Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh sự hội tụ giữa công nghệ viễn thông và Internet diễn ra với tốc độ nhanh chóng, mạng thế hệ mới (Next Generation Network - NGN) đã trở thành xu hướng tất yếu trong phát triển hạ tầng viễn thông toàn cầu. Tại Việt Nam, mạng viễn thông truyền thống PSTN (Public Switched Telephone Network) đang bộc lộ nhiều hạn chế như khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ đa dạng, chất lượng không ổn định và quản lý phức tạp do sự đa dạng thiết bị từ nhiều nhà sản xuất. Đặc biệt, mạng viễn thông của Bộ Công an (BCA) với yêu cầu bảo mật và độ tin cậy cao càng cần thiết phải chuyển đổi sang mạng NGN để đáp ứng nhu cầu thông tin liên lạc đa phương tiện, tốc độ cao và an toàn.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng phương án thiết lập mạng NGN cho Bộ Công an, bao gồm mô hình cấu trúc mạng và phương pháp định cỡ nút mạng NGN, nhằm đảm bảo tính linh hoạt, bảo mật và hiệu quả khai thác. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mạng viễn thông của Bộ Công an tại Việt Nam, trong bối cảnh chuyển đổi từ mạng PSTN sang NGN giai đoạn 2006-2010. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao chất lượng dịch vụ viễn thông, đáp ứng yêu cầu đặc thù về an ninh quốc gia và hỗ trợ công tác chỉ huy, điều hành trong ngành công an.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về mạng viễn thông và mạng NGN, trong đó:

  • Lý thuyết cấu trúc phân cấp mạng viễn thông theo tiêu chuẩn ITU: Mạng được phân thành các cấp quốc tế, quốc gia và vùng, với các thành phần chuyển mạch, truyền dẫn và truy nhập. Mạng lõi quốc gia và mạng chuyên ngành được phân biệt rõ ràng, phục vụ các mục đích khác nhau.

  • Mô hình kiến trúc mạng NGN: Bao gồm bốn lớp chức năng chính là lớp truy nhập, lớp chuyển tải (core), lớp điều khiển và lớp ứng dụng dịch vụ. Mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch gói IP thay thế cho chuyển mạch kênh truyền thống, cho phép hội tụ đa dịch vụ và linh hoạt trong phát triển.

  • Khái niệm và đặc tính của mạng NGN: Mạng NGN có tính hội tụ, cung cấp đa dịch vụ đa phương tiện, phân tách chức năng điều khiển và truyền tải, sử dụng giao diện mở API, đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) và tính bảo mật cao.

Các khái niệm chuyên ngành được sử dụng bao gồm: Media Gateway (MG), Media Gateway Controller (MGC hay Softswitch), Signaling Gateway (SG), Application Server (AS), chuyển mạch kênh (TDM), chuyển mạch gói (IP/MPLS), và các giao thức MGCP, Megaco/H.248, SIGTRAN, RTP.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp dựa trên:

  • Nguồn dữ liệu: Tài liệu kỹ thuật, tiêu chuẩn ITU, báo cáo ngành viễn thông Việt Nam, số liệu thống kê về mạng viễn thông của Bộ Công an và VNPT, các nghiên cứu quốc tế về NGN.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích cấu trúc mạng hiện tại của Bộ Công an, đánh giá các yêu cầu đặc thù về an ninh và dịch vụ, xây dựng mô hình cấu trúc mạng NGN phù hợp, áp dụng các phương pháp định cỡ nút mạng dựa trên dự báo nhu cầu dịch vụ viễn thông.

  • Cỡ mẫu và timeline: Nghiên cứu tập trung trên toàn bộ hệ thống mạng viễn thông của Bộ Công an tại 64 tỉnh thành, với dữ liệu thu thập trong giai đoạn 2005-2006. Quá trình nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, bao gồm khảo sát hiện trạng, thiết kế mô hình và đề xuất phương án triển khai.

Phương pháp định cỡ nút mạng dựa trên các kỹ thuật dự báo nhu cầu dịch vụ, tính toán dung lượng trung kế và lựa chọn công nghệ phù hợp với đặc thù mạng chuyên ngành.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mạng viễn thông hiện tại của Bộ Công an chủ yếu dựa trên công nghệ chuyển mạch kênh TDM, với ba tổng đài tandem tại Hà Nội, Đà Nẵng và TP. Hồ Chí Minh, kết nối qua các luồng E1 tạo thành mạng lõi thoại. Các tổng đài PBX tại các sở công an được kết nối đến tổng đài vùng tương ứng. Tuy nhiên, mạng này không có kết nối quốc tế và phụ thuộc vào hạ tầng truyền dẫn của VNPT.

  2. Mạng PSTN hiện tại bộc lộ nhiều bất cập như khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ đa dạng, chi phí vận hành cao, khả năng mở rộng hạn chế và khó khăn trong quản lý do sự đa dạng thiết bị. Chuyển mạch kênh TDM không hiệu quả trong xử lý lưu lượng dữ liệu tăng đột biến, dẫn đến nghẽn mạch và lãng phí băng thông.

  3. Mạng NGN với kiến trúc phân lớp và công nghệ chuyển mạch gói IP có khả năng khắc phục các nhược điểm của PSTN. NGN cho phép hội tụ thoại và dữ liệu, cung cấp đa dịch vụ đa phương tiện, sử dụng giao diện mở API giúp triển khai dịch vụ mới nhanh chóng và dễ dàng. Mạng NGN cũng đảm bảo tính bảo mật cao, phù hợp với yêu cầu đặc thù của Bộ Công an.

  4. Phương án thiết lập mạng NGN cho Bộ Công an được xây dựng với mô hình cấu trúc tổng thể gồm các lớp truy nhập, chuyển tải, điều khiển và ứng dụng dịch vụ, đồng thời đề xuất cấu trúc nút mạng NGN tại các vùng lưu lượng lớn như Hà Nội, miền Bắc, Đà Nẵng, TP. Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam. Phương án phân vùng lưu lượng và định cỡ nút mạng dựa trên dự báo nhu cầu dịch vụ viễn thông, đảm bảo khả năng mở rộng và đáp ứng chất lượng dịch vụ.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc chuyển đổi từ mạng PSTN sang mạng NGN là cần thiết và khả thi đối với Bộ Công an nhằm đáp ứng yêu cầu về an ninh, đa dịch vụ và hiệu quả kinh tế. Mạng NGN với cấu trúc phân lớp và giao diện mở giúp tách biệt chức năng điều khiển và truyền tải, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển dịch vụ mới và quản lý mạng hiệu quả hơn.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, mô hình NGN đề xuất phù hợp với xu hướng phát triển mạng viễn thông thế giới, đồng thời được điều chỉnh để đáp ứng các yêu cầu đặc thù về bảo mật và tính ổn định của mạng chuyên ngành công an. Việc định cỡ nút mạng dựa trên dự báo lưu lượng và nhu cầu dịch vụ giúp tối ưu hóa tài nguyên mạng, giảm thiểu chi phí đầu tư và vận hành.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ lưu lượng dự báo theo vùng, bảng so sánh hiệu suất mạng PSTN và NGN, cũng như sơ đồ cấu trúc mạng NGN đề xuất tại các khu vực trọng điểm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai xây dựng mô hình cấu trúc mạng NGN theo từng lớp chức năng (truy nhập, chuyển tải, điều khiển, ứng dụng) nhằm đảm bảo tính linh hoạt và khả năng mở rộng. Thời gian thực hiện dự kiến trong vòng 3 năm, do Bộ Công an phối hợp với các nhà cung cấp thiết bị và VNPT thực hiện.

  2. Áp dụng phương pháp định cỡ nút mạng dựa trên dự báo nhu cầu dịch vụ viễn thông để tối ưu hóa tài nguyên mạng, đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) và khả năng mở rộng trong tương lai. Cần cập nhật định kỳ dự báo để điều chỉnh quy mô mạng phù hợp.

  3. Tăng cường bảo mật mạng NGN bằng cách thiết lập hệ thống kiểm soát truy cập nghiêm ngặt, không kết nối mạng NGN với Internet và không có Gateway quốc tế, nhằm đáp ứng yêu cầu an ninh đặc thù của Bộ Công an. Thực hiện thường xuyên các biện pháp phòng chống virus, spyware và xâm nhập trái phép.

  4. Đào tạo và nâng cao năng lực quản lý, vận hành mạng NGN cho cán bộ kỹ thuật của Bộ Công an, đảm bảo vận hành mạng ổn định, xử lý sự cố nhanh chóng và khai thác hiệu quả các dịch vụ mới. Thời gian đào tạo liên tục trong quá trình triển khai và vận hành mạng.

  5. Xây dựng lộ trình chuyển đổi từ mạng PSTN sang NGN theo từng giai đoạn, duy trì mạng TDM lõi làm dự phòng trong giai đoạn đầu, chuyển dần lưu lượng thoại sang mạng NGN khi hạ tầng và thiết bị sẵn sàng. Lộ trình này giúp giảm thiểu rủi ro và đảm bảo liên lạc thông suốt.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cán bộ kỹ thuật và quản lý mạng viễn thông của Bộ Công an: Nghiên cứu giúp hiểu rõ về kiến trúc, phương pháp thiết lập và vận hành mạng NGN chuyên ngành, phục vụ công tác bảo mật và chỉ huy điều hành.

  2. Các nhà cung cấp thiết bị và giải pháp viễn thông: Tham khảo để phát triển sản phẩm phù hợp với yêu cầu đặc thù của mạng NGN chuyên ngành, đồng thời hỗ trợ tư vấn triển khai cho Bộ Công an.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành viễn thông, công nghệ thông tin: Tài liệu tham khảo về lý thuyết mạng NGN, phương pháp định cỡ nút mạng và ứng dụng thực tiễn trong môi trường mạng chuyên ngành.

  4. Các cơ quan quản lý nhà nước về viễn thông và an ninh mạng: Hiểu rõ về xu hướng phát triển mạng NGN, các yêu cầu an ninh và quản lý mạng chuyên ngành, từ đó xây dựng chính sách phù hợp.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mạng NGN khác gì so với mạng PSTN truyền thống?
    Mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch gói IP thay cho chuyển mạch kênh TDM của PSTN, cho phép hội tụ đa dịch vụ (thoại, dữ liệu, video), linh hoạt trong phát triển dịch vụ và quản lý mạng hiệu quả hơn. Ví dụ, NGN có thể cung cấp dịch vụ thoại và dữ liệu trên cùng một hạ tầng mạng.

  2. Tại sao Bộ Công an cần chuyển đổi sang mạng NGN?
    Do yêu cầu về bảo mật cao, đa dịch vụ và khả năng mở rộng trong tương lai, mạng NGN đáp ứng tốt hơn các nhu cầu này so với mạng PSTN hiện tại vốn có nhiều hạn chế về dịch vụ và quản lý. Mạng NGN cũng giúp giảm chi phí vận hành và tăng tính ổn định.

  3. Phương pháp định cỡ nút mạng NGN được thực hiện như thế nào?
    Dựa trên dự báo nhu cầu dịch vụ viễn thông, tính toán dung lượng trung kế và phân vùng lưu lượng, từ đó xác định quy mô và cấu hình nút mạng phù hợp. Ví dụ, nút mạng tại Hà Nội được thiết kế để đáp ứng lưu lượng lớn hơn các tỉnh khác.

  4. Làm thế nào để đảm bảo an ninh mạng NGN của Bộ Công an?
    Mạng NGN của Bộ Công an không kết nối ra Internet, không có Gateway quốc tế, đồng thời áp dụng các biện pháp kiểm soát truy cập, phòng chống virus và xâm nhập trái phép. Điều này giúp bảo vệ thông tin nhạy cảm và duy trì tính ổn định của mạng.

  5. Lộ trình chuyển đổi từ PSTN sang NGN được thực hiện ra sao?
    Bắt đầu bằng việc duy trì mạng TDM lõi làm dự phòng, triển khai mạng NGN song song và chuyển dần lưu lượng thoại sang NGN khi hạ tầng sẵn sàng. Lộ trình này giúp giảm thiểu rủi ro và đảm bảo liên lạc thông suốt trong quá trình chuyển đổi.

Kết luận

  • Mạng NGN là giải pháp tối ưu để nâng cấp mạng viễn thông của Bộ Công an, đáp ứng yêu cầu đa dịch vụ, bảo mật và hiệu quả kinh tế.
  • Luận văn đã xây dựng mô hình cấu trúc mạng NGN và phương pháp định cỡ nút mạng phù hợp với đặc thù mạng chuyên ngành công an.
  • Phương án thiết lập mạng NGN đề xuất đảm bảo khả năng mở rộng, chất lượng dịch vụ và an ninh mạng cao.
  • Cần triển khai lộ trình chuyển đổi mạng PSTN sang NGN theo từng giai đoạn, đồng thời tăng cường đào tạo và nâng cao năng lực quản lý vận hành.
  • Khuyến nghị các cơ quan, nhà cung cấp và nhà nghiên cứu tiếp tục hoàn thiện và ứng dụng mô hình NGN để phát triển mạng viễn thông chuyên ngành hiệu quả trong tương lai.

Hành động tiếp theo: Bộ Công an và các đơn vị liên quan nên phối hợp triển khai thử nghiệm mô hình NGN tại các khu vực trọng điểm, đồng thời cập nhật và điều chỉnh phương án dựa trên kết quả thực tế nhằm đảm bảo thành công trong chuyển đổi mạng viễn thông.