I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Mạng Viễn Thông Hiện Đại NGN
Mạng viễn thông hiện tại, dựa trên công nghệ TDM và hệ thống báo hiệu số 7, vẫn cung cấp tốt các dịch vụ viễn thông thông thường như thoại và fax. Tuy nhiên, nhu cầu của khách hàng ngày càng tăng, làm bộc lộ những hạn chế không thể khắc phục. Thị trường viễn thông đang trong cuộc cạnh tranh khốc liệt do xóa bỏ độc quyền nhà nước. Các nhà cung cấp dịch vụ chịu áp lực giảm giá thành và tăng chất lượng dịch vụ. Sự xuất hiện của Internet và sự phát triển bùng nổ của nó dẫn đến những thay đổi đột biến về cơ sở mạng, buộc các nhà cung cấp dịch vụ phải xây dựng mạng lưới có tính đột phá nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Cần khắc phục những hạn chế của mạng hiện tại, như tính cứng nhắc trong phân bổ băng thông và khó khăn trong việc hợp nhất mạng.
1.1. Nhược Điểm Của Mạng Viễn Thông Truyền Thống PSTN
Mạng PSTN, dựa trên công nghệ TDM, phân chia đường truyền thành các khung cố định 125µs, mỗi khung chia thành các khe thời gian (Timeslot). Kênh cơ sở tương đương 64 kbit/s, gây bất lợi cho dịch vụ băng thông thấp hoặc thay đổi. Cuộc gọi TDM phân bổ băng thông cố định (N x 64 kbit/s), chiếm dụng khe thời gian cố định, gây lãng phí băng thông. Chuyển mạch gói quản lý băng thông mềm dẻo theo nhu cầu dịch vụ, tiết kiệm băng thông. Theo tài liệu gốc, 'Mạng PSTN dựa trên công nghệ TDM trong đó đường truyền được phân chia thành các khe thời gian (Timeslot).'
1.2. Khó Khăn Trong Hợp Nhất Mạng Viễn Thông Hiện Tại
Mạng hiện nay cung cấp các dịch vụ viễn thông khác nhau như thoại, dữ liệu, video trên các mạng tách biệt. Mỗi mạng yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Đặc biệt, mỗi mạng chỉ truyền được các dịch vụ độc lập riêng. Nỗ lực tổ hợp tất cả các mạng này thành một mạng duy nhất được thực hiện từ những năm 80 với mô hình mạng ISDN băng hẹp vẫn dựa trên nền công nghệ TDM, xong cũng gặp phải một số khó khăn như tốc độ thấp, thiết bị mạng cồng kềnh, phức tạp. Ý tưởng mạng ISDN băng rộng dựa trên nền công nghệ ATM được đưa ra có vẻ như quá đắt đỏ đối với người tiêu dùng. Vả lại ATM cũng không linh hoạt khi hoạt động ở tốc độ thấp.
II. Nghiên Cứu Kiến Trúc Mạng Viễn Thông Thế Hệ Mới NGN
Mạng viễn thông thế hệ mới (NGN) có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn: Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau); Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ); Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng); Mạng nhiều lớp (mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM). Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và cung các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN nhưng vẫn chưa có một khái niệm cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN.
2.1. Định Nghĩa Về Mạng Viễn Thông Thế Hệ Mới NGN
Mạng thông tin thế hệ mới (NGN) ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động. Như vậy, có thể xem mạng thông tin thế hệ mới ở giai đoạn quá độ là sự tích hợp mạng thoại PSTN, chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói, dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ gánh nặng của PSTN.
2.2. Đặc Điểm Nổi Bật Của Mạng NGN Hiện Đại
NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. Vấn đề chủ đạo ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này. Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện, phần lớn trong đó là không được trù liệu khi xây dựng các hệ thống mạng hiện nay.
III. Phương Pháp Nghiên Cứu Thiết Kế Mạng Truyền Dẫn Trục
Việc thiết kế mạng truyền dẫn trục đòi hỏi phương pháp luận rõ ràng và kết quả tính toán lưu lượng chính xác để xác định kích cỡ mạng lõi. Theo tài liệu, VNPTP đã xác định 5 vùng lưu lượng: Miền Bắc, Hà Nội, Miền Trung, Thành phố Hồ Chí Minh và Miền Nam. Để thực hiện truyền tải lưu lượng giữa 5 vùng lưu lượng cần thiết lập mạng lõi bao gồm các tổng đài lõi MPLS hoặc ATM/IP kết nối với thiết bị truyền dẫn đường trục để tạo ra mạng truyền tải đảm bảo về mặt kỹ thuật công nghệ và đạt hiệu quả kinh tế cao. Nội dung chính của luận văn tốt nghiệp sẽ đưa ra phương pháp luận và kết quả tính toán lưu lượng để xác định kích cỡ mạng lõi của VNPT năm 2010.
3.1. Dự Báo Nhu Cầu Dịch Vụ Viễn Thông
Việc dự báo nhu cầu dịch vụ viễn thông là bước quan trọng để thiết kế mạng truyền dẫn trục. Cần dự báo nhu cầu dịch vụ thoại, phi thoại và Internet. Phương pháp dự báo đã được áp dụng cho mạng viễn thông Việt Nam. Theo tài liệu gốc, 'Để thực hiện truyền tải lưu lượng giữa 5 vùng lưu lượng cần thiết lập mạng lõi bao gồm các tổng đài lõi MPLS hoặc ATM/IP kết nối với thiết bị truyền dẫn đường trục để tạo ra mạng truyền tải đảm bảo về mặt kỹ thuật công nghệ và đạt hiệu quả kinh tế cao.'
3.2. Tính Toán Thiết Kế Mạng Đường Trục
Tính toán thiết kế mạng đường trục bao gồm việc xác định cấu hình mạng NGN và định cỡ mạng lõi. Cần định cỡ đường truyền dẫn và các nút chuyển mạch lõi. Sau khi đã định cỡ mạng truyền dẫn đường trục, kích cỡ các nút chuyển mạch lõi cũng đã được xác định tương ứng. Nhiệm vụ chính của đề tài là Thiết lập mạng lõi NGN cho mạng Viễn thông Việt Nam được tập trung vào định cỡ mạng đường trục năm 2010.
IV. Ứng Dụng Nghiên Cứu Thiết Kế Mạng 5G và 6G Tương Lai
Nghiên cứu thiết kế mạng viễn thông hiện đại không chỉ dừng lại ở các công nghệ hiện tại mà còn hướng tới tương lai với các công nghệ như 5G và 6G. Các công nghệ này đòi hỏi kiến trúc mạng linh hoạt, khả năng mở rộng cao và khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa dạng với chất lượng dịch vụ (QoS) đảm bảo. Việc ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thiết kế mạng 5G và 6G sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng, giảm chi phí và nâng cao trải nghiệm người dùng (QoE).
4.1. Tối Ưu Hóa Mạng Viễn Thông Với Công Nghệ SDN và NFV
Công nghệ SDN (Software-Defined Networking) và NFV (Network Functions Virtualization) đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa mạng viễn thông. SDN cho phép điều khiển mạng một cách linh hoạt thông qua phần mềm, trong khi NFV cho phép ảo hóa các chức năng mạng, giúp giảm chi phí và tăng tính linh hoạt. Việc kết hợp SDN và NFV sẽ giúp xây dựng mạng viễn thông thông minh, tự động và dễ dàng quản lý.
4.2. Bảo Mật Mạng Viễn Thông Trong Môi Trường IoT
Với sự phát triển của IoT (Internet of Things), an ninh mạng viễn thông trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Cần có các giải pháp bảo mật mạnh mẽ để bảo vệ mạng viễn thông khỏi các cuộc tấn công mạng và đảm bảo an toàn cho dữ liệu của người dùng. Các giải pháp bảo mật cần được thiết kế để đối phó với các mối đe dọa mới nhất và phải có khả năng thích ứng với sự thay đổi của môi trường mạng.
V. Kết Luận và Xu Hướng Phát Triển Mạng Viễn Thông Bền Vững
Nghiên cứu thiết kế mạng viễn thông hiện đại là một lĩnh vực quan trọng và không ngừng phát triển. Các xu hướng phát triển mạng viễn thông trong tương lai bao gồm: Mạng viễn thông thông minh, mạng viễn thông xanh và mạng viễn thông bền vững. Việc tập trung vào các xu hướng này sẽ giúp xây dựng mạng viễn thông hiệu quả, thân thiện với môi trường và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của xã hội.
5.1. Điện Toán Đám Mây và Trí Tuệ Nhân Tạo Trong Viễn Thông
Điện toán đám mây và trí tuệ nhân tạo (AI) đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực viễn thông. Điện toán đám mây cung cấp cơ sở hạ tầng linh hoạt và khả năng mở rộng cao, trong khi AI giúp tự động hóa các tác vụ quản lý mạng và tối ưu hóa hiệu suất mạng. Việc kết hợp điện toán đám mây và AI sẽ giúp xây dựng mạng viễn thông thông minh và tự động.
5.2. Nghiên Cứu Khoa Học và Đào Tạo Kỹ Sư Mạng Viễn Thông
Để đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành viễn thông, cần tăng cường nghiên cứu khoa học và đào tạo kỹ sư mạng viễn thông. Các trường đại học và viện nghiên cứu cần tập trung vào các lĩnh vực nghiên cứu mới như 5G, 6G, IoT, SDN, NFV và AI. Đồng thời, cần đào tạo kỹ sư mạng viễn thông có kiến thức chuyên môn sâu rộng và kỹ năng thực hành tốt để đáp ứng yêu cầu của thị trường lao động.
