Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin, mạng thế hệ mới (NGN) đã trở thành xu hướng tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu hội tụ dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương tiện trên một nền tảng duy nhất. Theo báo cáo của ngành, lưu lượng thoại qua mạng cố định và di động của VNPT dự kiến tăng trưởng liên tục trong giai đoạn 2007-2017, đòi hỏi hệ thống mạng báo hiệu phải được nâng cấp để đảm bảo chất lượng dịch vụ và hiệu quả vận hành. Mạng NGN với công nghệ chuyển mạch gói và kiến trúc mở cho phép triển khai đa dạng dịch vụ mới, giảm chi phí đầu tư và vận hành so với mạng PSTN truyền thống.

Vấn đề nghiên cứu tập trung vào việc thiết lập mạng báo hiệu NGN phù hợp với thực trạng và định hướng phát triển của VNPT, nhằm kết nối hiệu quả giữa mạng NGN và mạng PSTN hiện có. Mục tiêu cụ thể của luận văn là phân tích các giao thức báo hiệu trong mạng NGN, xây dựng cấu trúc hệ thống báo hiệu và đề xuất phương án kết nối báo hiệu giữa NGN và PSTN, đảm bảo tính tương thích, hiệu quả và khả năng mở rộng trong giai đoạn 2010-2015. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mạng NGN cố định của VNPT tại Việt Nam, dựa trên số liệu và mô hình mạng thực tế của nhà khai thác này.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ quá trình chuyển đổi từ mạng viễn thông truyền thống sang mạng thế hệ mới, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ, giảm chi phí vận hành và tạo nền tảng phát triển các dịch vụ viễn thông đa phương tiện trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình mạng NGN được khuyến nghị bởi các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế như ITU, ETSI và IETF. Hai lý thuyết trọng tâm được áp dụng gồm:

  • Mô hình kiến trúc mạng NGN: Mạng NGN được phân thành năm lớp chức năng gồm lớp ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền tải, lớp truy nhập và lớp quản lý. Mô hình này cho phép tách biệt dịch vụ và truyền dẫn, sử dụng giao diện mở để hỗ trợ đa dạng dịch vụ và nhà cung cấp thiết bị.

  • Công nghệ chuyển mạch mềm (Softswitch): Softswitch là thành phần chủ chốt của lớp điều khiển trong NGN, chịu trách nhiệm xử lý cuộc gọi, điều khiển các gateway và hỗ trợ nhiều giao thức báo hiệu như SIP, MGCP, H.248. Softswitch giúp giảm chi phí xây dựng và vận hành mạng, đồng thời tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng.

Các khái niệm chính bao gồm: giao thức báo hiệu SIP, BICC, MGCP, H.248, SIGTRAN; các thành phần mạng như Media Gateway (MG), Media Gateway Controller (MGC), Signaling Gateway (SG); và các giao thức thích ứng trong SIGTRAN như M2UA, M2PA, M3UA.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp lý luận và phân tích thực tiễn dựa trên các tài liệu tiêu chuẩn quốc tế, báo cáo kỹ thuật và số liệu mạng của VNPT. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm hệ thống mạng NGN và PSTN của VNPT với các thành phần mạng báo hiệu hiện có và dự kiến phát triển.

Phương pháp chọn mẫu là nghiên cứu trường hợp điển hình (case study) tại VNPT, tập trung vào mạng NGN cố định và hệ thống báo hiệu SS7 hiện tại. Phân tích dữ liệu sử dụng phương pháp so sánh các giao thức báo hiệu, đánh giá hiệu quả kết nối và khả năng mở rộng của các phương án thiết lập mạng báo hiệu.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2009 đến 2010, bao gồm thu thập số liệu, phân tích lý thuyết, xây dựng mô hình mạng báo hiệu và đề xuất phương án kết nối giữa NGN và PSTN.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Cấu trúc hệ thống báo hiệu NGN của VNPT được xây dựng dựa trên mô hình phân lớp với Softswitch làm trung tâm điều khiển, kết nối với các Media Gateway và Signaling Gateway. Hệ thống này hỗ trợ các giao thức báo hiệu chuẩn như SIP-I, SIP, MGCP, H.248 và SIGTRAN, đảm bảo khả năng tương tác với mạng PSTN hiện tại.

  2. Phương án kết nối báo hiệu giữa PSTN và NGN được nghiên cứu gồm hai giải pháp chính: sử dụng gateway báo hiệu và không sử dụng gateway. Phương án sử dụng gateway báo hiệu cho phép chuyển đổi giao thức SS7 sang SIGTRAN, tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng, trong khi phương án không sử dụng gateway vẫn đang được VNPT áp dụng nhưng có hạn chế về khả năng tương thích và mở rộng.

  3. Đánh giá hiệu quả các giao thức báo hiệu cho thấy giao thức SIP-I được khuyến nghị sử dụng trong kết nối giữa các Softswitch do tính mở rộng và khả năng hỗ trợ dịch vụ đa phương tiện. Giao thức BICC được lựa chọn cho báo hiệu cuộc gọi truyền thống, tương thích với mạng SS7 hiện có. Giao thức SIGTRAN với lớp vận chuyển SCTP đảm bảo độ tin cậy và độ trễ thấp trong truyền dẫn báo hiệu qua mạng IP.

  4. Dự báo lưu lượng thoại của VNPT trong giai đoạn 2007-2017 cho thấy lưu lượng thoại cố định và di động tăng trung bình khoảng 10-15% mỗi năm, đòi hỏi hệ thống báo hiệu phải có khả năng mở rộng dung lượng kênh báo hiệu và nút điều khiển Softswitch để đáp ứng nhu cầu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên xuất phát từ xu hướng hội tụ công nghệ và dịch vụ trong mạng NGN, đòi hỏi hệ thống báo hiệu phải linh hoạt, mở và tương thích với mạng PSTN truyền thống. Việc lựa chọn giao thức SIP-I và BICC phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế và thực tiễn khai thác của VNPT, giúp giảm chi phí đầu tư và tăng hiệu quả vận hành.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, phương án sử dụng gateway báo hiệu và giao thức SIGTRAN được đánh giá cao về khả năng mở rộng và độ tin cậy, phù hợp với xu hướng phát triển mạng NGN toàn cầu. Việc áp dụng Softswitch giúp VNPT nâng cao khả năng cung cấp dịch vụ đa phương tiện, đồng thời giảm chi phí vận hành so với mạng chuyển mạch kênh truyền thống.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tăng trưởng lưu lượng thoại và bảng so sánh các giao thức báo hiệu về tính năng, độ tin cậy và khả năng tương thích, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của các phương án đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai phương án kết nối báo hiệu sử dụng gateway báo hiệu nhằm chuyển đổi giao thức SS7 sang SIGTRAN, tăng tính tương thích và khả năng mở rộng mạng báo hiệu NGN. Thời gian thực hiện dự kiến trong giai đoạn 2011-2013, do VNPT chủ trì phối hợp với các nhà cung cấp thiết bị.

  2. Ưu tiên sử dụng giao thức SIP-I trong kết nối giữa các Softswitch để hỗ trợ dịch vụ đa phương tiện và nâng cao khả năng mở rộng dịch vụ. Đào tạo kỹ thuật viên và cập nhật phần mềm Softswitch là các bước cần thiết trong vòng 12 tháng đầu triển khai.

  3. Mở rộng dung lượng nút điều khiển Softswitch và kênh báo hiệu theo dự báo lưu lượng thoại tăng trưởng khoảng 10-15% mỗi năm, đảm bảo mạng báo hiệu đáp ứng kịp thời nhu cầu sử dụng. Kế hoạch mở rộng cần được thực hiện định kỳ hàng năm từ 2011 đến 2017.

  4. Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát mạng báo hiệu NGN dựa trên các giao diện mở và công nghệ quản lý mạng tiên tiến, nhằm nâng cao hiệu quả vận hành và giảm thiểu sự cố. VNPT nên đầu tư phát triển hệ thống này trong vòng 2 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà khai thác viễn thông như VNPT và các doanh nghiệp viễn thông khác, để áp dụng các phương án thiết lập mạng báo hiệu NGN phù hợp với thực tế khai thác và định hướng phát triển mạng.

  2. Các kỹ sư và chuyên gia công nghệ thông tin - viễn thông, nhằm hiểu rõ về kiến trúc mạng NGN, các giao thức báo hiệu và công nghệ chuyển mạch mềm, phục vụ cho việc thiết kế, triển khai và vận hành mạng.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ điện tử - viễn thông, để tham khảo các lý thuyết, mô hình và phương pháp nghiên cứu về mạng NGN, cũng như các giải pháp kỹ thuật trong mạng báo hiệu.

  4. Các nhà cung cấp thiết bị và phần mềm viễn thông, giúp phát triển sản phẩm tương thích với tiêu chuẩn quốc tế và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của mạng NGN tại Việt Nam.

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 kiến trúc phân lớp mở, hỗ trợ đa dịch vụ và đa phương tiện trên cùng một nền tảng. Đặc điểm nổi bật gồm tính mở, linh hoạt, khả năng hội tụ dịch vụ thoại và dữ liệu, cũng như khả năng mở rộng cao.

  2. Softswitch có vai trò gì trong mạng NGN?
    Softswitch là thành phần trung tâm của lớp điều khiển trong mạng NGN, chịu trách nhiệm xử lý cuộc gọi, điều khiển các gateway và hỗ trợ nhiều giao thức báo hiệu. Nó giúp giảm chi phí xây dựng và vận hành mạng, đồng thời tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng.

  3. Tại sao cần kết nối mạng báo hiệu giữa PSTN và NGN?
    Vì mạng PSTN và NGN tồn tại song song trong giai đoạn chuyển đổi, việc kết nối mạng báo hiệu giữa hai mạng này giúp đảm bảo khả năng tương tác, duy trì chất lượng dịch vụ và hỗ trợ các dịch vụ truyền thống cũng như mới trong quá trình chuyển đổi.

  4. Giao thức SIGTRAN có ưu điểm gì so với TCP và UDP?
    SIGTRAN sử dụng giao thức SCTP làm lớp vận chuyển, cung cấp độ tin cậy cao, khả năng đa luồng, đa địa chỉ và quản lý lỗi tốt hơn TCP và UDP, phù hợp với yêu cầu truyền dẫn báo hiệu nhạy cảm về thời gian trong mạng NGN.

  5. Phương án kết nối báo hiệu nào được khuyến nghị cho VNPT?
    Phương án sử dụng gateway báo hiệu kết hợp giao thức SIGTRAN và SIP-I được khuyến nghị do tính tương thích cao, khả năng mở rộng và hỗ trợ dịch vụ đa phương tiện, phù hợp với định hướng phát triển mạng NGN của VNPT.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng thành công cấu trúc hệ thống báo hiệu NGN phù hợp với mạng của VNPT, dựa trên mô hình phân lớp và công nghệ chuyển mạch mềm.
  • Đã phân tích và đánh giá các giao thức báo hiệu tiêu chuẩn như SIP-I, BICC, MGCP, H.248 và SIGTRAN, đề xuất phương án kết nối báo hiệu giữa NGN và PSTN hiệu quả.
  • Dự báo lưu lượng thoại tăng trưởng khoảng 10-15% mỗi năm, yêu cầu mở rộng dung lượng mạng báo hiệu và nâng cấp Softswitch.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm nâng cao hiệu quả vận hành, giảm chi phí và tăng khả năng cung cấp dịch vụ đa phương tiện.
  • Khuyến nghị VNPT triển khai phương án sử dụng gateway báo hiệu và giao thức SIGTRAN trong giai đoạn 2011-2015 để đáp ứng nhu cầu phát triển mạng NGN.

Hành động tiếp theo: VNPT và các nhà nghiên cứu cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tiếp tục nghiên cứu nâng cao hiệu quả mạng báo hiệu trong bối cảnh công nghệ viễn thông không ngừng phát triển.