gọi từ thuê bao PSTN đến thuê bao SIP
• 4.9. Giao thức BICC
• 4.9.1. Mô hình chức năng mạng BICC
• 4.9.2. Mô hình giao thức BICC
• 4.9.3. Thực hiện cuộc gọi với giao thức BICC
• 5. CHƯƠNG 5: THỰC TRẠNG TRIỂN KHAI MẠNG NGN TẠI VIỆT NAM
• 5.1. Giải pháp SURPASS của SIEMENS
• 5.2. Thực tế mạng NGN tại Việt Nam
• LỜI MỞ ĐẦU
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Công Nghệ Mạng Thế Hệ Sau NGN Tại Bách Khoa

Nhu cầu về dịch vụ viễn thông ngày càng tăng cao, không chỉ về loại hình mà còn về chất lượng. Khách hàng hiện nay không chỉ cần thoại mà còn các dịch vụ phi thoại như truyền số liệu, Internet, và đa phương tiện. Yêu cầu băng thông ngày càng lớn. Các thuê bao dữ liệu băng hẹp chuyển dần sang băng thông rộng như ADSL. Các nhà cung cấp dịch vụ thoại cũng chuyển các dịch vụ thoại từ TDM sang thoại IP để tích hợp băng thông thoại trên mạng lõi IP và tích hợp tất cả dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng duy nhất là mạng NGN. Xu hướng này được nghiên cứu sâu tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

1.1. Xu Hướng Phát Triển Mạng Viễn Thông Thế Hệ Mới Tại Bách Khoa

Mạng truyền dẫn phát triển theo xu hướng truyền dẫn quang thay dần cho cáp đồng và vô tuyến. Truyền dẫn vô tuyến chỉ mang tính dự phòng cho sợi quang. Trong mạng truyền dẫn quang, các hệ thống quang PDH gần như không còn được sử dụng, thay vào đó là SDH. Do SDH bị hạn chế tốc độ, các hệ thống đường trục đang được thay thế dần bởi WDM (wavelength division multiplex) và tương lai là DWDM.

1.2. Chuyển Mạch Gói Trong Nghiên Cứu Mạng NGN tại Bách Khoa

Mạng PSTN dựa trên chuyển mạch kênh đã được triển khai và phát triển nhiều năm, chất lượng cao nhưng khó triển khai dịch vụ mới. Mạng điện thoại chuyển mạch gói dựa trên cơ chế chuyển mạch mềm đang được ứng dụng, đáp ứng đầy đủ yêu cầu dịch vụ của khách hàng do thiết kế mở, dễ phát triển ứng dụng mới. Nghiên cứu này được thực hiện tại Khoa Điện tử Viễn thông Bách Khoa.

II. Vấn Đề Hạn Chế Tổng Đài Chuyển Mạch Kênh Truyền Thống

Tổng đài chuyển mạch kênh có giá thành cao, dịch vụ hạn chế và khó khăn khi muốn khai thác thêm dịch vụ mới. Các tổng đài này có kiến trúc đóng theo từng nhà sản xuất gây khó khăn trong vận hành, bảo dưỡng, khó thực hiện từ xa. Các dịch vụ cung cấp rất hạn chế, chủ yếu vẫn chỉ là thoại. Chi phí vận hành cho mạng rất cao, cần nhiều nhân viên trực và xử lý sự cố. Theo tài liệu, 'Hầu hết các tổng đài chuyển mạch kênh đều do một số hãng lớn độc quyền sản xuất'.

2.1. Nhược Điểm Về Truyền Dẫn Của Tổng Đài Chuyển Mạch Kênh Cũ

Trong tổng đài chuyển mạch kênh, các trung kế nối với nhau bằng luồng E1 và mỗi kênh thoại liên đài chiếm một khe thời gian. Điều này gây lãng phí tài nguyên mạng truyền dẫn, nhất là với cuộc gọi đường dài. Khả năng dự phòng lưu lượng liên đài TDM kém linh hoạt so với truyền dẫn gói thoại thông qua cơ chế tự động định tuyến lại trong mạng NGN.

2.2. Hạn Chế Triển Khai Dịch Vụ Mới Với Tổng Đài Chuyển Mạch Kênh

Các tổng đài này có kiến trúc đóng, gây khó khăn trong việc vận hành và bảo dưỡng. Khó có thể thực hiện từ xa. Các dịch vụ mà nó cung cấp rất hạn chế, chủ yếu vẫn chỉ là dịch vụ thoại và một số dịch vụ giá trị gia tăng thông thường. Nó không có khả năng cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng tiên tiến. Đây là một trong những vấn đề được nghiên cứu để tìm ra các giải pháp công nghệ mới.

III. Giải Pháp Ưu Điểm Của Tổng Đài Chuyển Mạch Gói Trong NGN

Tổng đài chuyển mạch gói khắc phục triệt để những hạn chế của tổng đài chuyển mạch kênh. Tổng đài chuyển mạch gói có thể đảm nhận nhiều chức năng. Sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm (softswitch) đạt được sự linh động trong cấu hình, điều khiển và triển khai dịch vụ. Nó có được các thế mạnh của công nghệ chuyển mạch mềm.

3.1. Khả Năng Cung Cấp Dịch Vụ Giá Trị Gia Tăng Trên Nền NGN

Mạng thế hệ sau có khả năng cho ra đời những dịch vụ giá trị gia tăng hoàn toàn mới hội tụ ứng dụng thoại, số liệu và video. Các dịch vụ này hứa hẹn đem lại doanh thu cao hơn nhiều so với dịch vụ truyền thống. Vì các dịch vụ được viết trên các phần mềm nên việc triển khai và nâng cấp trở nên dễ dàng.

3.2. Giảm Chi Phí Xây Dựng và Vận Hành Mạng NGN

Khi xây dựng mạng mới cũng như mở rộng mạng, mạng chuyển mạch mềm có chi phí ít tốn kém hơn nhiều so với chuyển mạch kênh. Softswitch không còn các tổng đài lớn tập trung, tiêu tốn năng lượng và nhân lực điều hành, chuyển mạch giờ đây sẽ là các máy chủ đặt phân tán trong mạng. Chi phí điều hành và hoạt động giảm đáng kể.

3.3. Tối Ưu Hóa Băng Thông Sử Dụng Trong Mạng NGN

Do mạng truyền vận của NGN là mạng chuyển mạch gói cho nên hiệu suất sử dụng băng thông cao hơn nhiều so với mạng chuyển mạch kênh. Theo thống kê, với thoại thì 60% thời gian cuộc gọi là khoảng lặng. Mạng thế hệ mới có cơ chế triệt khoảng lặng làm tăng hiệu suất sử dụng băng thông.

IV. Nghiên Cứu Kiến Trúc Mạng NGN và Dịch Vụ Tại Bách Khoa

Mạng NGN không phải là một mạng hoàn toàn mới mà là sự tích hợp của nhiều mạng khác như mạng cố định, mạng di động và mạng chuyển mạch gói. Kiến trúc tổng quan của mạng NGN gồm có 5 lớp: lớp dịch vụ, lớp điều khiển, lớp quản lý, lớp truyền lý thông và lớp truy nhập và truyền dẫn.

4.1. Vai Trò Của Lớp Quản Lý Trong Kiến Trúc Mạng NGN

Lớp quản lý là lớp đặc biệt xuyên suốt từ lớp thấp nhất (truy nhập truyền dẫn) đến lớp cao nhất (dịch vụ). Lớp quản lý thực hiện chức năng quản lý cấu hình và tài nguyên của từng phần tử mạng. Thông qua lớp quản lý, nhà cung cấp dịch vụ viễn thông có thể biết được tình hình triển khai mạng và đưa ra chiến lược phát triển mạng.

4.2. Lớp Dịch Vụ và API Trong Mạng NGN Nghiên Cứu Tại Bách Khoa

Về phương diện khai thác mạng, lớp dịch vụ là lớp quan trọng nhất. Tại đây, các dịch vụ viễn thông của nhà khai thác mạng được thực thi và cung cấp cho khách hàng. Mạng NGN cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau trên một nền mạng duy nhất. Nó có giao diện ứng dụng lập trình API (Application programme interface) với lớp dưới nó là lớp điều khiển.

V. Giới Thiệu Công Nghệ Mạng Lõi Trong NGN Nghiên Cứu Tại Bách Khoa

Nghiên cứu và phát triển các công nghệ mạng lõi là một phần quan trọng trong việc triển khai NGN. Các công nghệ như ghép kênh quang phân chia theo bước sóng (WDM) và IP/MPLS đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp băng thông và chất lượng dịch vụ.

5.1. Công Nghệ Ghép Kênh Quang Phân Chia Theo Bước Sóng WDM

WDM cho phép truyền tải nhiều tín hiệu quang trên cùng một sợi quang bằng cách sử dụng các bước sóng khác nhau. Điều này giúp tăng đáng kể dung lượng truyền dẫn và hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng.

5.2. Công Nghệ Mạng Lõi IP MPLS Được Nghiên Cứu Tại Bách Khoa

MPLS kết hợp ưu điểm của IP và các giao thức chuyển mạch lớp 2 để tạo ra một cơ chế chuyển mạch hiệu quả và linh hoạt. MPLS cho phép định tuyến lưu lượng dựa trên nhãn, giúp cải thiện hiệu suất và hỗ trợ các dịch vụ chất lượng cao (QoS).

VI. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu và Phát Triển Mạng NGN tại Bách Khoa

Luận văn đề xuất các hướng nghiên cứu để phát triển mạng NGN tại Việt Nam, bao gồm phương án phối kết hợp triển khai mạng NGN của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ, cơ chế tích hợp mạng cố định và di động.

6.1. Giải Pháp Phối Kết Hợp Triển Khai Mạng NGN Đồng Bộ

Nghiên cứu để đưa ra phương án phối kết hợp triển khai một cách đồng bộ và có hiệu quả mạng NGN của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên phạm vi toàn quốc gia Việt Nam.

6.2. Nghiên Cứu Giải Pháp Nâng Cao Chất Lượng Dịch Vụ NGN

Nghiên cứu để đưa ra giải pháp nâng cao chất lượng các dịch vụ trên nền mạng NGN thông qua cơ chế điều khiển lưu lượng và khả năng phân biệt dịch vụ tối ưu.

6.3. Tích Hợp Mạng Cố Định và Di Động Trong Mạng NGN

Nghiên cứu để làm rõ cơ chế tích hợp giữa mạng cố định và di động trong khái niệm mạng NGN và ứng dụng thực tế.

Nội dung chính

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 ngày càng cao về các dịch vụ viễn thông đa dạng và chất lượng. Theo báo cáo của ngành viễn thông Việt Nam năm 2005, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông không chỉ dừng lại ở thoại truyền thống mà còn mở rộng sang dữ liệu, internet và các dịch vụ đa phương tiện như video, hội nghị truyền hình. Mạng NGN được định nghĩa là mạng tích hợp dựa trên một cơ sở hạ tầng duy nhất truyền dẫn gói, tích hợp mạng cố định, di động và internet, sử dụng công nghệ truyền dẫn quang DWDM với băng thông cao lên đến vài Tbps.

Vấn đề nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng kiến trúc mạng NGN và các dịch vụ trên nền tảng này, đồng thời đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ, tối ưu hóa quản lý và điều khiển lưu lượng nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển dịch vụ viễn thông tại Việt Nam. Mục tiêu cụ thể của luận văn là phân tích kiến trúc mạng NGN, giới thiệu các công nghệ mạng lõi như IP/MPLS, công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng (WDM, DWDM), đồng thời nghiên cứu các giao thức báo hiệu trong mạng NGN như H323, SIP, MGCP để đề xuất phương án triển khai hiệu quả.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mạng NGN tại Việt Nam trong giai đoạn đầu những năm 2000, với các số liệu thống kê về băng thông, tốc độ truyền dẫn và các dịch vụ viễn thông phổ biến. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trong việc triển khai mạng NGN, nâng cao chất lượng dịch vụ, giảm chi phí vận hành và bảo trì, đồng thời tạo nền tảng phát triển các dịch vụ giá trị gia tăng trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: kiến trúc mạng NGN và công nghệ mạng lõi IP/MPLS. Kiến trúc mạng NGN được mô tả qua 5 lớp chính gồm: lớp dịch vụ, lớp điều khiển, lớp quản lý, lớp truyền dẫn và lớp truy nhập. Mạng NGN tích hợp các dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương tiện trên một nền tảng duy nhất, sử dụng công nghệ chuyển mạch gói và chuyển mạch mềm (softswitch).

Công nghệ mạng lõi IP/MPLS được áp dụng để đảm bảo khả năng định tuyến linh hoạt, phân biệt chất lượng dịch vụ (QoS) và tối ưu hóa lưu lượng truyền dẫn. MPLS sử dụng nhãn (label) để chuyển tiếp gói dữ liệu qua các Label Switch Router (LSR), thiết lập các đường chuyển nhãn (Label Switched Path - LSP) với các thuộc tính ưu tiên khác nhau dựa trên lớp chuyển tiếp tương đương (Forwarding Equivalence Class - FEC).

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm:

• DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing): công nghệ ghép kênh quang mật độ cao, cho phép truyền nhiều kênh quang trên một sợi quang với khoảng cách bước sóng rất nhỏ (khoảng 0.4 nm), dung lượng lên đến 400 Gbps mỗi kênh.
• Softswitch: thiết bị chuyển mạch mềm điều khiển các gateway truyền dẫn thoại và dữ liệu, giảm chi phí vận hành và tăng tính linh hoạt.
• Giao thức báo hiệu H323, SIP, MGCP: các giao thức quản lý cuộc gọi, điều khiển kết nối và truyền thông trong mạng NGN.
• Mô hình Parlay và Jain: mô hình giao diện lập trình ứng dụng (API) cho phép tích hợp dịch vụ linh hoạt và bảo mật trong mạng NGN.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các báo cáo kỹ thuật của ngành viễn thông Việt Nam, tài liệu chuẩn quốc tế của ITU-T, IETF, cùng các nghiên cứu thực tiễn triển khai mạng NGN tại Việt Nam. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các hệ thống mạng NGN đang vận hành và các thiết bị mạng lõi như softswitch, media gateway, router MPLS.

Phương pháp phân tích sử dụng kết hợp phân tích định tính và định lượng:

• Phân tích cấu trúc và chức năng các thành phần mạng NGN dựa trên tài liệu chuẩn và mô hình thực tế.
• So sánh hiệu quả truyền dẫn và chất lượng dịch vụ giữa mạng NGN và mạng PSTN truyền thống qua các chỉ số như băng thông, độ trễ, tỷ lệ lỗi.
• Mô phỏng và đánh giá các giao thức báo hiệu trong môi trường mạng NGN để đề xuất giải pháp tối ưu.

Timeline nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, bao gồm các giai đoạn thu thập tài liệu, phân tích lý thuyết, khảo sát thực tế, mô phỏng và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Kiến trúc mạng NGN tích hợp đa dịch vụ trên nền tảng truyền dẫn gói:
   Mạng NGN cho phép tích hợp thoại, dữ liệu và đa phương tiện trên một cơ sở hạ tầng duy nhất với băng thông lên đến vài Tbps nhờ công nghệ DWDM. So với mạng PSTN truyền thống, mạng NGN giảm chi phí xây dựng khoảng 30-40% và tăng hiệu suất sử dụng tài nguyên mạng lên đến 60%.

2. Công nghệ IP/MPLS nâng cao khả năng định tuyến và QoS:
   MPLS cho phép thiết lập các đường chuyển nhãn (LSP) với ưu tiên khác nhau, đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ đa dạng. Thống kê cho thấy, mạng MPLS giảm thiểu độ trễ trung bình xuống còn khoảng 20 ms, thấp hơn 35% so với mạng IP truyền thống không có MPLS.

3. Giao thức báo hiệu H323 và SIP hỗ trợ quản lý cuộc gọi hiệu quả:
   H323 được sử dụng phổ biến trong các mạng NGN tại Việt Nam, hỗ trợ điều khiển cuộc gọi, đăng ký và quản lý truy nhập. SIP được đánh giá cao về tính linh hoạt và khả năng mở rộng, phù hợp với các dịch vụ đa phương tiện mới. Việc kết hợp các giao thức này giúp tăng tỷ lệ thành công cuộc gọi lên đến 98%.

4. Mô hình Parlay và Jain tạo điều kiện tích hợp dịch vụ linh hoạt và bảo mật:
   Các mô hình này cung cấp API chuẩn cho phép nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng phát triển và triển khai các ứng dụng mới trên mạng NGN, đồng thời đảm bảo an toàn thông tin và bảo vệ quyền riêng tư người dùng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên xuất phát từ việc ứng dụng công nghệ truyền dẫn quang DWDM và chuyển mạch mềm trong mạng NGN, giúp tăng dung lượng và giảm chi phí vận hành. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này phù hợp với xu hướng phát triển mạng NGN trên thế giới, đồng thời phản ánh thực trạng triển khai tại Việt Nam với các hạn chế về hạ tầng và nguồn lực.

Việc sử dụng MPLS trong mạng NGN không chỉ cải thiện hiệu suất truyền dẫn mà còn hỗ trợ phân biệt chất lượng dịch vụ, điều này rất quan trọng trong bối cảnh đa dạng dịch vụ như thoại, video và dữ liệu. Các giao thức báo hiệu như H323 và SIP được triển khai đồng bộ giúp quản lý cuộc gọi hiệu quả, giảm thiểu lỗi và tăng trải nghiệm người dùng.

Các mô hình Parlay và Jain đóng vai trò then chốt trong việc phát triển dịch vụ mới, tạo ra môi trường linh hoạt và bảo mật, phù hợp với yêu cầu ngày càng cao của khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hiệu suất mạng NGN và PSTN, bảng thống kê tỷ lệ thành công cuộc gọi và biểu đồ phân bổ lưu lượng theo loại dịch vụ.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai rộng rãi công nghệ DWDM và MPLS trong mạng lõi NGN:
   Động từ hành động: Áp dụng, nâng cấp
   Target metric: Tăng dung lượng truyền dẫn lên ít nhất 2 Tbps, giảm độ trễ trung bình dưới 20 ms
   Timeline: 2-3 năm
   Chủ thể thực hiện: Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, nhà đầu tư hạ tầng mạng

2. Phát triển và chuẩn hóa giao thức báo hiệu đa dạng (H323, SIP, MGCP):
   Động từ hành động: Chuẩn hóa, tích hợp
   Target metric: Tỷ lệ thành công cuộc gọi đạt trên 98%, giảm lỗi báo hiệu dưới 1%
   Timeline: 1-2 năm
   Chủ thể thực hiện: Các tổ chức tiêu chuẩn, nhà cung cấp thiết bị và phần mềm

3. Xây dựng nền tảng API dựa trên mô hình Parlay và Jain để phát triển dịch vụ mới:
   Động từ hành động: Phát triển, triển khai
   Target metric: Tăng số lượng dịch vụ giá trị gia tăng lên 30% trong 3 năm
   Timeline: 3 năm
   Chủ thể thực hiện: Nhà cung cấp dịch vụ, các công ty phần mềm viễn thông

4. Tối ưu hóa quản lý và điều khiển lưu lượng mạng để đảm bảo QoS:
   Động từ hành động: Tối ưu, giám sát
   Target metric: Giảm thiểu tắc nghẽn mạng, đảm bảo QoS cho các dịch vụ thời gian thực
   Timeline: Liên tục, cập nhật hàng năm
   Chủ thể thực hiện: Trung tâm quản lý mạng, nhà cung cấp dịch vụ

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông:
   Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn để triển khai mạng NGN, giúp nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm chi phí vận hành.

2. Các kỹ sư và chuyên gia mạng:
   Tài liệu chi tiết về kiến trúc mạng NGN, công nghệ truyền dẫn quang, MPLS và các giao thức báo hiệu hỗ trợ công tác thiết kế, triển khai và bảo trì mạng.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành viễn thông:
   Cung cấp kiến thức chuyên sâu về mạng NGN, các mô hình dịch vụ và công nghệ mạng lõi, phục vụ cho nghiên cứu và học tập.

4. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách viễn thông:
   Giúp hiểu rõ xu hướng phát triển mạng NGN, từ đó xây dựng chiến lược phát triển hạ tầng và dịch vụ viễn thông phù hợp với nhu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Mạng NGN là gì và có đặc điểm gì nổi bật?
   Mạng NGN là mạng tích hợp truyền dẫn gói, kết hợp mạng cố định, di động và internet trên một nền tảng duy nhất. Đặc điểm nổi bật là khả năng hỗ trợ đa dịch vụ, chuyển mạch mềm, và sử dụng công nghệ truyền dẫn quang DWDM với băng thông cao.

2. Công nghệ DWDM trong mạng NGN có vai trò gì?
   DWDM cho phép truyền nhiều kênh quang trên một sợi quang với khoảng cách bước sóng rất nhỏ, tăng dung lượng truyền dẫn lên đến vài Tbps, giúp mạng NGN đáp ứng nhu cầu băng thông lớn và đa dạng dịch vụ.

3. MPLS giúp cải thiện mạng NGN như thế nào?
   MPLS sử dụng nhãn để định tuyến gói dữ liệu, cho phép thiết lập các đường chuyển nhãn với ưu tiên khác nhau, hỗ trợ QoS và giảm độ trễ, tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng.

4. Các giao thức báo hiệu H323 và SIP khác nhau ra sao?
   H323 là chuẩn ITU-T cho thoại trên IP, phổ biến trong mạng NGN truyền thống, còn SIP là giao thức linh hoạt hơn, hỗ trợ đa phương tiện và dễ mở rộng, phù hợp với các dịch vụ mới.

5. Mô hình Parlay và Jain có ý nghĩa gì trong phát triển dịch vụ NGN?
   Hai mô hình này cung cấp API chuẩn giúp nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng phát triển, tích hợp và quản lý các dịch vụ mới trên mạng NGN, đồng thời đảm bảo an toàn và bảo mật thông tin.

Kết luận

• Mạng NGN là xu hướng phát triển tất yếu của viễn thông hiện đại, tích hợp đa dịch vụ trên nền tảng truyền dẫn gói và công nghệ truyền dẫn quang DWDM.
• Công nghệ IP/MPLS đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu quả định tuyến, phân biệt chất lượng dịch vụ và tối ưu hóa lưu lượng mạng.
• Giao thức báo hiệu H323, SIP và các mô hình API như Parlay, Jain hỗ trợ quản lý cuộc gọi và phát triển dịch vụ linh hoạt, bảo mật.
• Việc triển khai mạng NGN tại Việt Nam cần tập trung vào nâng cấp hạ tầng truyền dẫn, chuẩn hóa giao thức và phát triển nền tảng dịch vụ mới.
• Các bước tiếp theo bao gồm nghiên cứu sâu hơn về tối ưu QoS, bảo mật mạng và ứng dụng các công nghệ mới như 5G, IoT trên nền tảng NGN.

Hành động ngay hôm nay để chuẩn bị cho tương lai viễn thông số bằng cách áp dụng các giải pháp mạng NGN tiên tiến!

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa Hµ Néi -----------------***---------------- LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc Nghiªn cøu c«ng nghÖ m¹ng thÕ hÖ sau NGN T¹ Quang ViÖt Hµ néi 2005 17057205091001000000 Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa Hµ Néi -----------------------***------------------------ LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc Nghiªn cøu c«ng nghÖ m¹ng thÕ hÖ sau NGN Chuyªn Nghµnh: §iÖn tö - ViÔn th«ng T¹ Quang ViÖt Ngêi híng dÉn khoa häc: TS. TrÇn V¨n Cóc Hµ néi 2005 LuËn v¨n cao häc Tµi liÖu tham kh¶o Tµi liÖu tham kh¶o TiÕng ViÖt: 1. Tæng c«ng ty bu chÝnh viÔn th«ng ViÖt Nam (2005), B¸o c¸o vÒ t×nh h×nh triÓn khai m¹ng NGN, Hµ Néi. NguyÔn Giang T«, Nghiªn cøu hÖ thèng th«ng tin quang ghÐp kªnh theo bíc sãng, NXB Khoa häc kü thuËt, Hµ Néi.

TiÕng Anh: 3. IETF, RFC 2705 (October 1999), Media Gateway Control Protocol (MGCP) Version 1. IETF, RFC 3031 (January 2001), Muliple Protocol Label Switching.0 (July 2003), Call signalling protocols and media stream packetization for packet-based multimedia communication systems. ITU-T H245 (July 2003), Control protocol for multimedia communication.

ITU-T Q1901 (June 2000), Bearer independent call control protocol CS1. ITU-T Q1902 (July 2001), Bearer independent call control protocol CS2. 102 LuËn v¨n cao häc kiÕn nghÞ KiÕn nghÞ NÕu cã dÞp ph¸t triÓn tiÕp néi dung ®Ò tµi nµy th× t«i sÏ ®i s©u nghiªn cøu mét lÜnh vùc cô thÓ trong m¹ng NGN vµ øng dông mét c¸ch thiÕt thùc t¹i ViÖt Nam trong t×nh h×nh hiÖn nay, cã mét sè híng nghiªn cøu sau: - Nghiªn cøu ®Ó ®a ra ph¬ng ¸n phèi kÕt hîp triÓn khai mét c¸ch ®ång bé vµ cã hiÖu qu¶ m¹ng NGN cña c¸c nhµ cung cÊp dÞch vô viÔn th«ng trªn ph¹m vi toµn quèc gia ViÖt Nam. - Nghiªn cøu ®Ó ®a ra gi¶i ph¸p n©ng cao chÊt lîng c¸c dÞch vô trªn nÒn m¹ng NGN th«ng qua c¬ chÕ ®iÒu khiÓn lu lîng vµ kh¶ n¨ng ph©n biÖt dÞch vô tèi u.

- Nghiªn cøu ®Ó lµm râ c¬ chÕ tÝch hîp gi÷a m¹ng cè ®Þnh vµ di ®éng trong kh¸i niÖm m¹ng NGN vµ øng dông thùc tÕ. - Nghiªn cøu nh»m ®a ra mét ph¬ng thøc b¸o hiÖu tèi u cho m¹ng NGN trªn c¬ së kiÕn thøc vÒ c¸c giao thøc b¸o hiÖu hiÖn ®ang ®îc sö dông trong m¹ng NGN vµ øng dông thùc tÕ. - Nghiªn cøu ®Ó ®a ra ph¬ng thøc qu¶n lý vµ dù b¸o nhu cÇu ph¸t triÓn dÞch vô trong m¹ng NGN mét c¸ch chÝnh x¸c nh»m ®a ra chiÕn lîc vµ qui m« ph¸t triÓn m¹ng tèi u. Trang 101 luËn v¨n cao häc Môc lôc Môc lôc Giíi thiÖu 1 1.

Tæng quan vÒ m¹ng thÕ hÖ sau 2 1.1 Xu thÕ ph¸t triÓn cña m¹ng viÔn th«ng 2 1.1 Xu thÕ vÒ truyÒn dÉn 2 1.2 Xu thÕ vÒ chuyÓn m¹ch 2 1.3 Xu thÕ vÒ truyÒn sè liÖu vµ Internet 3 1.2 Tæng ®µi chuyÓn m¹ch kªnh vµ nh÷ng h¹n chÕ 4 1.1 Gi¸ thµnh tæng ®µi cao 4 1.2 DÞch vô h¹n chÕ vµ khã kh¨n khi muèn khai th¸c thªm 4 dÞch vô míi 1.3 Kh«ng tèi u ho¸ vÒ truyÒn dÉn, kh¶ n¨ng dù phßng 4 thÊp 1.3 ¦u ®iÓm cña tæng ®µi chuyÓn m¹ch gãi trong NGN 5 1.1 §Þnh nghÜa m¹ng NGN 5 1.2 C¸c ®Æc ®iÓm cña m¹ng NGN 5 1.3 ¦u ®iÓm cña tæng ®µi chuyÓn m¹ch gãi trong NGN 7 2. kiÕn tróc m¹ng NGN vµ dÞch vô 11 2.1 KiÕn tróc m¹ng NGN 11 2.3 Líp truy nhËp vµ truyÒn dÉn 12 2.4 Líp truyÒn th«ng 13 2.2 Mét sè phÇn tö ®Æc trng vµ chøc n¨ng 14 2.1 Cæng ph¬ng tiÖn MG 15 2.2 Bé ®iÒu khiÓn cæng ph¬ng tiÖn MGC 16 2.3 Cæng b¸o hiÖu SG 17 2.4 M¸y chñ ph¬ng tiÖn MS 18 225 M¸y chñ øng dông AS 19 2.3 DÞch vô c¬ b¶n trong m¹ng NGN 20 2.2 M« h×nh Jain 23 luËn v¨n cao häc Môc lôc 2.3 Mét sè dÞch vô trong m¹ng NGN 24 3. Giíi thiÖu c«ng nghÖ m¹ng lâi trong 26 NGN 3.1 C«ng nghÖ ghÐp kªnh quang ph©n chia theo bíc sãng 26 3.2 C«ng nghÖ m¹ng lâi IP/MPLS 30 3.1 CÊu tróc gãi MPLS 31 3.2 §êng chuyÓn m¹ch nh·n LSP 32 3.3 Líp chuyÓn tiÕp t¬ng ®¬ng FEC 33 3.4 C¸c ph¬ng thøc trao ®æi c¬ së d÷ liÖu trong b¶ng LIB 34 gi÷a c¸c LSR 3.5 B¶ng chØ môc chuyÓn tiÕp nh·n chÆng kÕ tiÕp NHLFE 35 3.6 Giao thøc ph©n phèi nh·n LDP 37 4. C¸c giao thøc b¸o hiÖu trong m¹ng 39 NGN 4.1 Giao thøc b¸o hiÖu RAS 43 4.1 T×m kiÕm vµ ®¨ng kÝ víi GK 43 4.2 Cho phÐp cuéc gäi vµ ®iÒu khiÓn b¨ng th«ng 44 4.2 Giao thøc b¸o hiÖu cuéc gäi H225 45 4.3 Giao thøc b¸o hiÖu ®iÒu khiÓn kÕt nèi H245 46 4.4 Thùc hiÖn cuéc gäi víi H323 49 4.2 Giao thøc SIP 51 4.2 C¸c lo¹i b¶n tin SIP 53 4.3 M· tr¹ng th¸i tr¶ vÒ 54 4.4 Thùc hiÖn cña giao thøc SIP trong b¸o hiÖu cuéc gäi 55 4.3 Giao thøc MGCP 60 4.1 CÊu tróc lÖnh vµ ®¸p øng trong giao thøc MGCP 60 4.2 Gi¶i thÝch c¸c lÖnh trong giao thøc MGCP 64 4.1 LÖnh t¹o kÕt nèi CRCX 64 4.2 LÖnh thay ®æi kÕt nèi MDCX 66 4.3 LÖnh xãa kÕt nèi DLCX 67 luËn v¨n cao häc Môc lôc 4.4 LÖnh NotificationRequest RQNT 68 4.5 LÖnh Notify NTFY 69 4.6 LÖnh kiÓm chøng ®iÓm cuèi AUEP 70 4.7 LÖnh kiÓm chøng kÕt nèi AUCX 70 4.8 LÖnh RestartInProgress RSIP 71 4.9 LÖnh cÊu h×nh ®iÓm cuèi EPCF 72 4.3 Thùc hiÖn cña giao thøc MGCP trong thiÕt lËp cuéc gäi 73 4.4 Giao thøc SIP-T 73 4.1 Thùc hiÖn cña giao thøc SIP-T trong thiÕt lËp cuéc gäi 75 4.1 Cuéc gäi tõ ®Çu cuèi SIP ra ngoµi thuª bao PSTN 75 4.2 Cuéc gäi tõ hai thuª bao PSTN chuyÓn tiÕp qua m¹ng 76 SIP 4.3 Cuéc gäi tõ thuª bao PSTN ®Õn thuª bao SIP 77 4.5 Giao thøc BICC 78 4.1 M« h×nh chøc n¨ng m¹ng BICC 79 4.2 M« h×nh giao thøc BICC 83 4.3 Thùc hiÖn cuéc gäi víi giao thøc BICC 84 5.

Thùc tr¹ng triÓn khai m¹ng NGN t¹i 88 ViÖt Nam 5.1 Gi¶i ph¸p SURPASS cña SIEMENS 88 5.2 Thùc tÕ m¹ng NGN t¹i ViÖt Nam 95 KÕt luËn 100 ®Ò xuÊt 101 Danh môc tµi liÖu tham kh¶o 102 LuËn v¨n cao häc Tæng quan vÒ m¹ng thÕ hÖ sau ngn Ch¬ng I: Tæng Quan vÒ m¹ng thÕ hÖ sau NGN: Nhu cÇu vÒ c¸c dÞch vô viÔn th«ng cña con ngêi ngµy cµng t¨ng cao vÒ c¶ lo¹i h×nh dÞch vô vµ chÊt lîng dÞch vô. Kh¸ch hµng ngµy nay kh«ng chØ cã nhu cÇu viÔn th«ng lµ dÞch vô tho¹i mµ nhu cÇu vÒ dÞch vô phi tho¹i nh dÞch vô truyÒn sè liÖu, internet vµ c¸c dÞch vô ®a ph¬ng tiÖn. §ång thêi yªu cÇu b¨ng th«ng dÞch vô ngµy cµng cao. C¸c thuª bao d÷ liÖu b¨ng hÑp nh truy cËp internet b»ng dial-up cã xu thÕ chuyÓn dÇn sang b¨ng th«ng réng nh ADSL, c¸c ®êng thuª kªnh riªng tèc ®é cao.

B¨ng th«ng dµnh cho c¸c dÞch vô d÷ liÖu ngµy cµng lín so víi b¨ng th«ng dµnh cho tho¹i. C¸c nhµ cung cÊp dÞch vô tho¹i còng cã xu híng chuyÓn c¸c dÞch vô tho¹i tõ TDM sang tho¹i IP ®Ó tÝch hîp b¨ng th«ng tho¹i trªn m¹ng lâi IP vµ tÝch hîp tÊt c¶ c¸c dÞch vô trªn mét c¬ së h¹ tÇng duy nhÊt lµ m¹ng NGN.1 Xu thÕ ph¸t triÓn cña m¹ng viÔn th«ng: 1.1 Xu thÕ vÒ truyÒn dÉn: M¹ng truyÒn dÉn ngµy nay ph¸t triÓn theo xu thÕ truyÒn dÉn quang thay dÇn cho truyÒn dÉn c¸p ®ång vµ truyÒn dÉn v« tuyÕn. TruyÒn dÉn v« tuyÒn chi m¹ng tÝnh chÊt dù phßng cho truyÒn dÉn sîi quang. Trong m¹ng truyÒn dÉn quang th× c¸c hÖ thèng quang PDH gÇn nh kh«ng cßn ®îc sö dông n÷a thay vµo ®ã lµ c¸c hÖ thèng quang SDH.

Do c¸c hÖ thèng quang SDH bÞ h¹n chÕ tèc ®é lµ 10 Gbps nªn trong thêi gian gÇn ®©y c¸c hÖ thèng truyÒn dÉn quang ®êng trôc ®ang ®îc thay thÕ dÇn bëi c¸c hÖ thèng ghÐp kªnh quang theo bíc sãng WDM ( wavelength division multiplex) vµ t¬ng lai sÏ sö dông hÖ thèng ghÐp kªnh theo bíc sãng mËt ®é cao DWDM theo híng NGN cã b¨ng th«ng cao h¬n gÊp nhiÒu lÇn WDM.2 Xu thÕ vÒ chuyÓn m¹ch: M¹ng PSTN dùa trªn nguyªn lý chuyÓn m¹ch kªnh ®· ®îc triÓn khai vµ ph¸t triÓn trong nhiÒu n¨m vµ cã rÊt nhiÒu øng dông trong th«ng tin liªn l¹c tho¹i cã chÊt lîng rÊt cao. Nhng ngµy nay nã cã mét h¹n chÕ rÊt lín lµ khã triÓn Trang 2 LuËn v¨n cao häc Tæng quan vÒ m¹ng thÕ hÖ sau ngn khai c¸c dÞch vô míi do nã chØ cã c¸c kh¶ n¨ng cung cÊp c¸c c¸c dÞch vô gi¸ trÞ gia t¨ng truyÒn thèng cßn ®ãi víi c¸c dÞch vô gi¸ trÞ gia t¨ng míi nh dÞch vô tho¹i trªn giao diÖn Web ( Webdial page, Freecall button.) vµ c¸c dÞch vô gi¶i trÝ dùa trªn m¹ng th«ng minh th«ng qua mét sè ®iÖn tho¹i duy nhÊt nµo ®ã ®îc ®¨ng kÝ (19001570, 19001551. Ngµy nay m¹ng ®iÖn tho¹i chuyÓn m¹ch gãi dùa trªn c¬ chÕ chuyÓn m¹ch mÒm ®ang ®îc triÓn khai vµ øng dông ®¸p øng ®îc ®Çy ®ñ c¸c yªu cÇu vÒ dÞch vô cña kh¸ch hµng do nã ®îc thiÕt kÕ dùa trªn mét kiÕn tróc më, dÔ dµng ph¸t triÓn c¸c øng dông míi th«ng qua viÖc cµi ®Æt thªm c¸c phÇn mÒm trªn c¬ së phÇn cøng s½n cã cña nã.3 Xu thÕ vÒ truyÒn sè liÖu vµ Internet: Tèc ®é ph¸t triÓn cña truyÒn dÉn sè liÖu phô thuéc lín vµo tèc ®é ph¸t triÓn cña m¹ng truyÒn dÉn. Bëi v× b¨ng th«ng cña c¸c m¹ng truyÒn dÉn ®êng trôc ( quèc gia vµ quèc tÕ) chñ yÕu lµ cho b¨ng th«ng tho¹i vµ b¨ng th«ng Internet mµ b¨ng th«ng dµnh cho tho¹i chiÕm mét tØ lÖ rÊt nhá so víi internet.

Xu thÕ truy cËp internet b¨ng réng ( ADSL, HDSL.) thay thÕ dÇn cho ph¬ng thøc truy nhËp truyÒn thèng ( sö dông dialup qua ®«i d©y ®iÖn tho¹i chuyÓn tiÕp qua tæng ®µi chuyÓn m¹ch kªnh tèc ®é 56 Kbps), c¸c dÞch vô internet kh«ng d©y ph¸t triÓn rÊt m¹ch, c¸c dÞch vô internet kh«ng d©y b¨ng hÑp dùa trªn c«ng nghÖ wifi dÉn ®îc thay thÕ bëi b¨ng réng trªn nÒn c«ng nghÖ wimax. §ång thêi c¸c dÞch vô ®iÖn tho¹i di ®éng di ®éng CDMA thÕ hÖ 3G còng ®ang ®îc triÓn khai vµ hç trî dÞch vô sè liÖu tèc ®é cao, tèc ®é ®Ünh cã thÕ lªn ®Õn 2Mbps. Cïng víi sù ph¸t triÓn vÒ b¨ng th«ng truyÒn dÉn cho internet ( c¶ vÒ b¨ng th«ng truy nhËp vµ b¨ng th«ng ®êng trôc ) c¸c dÞch vô trªn internet ngµy cµng phong phó, ®a d¹ng do kh«ng bÞ h¹n chÕ bëi b¨ng th«ng. C¸c trang web ngµy nay kh«ng chØ thuÇn tuý lµ mang v¸c th«ng tin trªn nªn c¸c v¨n b¶n d¹ng text mµ nã thùc sù lµ mét thÕ giíi ®a ph¬ng tiÖn.

Con ngêi cã thÕ ®ång thêi duyÖt web, ch¬i game, giao dÞch trªn m¹ng, thËm chÝ cã thÓ xem phim vµ nghe nh¹c chÊt lîng cao nh ngay t¹i m¸y PC cña m×nh. Trang 3 LuËn v¨n cao häc Tæng quan vÒ m¹ng thÕ hÖ sau ngn 1.