Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ viễn thông, mạng thế hệ mới (NGN) đã trở thành xu hướng tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu hội tụ giữa thoại và dữ liệu, cũng như giữa mạng cố định và di động. Theo ước tính, lưu lượng thoại qua mạng cố định và di động của VNPT giai đoạn 2007-2017 có xu hướng tăng trưởng liên tục, đòi hỏi hệ thống mạng báo hiệu phải được thiết kế phù hợp để đảm bảo hiệu quả vận hành và khả năng mở rộng. Vấn đề nghiên cứu tập trung vào phương án thiết lập mạng báo hiệu NGN của VNPT, nhằm xây dựng cấu trúc hệ thống báo hiệu tối ưu, đồng thời kết nối hiệu quả giữa mạng NGN và mạng PSTN truyền thống.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là phân tích các giao thức báo hiệu trong mạng NGN, đánh giá hiện trạng mạng báo hiệu của VNPT, từ đó đề xuất phương án thiết lập mạng báo hiệu NGN và phương án kết nối giữa mạng NGN và PSTN. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mạng NGN cố định của VNPT trong giai đoạn 2010-2015, với trọng tâm là các giao thức báo hiệu như SIP, BICC, MGCP, H.248 và SIGTRAN. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao hiệu quả quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu, giảm chi phí vận hành, đồng thời tạo nền tảng cho việc triển khai các dịch vụ đa phương tiện mới, góp phần tăng doanh thu và nâng cao chất lượng dịch vụ viễn thông.

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 bao gồm:

  1. 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. Mạng sử dụng công nghệ chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP, ATM hoặc MPLS, với Softswitch đóng vai trò trung tâm trong lớp điều khiển.

  2. Các giao thức báo hiệu và điều khiển trong NGN: Bao gồm SIP (Session Initiation Protocol) cho báo hiệu cuộc gọi, BICC (Bearer Independent Call Control) cho điều khiển cuộc gọi độc lập với loại tải tin, MGCP và H.248/MEGACO cho điều khiển Media Gateway, cùng với SIGTRAN cho truyền tải báo hiệu SS7 qua mạng IP.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: Softswitch, Media Gateway Controller (MGC), Signaling Gateway (SG), giao thức SIP, BICC, MGCP, H.248, SIGTRAN, và các lớp thích ứng của SIGTRAN như M2UA, M2PA, M3UA.

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu từ hệ thống mạng của VNPT, bao gồm dự báo lưu lượng thoại qua mạng cố định, di động và quốc tế giai đoạn 2006-2017; tài liệu tiêu chuẩn quốc tế và các báo cáo kỹ thuật liên quan đến NGN và mạng báo hiệu.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích cấu trúc mạng NGN hiện tại của VNPT, đánh giá các giao thức báo hiệu đang sử dụng, so sánh ưu nhược điểm của các phương án kết nối báo hiệu giữa PSTN và NGN. Sử dụng mô hình mô phỏng và đánh giá hiệu quả dựa trên các tiêu chí như khả năng mở rộng, tương thích, chi phí đầu tư và vận hành.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung vào giai đoạn 2010-2015, phù hợp với định hướng phát triển mạng NGN của VNPT, đồng thời dự báo lưu lượng và nhu cầu dịch vụ trong giai đoạn này để đề xuất phương án thiết lập mạng báo hiệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Cấu trúc hệ thống báo hiệu NGN của VNPT: Đã xây dựng thành công cấu trúc mạng báo hiệu NGN dựa trên mô hình Softswitch với các thành phần chính gồm MGC, MG, SG và các lớp giao thức báo hiệu tiêu chuẩn. Cấu trúc này cho phép quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu hiệu quả, hỗ trợ đa dịch vụ và đa phương tiện.

  2. Đánh giá hiện trạng mạng báo hiệu SS7 của VNPT: Mạng SS7 hiện tại vẫn đảm bảo kết nối liên tỉnh, quốc tế và di động, tuy nhiên gặp hạn chế về khả năng mở rộng và tích hợp với mạng NGN. Dự báo lưu lượng thoại quốc tế tăng khoảng 15% mỗi năm, đòi hỏi nâng cấp mạng báo hiệu.

  3. Phương án kết nối báo hiệu giữa PSTN và NGN: So sánh hai phương án kết nối sử dụng và không sử dụng Gateway báo hiệu cho thấy phương án sử dụng Gateway báo hiệu mang lại tính linh hoạt cao hơn, khả năng tương thích tốt với các giao thức báo hiệu khác nhau, đồng thời giảm thiểu rủi ro trong quá trình chuyển đổi mạng.

  4. Lựa chọn giao thức báo hiệu phù hợp: Giao thức SIP-I được khuyến nghị sử dụng cho kết nối giữa các Softswitch, MGCP và H.248 cho kết nối giữa Softswitch và Gateway, SIGTRAN cho truyền tải báo hiệu SS7 qua IP. Việc áp dụng các giao thức này giúp tăng tính mở, khả năng tương thích và giảm chi phí vận hành.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên xuất phát từ xu hướng chuyển đổi từ mạng chuyển mạch kênh sang mạng chuyển mạch gói, đòi hỏi hệ thống báo hiệu phải linh hoạt, mở và hỗ trợ đa dịch vụ. So với các nghiên cứu trong ngành, kết quả phù hợp với các khuyến nghị của ITU và IETF về kiến trúc NGN và giao thức báo hiệu. Việc áp dụng Softswitch và các giao thức báo hiệu chuẩn giúp VNPT nâng cao hiệu quả sử dụng băng thông, giảm chi phí đầu tư và vận hành, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai các dịch vụ mới như VoIP, hội nghị truyền hình và dịch vụ đa phương tiện.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tăng trưởng lưu lượng thoại và bảng so sánh ưu nhược điểm các phương án kết nối báo hiệu, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả và tính khả thi của các giải pháp đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai hệ thống Softswitch phân tán: Đẩy mạnh việc triển khai Softswitch tại các vùng mạng trọng điểm nhằm nâng cao khả năng điều khiển và quản lý lưu lượng, giảm tải cho mạng lõi. Mục tiêu đạt 80% vùng mạng trọng điểm được trang bị Softswitch trong vòng 3 năm.

  2. Áp dụng giao thức SIP-I cho kết nối Softswitch: Chuẩn hóa việc sử dụng SIP-I làm giao thức báo hiệu chính giữa các Softswitch để đảm bảo tính tương thích và mở rộng dịch vụ. VNPT nên hoàn thành việc chuyển đổi giao thức trong vòng 2 năm.

  3. Sử dụng Gateway báo hiệu trong kết nối PSTN-NGN: Khuyến nghị sử dụng Gateway báo hiệu để kết nối mạng PSTN và NGN nhằm đảm bảo tính linh hoạt và khả năng tương tác giữa các hệ thống báo hiệu khác nhau. Thời gian triển khai dự kiến 1-2 năm.

  4. Phát triển mạng SIGTRAN cho truyền tải báo hiệu SS7 qua IP: Xây dựng và mở rộng mạng SIGTRAN để thay thế dần mạng SS7 truyền thống, tận dụng ưu điểm của mạng IP về chi phí và khả năng mở rộng. VNPT cần đầu tư hạ tầng và đào tạo nhân lực trong vòng 3 năm.

  5. Nâng cao năng lực quản lý và giám sát mạng báo hiệu: Áp dụng các công cụ quản lý mạng tiên tiến dựa trên giao diện mở API của Softswitch để giám sát chất lượng dịch vụ, phát hiện nghẽn mạng và xử lý sự cố kịp thời. Mục tiêu hoàn thiện hệ thống quản lý trong 2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà khai thác viễn thông: Đặc biệt là các đơn vị như VNPT, Viettel, Mobifone, nhằm tham khảo phương án thiết lập mạng báo hiệu NGN, nâng cao hiệu quả vận hành và chuẩn bị cho chuyển đổi mạng thế hệ mới.

  2. Các nhà cung cấp thiết bị viễn thông: Để hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn giao thức báo hiệu trong mạng NGN, từ đó phát triển sản phẩm phù hợp với thị trường Việt Nam.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Điện tử - Viễn thông: Cung cấp kiến thức chuyên sâu về kiến trúc mạng NGN, các giao thức báo hiệu và phương pháp thiết lập mạng báo hiệu hiện đại.

  4. Các cơ quan quản lý nhà nước về viễn thông: Hỗ trợ trong việc xây dựng chính sách, tiêu chuẩn kỹ thuật và định hướng phát triển hạ tầng viễn thông quốc gia theo xu hướng hội tụ mạng NGN.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mạng NGN khác gì so với mạng PSTN truyền thống?
    Mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP, hỗ trợ đa dịch vụ (thoại, dữ liệu, video) trên cùng một hạ tầng, trong khi PSTN là mạng chuyển mạch kênh chủ yếu cho thoại. NGN có khả năng mở rộng và tích hợp dịch vụ linh hoạt hơn.

  2. Softswitch có vai trò gì trong mạng NGN?
    Softswitch là thành phần trung tâm trong lớp điều khiển của mạng NGN, chịu trách nhiệm xử lý báo hiệu, điều khiển cuộc gọi và quản lý dịch vụ, thay thế cho tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống, giúp giảm chi phí và tăng tính mở của mạng.

  3. Tại sao cần sử dụng giao thức SIGTRAN trong mạng NGN?
    SIGTRAN cho phép truyền tải các bản tin báo hiệu SS7 qua mạng IP một cách tin cậy và hiệu quả, giúp tích hợp mạng PSTN truyền thống với mạng NGN, đồng thời tận dụng ưu điểm của mạng IP về chi phí và khả năng mở rộng.

  4. Phương án kết nối báo hiệu giữa PSTN và NGN nào được khuyến nghị?
    Phương án sử dụng Gateway báo hiệu được khuyến nghị vì nó cung cấp tính linh hoạt cao, khả năng tương thích với nhiều giao thức báo hiệu và giảm thiểu rủi ro trong quá trình chuyển đổi mạng.

  5. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trong mạng NGN?
    Mạng NGN sử dụng các công nghệ chuyển mạch gói như MPLS và các giao thức điều khiển lưu lượng để đảm bảo QoS. Ngoài ra, Softswitch và các thiết bị mạng hỗ trợ giám sát và điều chỉnh lưu lượng nhằm duy trì chất lượng dịch vụ ổn định.

Kết luận

  • Đã xây dựng được cấu trúc hệ thống báo hiệu NGN phù hợp với mạng của VNPT, đáp ứng yêu cầu hội tụ dịch vụ và khả năng mở rộng trong tương lai.
  • Phân tích và lựa chọn các giao thức báo hiệu tiêu chuẩn như SIP-I, BICC, MGCP, H.248 và SIGTRAN để đảm bảo tính tương thích và hiệu quả vận hành.
  • Đề xuất phương án kết nối báo hiệu giữa PSTN và NGN sử dụng Gateway báo hiệu nhằm tối ưu hóa quá trình chuyển đổi mạng.
  • Khuyến nghị triển khai mạng SIGTRAN để truyền tải báo hiệu SS7 qua IP, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả quản lý mạng.
  • Tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện các giải pháp quản lý, giám sát mạng báo hiệu nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ và khả năng mở rộng trong giai đoạn 2010-2015 và xa hơn.

Các nhà khai thác viễn thông cần triển khai thử nghiệm các phương án đề xuất, đồng thời đầu tư nâng cấp hạ tầng và đào tạo nhân lực để sẵn sàng cho chuyển đổi mạng NGN. Để biết thêm chi tiết và hỗ trợ kỹ thuật, liên hệ chuyên gia nghiên cứu hoặc các đơn vị tư vấn viễn thông uy tín.