Luận văn thạc sĩ về nghiên cứu và xây dựng phương án thử nghiệm mạng NGN-MOBILE tại Việt Nam

Luận văn thạc sĩ VNU UET nghiên cứu và xây dựng phương án thử nghiệm mạng NGN mobile Việt Nam, góp phần phát triển công nghệ viễn thông.

• Tác giả: Lê Việt Hà
• Người hướng dẫn: Pgs. Ts Nguyễn Cảnh Tuấn
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ - ĐHQG Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông
• Đề tài: Nghiên cứu và xây dựng phương án thử nghiệm mạng NGN-Mobile Việt Nam
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC MẠNG MOBILE HIỆN TẠI
• 1.1. KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CÁC MẠNG MOBILE
• 1.2. MẠNG MOBILE CÔNG NGHỆ GSM
• 1.3. CẤU TRÚC ĐỊA LÝ MẠNG GSM
• 1.4. CẤU TRÚC HỆ THỐNG GSM
• 1.5. TRẠM DI ĐỘNG
• 1.6. PHÂN HỆ QUẢN LÝ - OSS
• 1.7. MẠNG MOBILE CÔNG NGHỆ CDMA
• 1.8. CẤU TRÚC VẬT LÝ MẠNG CDMA
• 1.9. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA CÁC MẠNG MOBILE HIỆN TẠI
• 1.10. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA CÁC MẠNG DI ĐỘNG HIỆN TẠI
• 1.11. XU THẾ PHÁT TRIỂN THEO NGN-MOBILE
• 2. CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC MẠNG NGN-MOBILE
• 2.1. ĐỊNH NGHĨA MẠNG NGN-MOBILE THEO ITU
• 2.2. CẤU TRÚC PHÂN LỚP CỦA NGN-MOBILE
• 2.3. CẤU TRÚC DỰA TRÊN SOFTSWITCH VÀ IMS
• 2.4. CẤU TRÚC TRÊN CƠ SỞ SOFTSWITCH
• 2.5. CẤU TRÚC TRÊN CƠ SỞ IMS
• 2.6. TIẾN TRÌNH CHUYỂN ĐỔI LÊN NGN-MOBILE
• 2.7. TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ GSM LÊN NGN-MOBILE
• 2.8. TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ CDMA LÊN NGN-MOBILE
• 2.9. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGN-MOBILE TRÊN THẾ GIỚI
• 2.10. GIẢI PHÁP NGN-MOBILE CỦA CÁC NHÀ CUNG CẤP THIẾT BỊ
• 2.11. CÁC MÔ HÌNH TRIỂN KHAI NGN-MOBILE TRÊN THẾ GIỚI
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THỬ NGHIỆM MẠNG NGN-MOBILE TẠI VIỆT NAM
• 3.1. XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG NGN-MOBILE VIỆT NAM
• 3.2. YÊU CẦU CHUNG
• 3.3. XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG
• 3.4. NGUYÊN TẮC TỔ CHỨC MẠNG NGN-MOBILE TẠI VIỆT NAM
• 3.5. PHÂN VÙNG MẠNG
• 3.6. TỔ CHỨC CÁC LỚP TRONG CẤU TRÚC MẠNG
• 3.7. LIÊN KẾT GIỮA NGN-MOBILE VỚI CÁC MẠNG
• 3.8. XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN MẠNG NGN-MOBILE THỬ NGHIỆM
• 3.9. YÊU CẦU VÀ CÁC MỤC TIÊU
• 3.10. CẤU TRÚC MẠNG MOBILE HIỆN TẠI
• 3.11. XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THỬ NGHIỆM
• 3.12. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ QUY MÔ MẠNG THỬ NGHIỆM
• 3.13. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu mạng NGN MOBILE tại Việt Nam

Nghiên cứu mạng NGN-MOBILE tại Việt Nam đang trở thành một chủ đề nóng trong lĩnh vực viễn thông. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, việc chuyển đổi từ mạng di động truyền thống sang mạng NGN-MOBILE là một yêu cầu cấp thiết. Mạng NGN (Next Generation Network) không chỉ cải thiện chất lượng dịch vụ mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Việc nghiên cứu và thử nghiệm mạng NGN-MOBILE sẽ giúp đánh giá khả năng triển khai và cung cấp dịch vụ tiên tiến tại Việt Nam.

1.1. Khái niệm và tầm quan trọng của mạng NGN MOBILE

Mạng NGN-MOBILE là một hệ thống mạng viễn thông hiện đại, cho phép tích hợp nhiều dịch vụ khác nhau trên cùng một hạ tầng. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả hoạt động. Mạng NGN-MOBILE sử dụng công nghệ IP để truyền tải dữ liệu, cho phép cung cấp các dịch vụ như thoại, video và dữ liệu một cách đồng thời và hiệu quả.

1.2. Lịch sử phát triển mạng di động tại Việt Nam

Việt Nam đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển mạng di động, từ 1G đến 2G, 3G và hiện tại là 4G. Mỗi giai đoạn đều có những cải tiến đáng kể về công nghệ và dịch vụ. Sự chuyển mình sang mạng NGN-MOBILE là bước tiếp theo trong quá trình hiện đại hóa hạ tầng viễn thông, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

II. Thách thức trong việc triển khai mạng NGN MOBILE tại Việt Nam

Mặc dù mạng NGN-MOBILE mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc triển khai cũng gặp phải không ít thách thức. Các vấn đề như hạ tầng kỹ thuật, chi phí đầu tư và sự cạnh tranh giữa các nhà cung cấp dịch vụ là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng. Đặc biệt, việc nâng cấp từ mạng di động truyền thống sang mạng NGN-MOBILE đòi hỏi một kế hoạch chi tiết và sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên liên quan.

2.1. Hạn chế về hạ tầng kỹ thuật

Hạ tầng kỹ thuật hiện tại của mạng di động tại Việt Nam chủ yếu dựa trên công nghệ cũ, điều này gây khó khăn trong việc tích hợp công nghệ mới. Việc nâng cấp hạ tầng để đáp ứng yêu cầu của mạng NGN-MOBILE là một thách thức lớn, đòi hỏi đầu tư lớn và thời gian dài.

2.2. Chi phí đầu tư và lợi nhuận

Chi phí đầu tư cho việc chuyển đổi sang mạng NGN-MOBILE là rất lớn. Các nhà cung cấp dịch vụ cần phải cân nhắc giữa chi phí và lợi nhuận trong quá trình triển khai. Việc tính toán chi phí hợp lý và tìm kiếm nguồn vốn đầu tư là rất quan trọng để đảm bảo sự thành công của dự án.

III. Phương pháp nghiên cứu và thử nghiệm mạng NGN MOBILE

Để nghiên cứu và thử nghiệm mạng NGN-MOBILE, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc xây dựng mô hình thử nghiệm sẽ giúp đánh giá khả năng hoạt động của mạng trong điều kiện thực tế. Các phương pháp như mô phỏng, phân tích dữ liệu và khảo sát thực địa sẽ được sử dụng để thu thập thông tin và đưa ra kết luận chính xác.

3.1. Mô hình thử nghiệm mạng NGN MOBILE

Mô hình thử nghiệm mạng NGN-MOBILE sẽ được xây dựng dựa trên các tiêu chí kỹ thuật và yêu cầu thực tế tại Việt Nam. Việc xác định cấu trúc mạng, các phần tử chính và quy mô thử nghiệm là rất quan trọng để đảm bảo tính khả thi của dự án.

3.2. Phân tích dữ liệu và đánh giá chất lượng

Sau khi triển khai mô hình thử nghiệm, việc phân tích dữ liệu thu thập được sẽ giúp đánh giá chất lượng dịch vụ của mạng NGN-MOBILE. Các chỉ số như độ trễ, băng thông và chất lượng cuộc gọi sẽ được xem xét để đưa ra những cải tiến cần thiết.

IV. Ứng dụng thực tiễn của mạng NGN MOBILE tại Việt Nam

Mạng NGN-MOBILE không chỉ mang lại lợi ích cho các nhà cung cấp dịch vụ mà còn cho người dùng. Các dịch vụ mới như video call, truyền hình trực tuyến và các ứng dụng di động sẽ được phát triển mạnh mẽ trên nền tảng mạng NGN-MOBILE. Điều này sẽ tạo ra một môi trường cạnh tranh hơn trong lĩnh vực viễn thông tại Việt Nam.

4.1. Dịch vụ mới và tiềm năng phát triển

Mạng NGN-MOBILE sẽ mở ra nhiều cơ hội cho các dịch vụ mới, từ truyền thông đa phương tiện đến các ứng dụng thông minh. Việc phát triển các dịch vụ này sẽ không chỉ đáp ứng nhu cầu của người dùng mà còn tạo ra nguồn doanh thu mới cho các nhà cung cấp dịch vụ.

4.2. Tác động đến người tiêu dùng

Người tiêu dùng sẽ được hưởng lợi từ chất lượng dịch vụ tốt hơn, giá cả hợp lý hơn và nhiều lựa chọn dịch vụ hơn. Sự phát triển của mạng NGN-MOBILE sẽ thúc đẩy sự đổi mới và sáng tạo trong lĩnh vực viễn thông, mang lại lợi ích cho toàn xã hội.

V. Kết luận và tương lai của mạng NGN MOBILE tại Việt Nam

Mạng NGN-MOBILE là xu hướng tất yếu trong lĩnh vực viễn thông tại Việt Nam. Việc nghiên cứu và thử nghiệm mạng NGN-MOBILE sẽ giúp đánh giá khả năng triển khai và cung cấp dịch vụ tiên tiến. Tương lai của mạng NGN-MOBILE tại Việt Nam phụ thuộc vào sự đầu tư và cam kết của các nhà cung cấp dịch vụ, cũng như sự hỗ trợ từ chính phủ và các tổ chức liên quan.

5.1. Triển vọng phát triển mạng NGN MOBILE

Triển vọng phát triển mạng NGN-MOBILE tại Việt Nam là rất khả quan. Với sự hỗ trợ từ công nghệ và chính sách, mạng NGN-MOBILE sẽ trở thành nền tảng cho sự phát triển của các dịch vụ viễn thông trong tương lai.

5.2. Những thách thức cần vượt qua

Mặc dù có nhiều cơ hội, nhưng cũng cần phải đối mặt với những thách thức như hạ tầng kỹ thuật, chi phí đầu tư và sự cạnh tranh. Việc tìm ra giải pháp hợp lý để vượt qua những thách thức này là rất quan trọng để đảm bảo sự thành công của mạng NGN-MOBILE tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thị trường viễn thông toàn cầu vào những năm cuối thập niên 2000 đã chứng kiến sự bùng nổ vượt bậc với hơn 2 tỷ thuê bao di động sử dụng công nghệ GSM. Tại Việt Nam, các nhà khai thác viễn thông lớn như VNPT, VinaPhone, MobiFone và Viettel đã khai thác tối đa hạ tầng mạng thông tin di động thế hệ 2G và 2.5G. Tuy nhiên, kiến trúc mạng chuyển mạch kênh truyền thống với tốc độ truyền dữ liệu chỉ đạt từ 9,6 kbps đến 14,4 kbps đã bộc lộ rõ sự quá tải, không thể đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ truyền thông đa phương tiện và dữ liệu băng rộng.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là sự cần thiết phải nâng cấp, chuyển đổi hạ tầng mạng di động độc lập sang kiến trúc Mạng thế hệ mới (NGN-Mobile) trên nền tảng giao thức Internet (All-IP). Mục tiêu cụ thể của luận văn là nghiên cứu toàn diện cấu trúc phân lớp, so sánh hai mô hình mạng lõi chủ đạo gồm Softswitch và IMS (IP Multimedia Subsystem), từ đó xây dựng phương án thử nghiệm mạng NGN-Mobile khả thi tại Việt Nam trong giai đoạn 2007–2008.

Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc giải quyết bài toán hội tụ cố định - di động, giúp các nhà mạng tối ưu hóa chi phí đầu tư hạ tầng truyền dẫn khoảng 30% đến 40%, đồng thời nâng cao băng thông truyền tải lên mức từ 144 kbps đến 2 Mbps cho các dịch vụ 3G/UMTS. Công trình cung cấp một công cụ khoa học vững chắc để đánh giá toàn diện khả năng triển khai mạng di động tiên tiến, phù hợp với điều kiện địa lý và hạ tầng truyền dẫn viễn thông thực tế tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên các khung lý thuyết chuẩn hóa quốc tế của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU-T), Dự án Đối tác Thế hệ thứ 3 (3GPP) và 3GPP2:

• Lý thuyết cấu trúc phân lớp NGN: Mô hình phân tách triệt để giữa lớp điều khiển và lớp truyền tải thành 4 phân lớp chức năng: Lớp truy nhập (Radio Access Network - RAN), Lớp truyền tải (IP/ATM Transport Plane), Lớp điều khiển (Control Plane) và Lớp ứng dụng/dịch vụ (Application/Service Plane).
• Mô hình chuyển mạch mềm Softswitch: Kiến trúc xử lý cuộc gọi phân tán, tách rời bộ điều khiển cổng truyền thông (Media Gateway Controller - MGC) với cổng truyền thông (Media Gateway - MGW) thông qua các giao thức chuẩn hóa như H.248/Megaco, SIP-T và SIGTRAN.
• Mô hình phân hệ đa phương tiện IP (IMS): Khung kiến trúc All-IP thế hệ mới cho mạng di động 3G theo các phiên bản 3GPP R5/R6/R7. Khung sử dụng giao thức khởi tạo phiên SIP để điều khiển các thực thể lõi gồm CSCF (S-CSCF, P-CSCF, I-CSCF) và máy chủ lưu trữ thuê bao tập trung HSS qua giao diện Diameter.
• Các khái niệm then chốt: Mạng toàn IP (All-IP Network), Giao diện lập trình ứng dụng mở (Open APIs như Parlay/OSA), Kiểm soát tài nguyên và chính sách truy nhập (RACS/PDF) và Quản lý chất lượng dịch vụ đầu cuối (End-to-End QoS).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp phân tích lý thuyết chuẩn hóa, mô hình hóa toán học và tính toán tham số kỹ thuật thực nghiệm:

• Quy mô và nguồn dữ liệu: Nguồn số liệu được thu thập trực tiếp từ hiện trạng mạng lưới di động của VNPT và báo cáo thị phần viễn thông Việt Nam. Cỡ mẫu tính toán thử nghiệm được thiết lập cho vùng phủ sóng phục vụ 500.000 thuê bao giả định tại khu vực đô thị với mật độ cao.
• Phương pháp chọn mẫu và phân bổ: Áp dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng phi ngẫu nhiên dựa trên các kịch bản lưu lượng người dùng trong giờ bận (Busy Hour - BH). Cụ thể, thông số tính toán gồm lưu lượng thoại trung bình từ 0,025 đến 0,03 Erlang/thuê bao và lưu lượng dữ liệu chuyển mạch gói từ 16 đến 32 kbps/thuê bao.
• Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình tính toán Erlang B để xác định dung lượng kênh thoại và công thức tính toán quỹ đường truyền (Link Budget) vô tuyến nhằm xác định bán kính cell phủ sóng, số lượng trạm gốc BTS/NodeB và dung lượng trạm điều khiển RNC. Phương pháp này đảm bảo tính toán chính xác nhu cầu băng thông truyền tải, hạn chế tối đa nghẽn mạch trong giờ bận và đưa ra cấu hình thiết bị tối ưu. Quá trình phân tích và xây dựng mô hình thử nghiệm được thực hiện xuyên suốt trong 12 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu năng vượt trội của kiến trúc phân tán Softswitch: Việc tách biệt khối xử lý điều khiển cuộc gọi khỏi khối chuyển mạch vật lý giúp giảm thiểu lưu lượng báo hiệu trên mạng lõi khoảng 35%. Thiết bị điều khiển MSOFTX3000 có khả năng quản lý đồng thời nhiều khối Media Gateway UMG8900, nâng cao hiệu suất xử lý cuộc gọi lên tới 2.000.000 cuộc/giờ bận (BHCA).
2. Đột phá về thông lượng truyền tải dữ liệu: Cấu trúc mạng NGN-Mobile tích hợp các phần tử gói SGSN9810 và GGSN9811 cho phép nâng tốc độ truyền dẫn từ mức 9,6 kbps của 2G lên tới 384 kbps đối với mạng 3G WCDMA và đạt đỉnh 2 Mbps trong các điều kiện tối ưu, đáp ứng hoàn hảo cho các dịch vụ video call, streaming và mobile internet.
3. Tối ưu hóa dung lượng truyền dẫn và bán kính phủ sóng: Kết quả tính toán quỹ đường truyền cho thấy với bán kính cell trung bình từ 0,8 km đến 1,2 km trong khu vực đô thị, một bộ điều khiển trạm vô tuyến RNC-BSC6800 có thể quản lý hiệu quả lưu lượng người dùng lên tới 150 Mbps, giảm thiểu 25% số lượng vị trí lắp đặt trạm so với quy hoạch phân tán cũ.
4. Độ tin cậy và khả năng liên kết liên mạng: Phương án kết nối mạng NGN-Mobile với mạng cố định PSTN và mạng di động GSM-TDM hiện có qua các cổng báo hiệu SGW và giao thức BICC/ISUP đạt tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công trên 98,5% với độ trễ chuyển tiếp dưới 150 ms.

Thảo luận kết quả

Dữ liệu tính toán trong nghiên cứu được minh chứng và trực quan hóa chi tiết thông qua hệ thống bảng biểu và sơ đồ kết nối. Bảng tính toán quỹ đường truyền và kích thước vùng phủ đã mô phỏng rõ ràng mối tương quan giữa suy hao truyền sóng vô tuyến và công suất phát của trạm thu phát gốc NodeB. Đồng thời, biểu đồ phân bổ lưu lượng theo từng RNC đã chứng minh cấu hình thiết bị MSOFTX3000 và UMG8900 hoàn toàn có khả năng gánh tải an toàn trong các kịch bản lưu lượng giờ bận tăng đột biến từ 20% đến 30%.

Khi so sánh với mô hình chuyển đổi của China Unicom hay kiến trúc R12/R5 của Ericsson trên thế giới, giải pháp NGN-Mobile thử nghiệm tại Việt Nam cho thấy sự tương đồng cao về độ ổn định kỹ thuật. Tuy nhiên, điểm khác biệt lớn nằm ở việc đề xuất lộ trình hai giai đoạn: ưu tiên triển khai Softswitch trên nền hạ tầng truyền dẫn IP/ATM sẵn có để khai thác dịch vụ thoại chất lượng cao, sau đó mới tích hợp phân hệ IMS nhằm cung cấp dịch vụ đa phương tiện. Chiến lược này giúp các nhà mạng Việt Nam bảo toàn được hơn 60% vốn đầu tư vào hệ thống truy nhập 2G cũ trong khi vẫn mở rộng nhanh chóng các dịch vụ giá trị gia tăng mới.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu và phương án thử nghiệm, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp chiến lược:

1. Nâng cấp mạng lõi chuyển mạch kênh sang mô hình Softswitch phân tán: Tiến hành lắp đặt các trung tâm điều khiển cuộc gọi MSOFTX3000 kết hợp với Media Gateway UMG8900 tại các trung tâm vùng miền (Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Đà Nẵng). Giải pháp này giúp cắt giảm 30% chi phí vận hành truyền dẫn và nâng cao 50% dung lượng kết nối cuộc gọi, thực hiện trong lộ trình 12 tháng do Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) và các nhà mạng trực thuộc chủ trì.
2. Tích hợp từng bước phân hệ IMS (IP Multimedia Subsystem): Thiết lập các máy chủ chức năng S-CSCF, P-CSCF, HSS và máy chủ ứng dụng SIP-AS để phát triển các dịch vụ hội tụ thoại - video - dữ liệu băng rộng với mục tiêu độ trễ phiên dưới 50 ms. Kế hoạch triển khai kéo dài từ 18 đến 24 tháng dưới sự điều phối của ban kỹ thuật mạng lõi.
3. Chuẩn hóa cơ chế kiểm soát chất lượng dịch vụ End-to-End QoS: Áp dụng hệ thống quản lý chính sách tài nguyên RACS và phân loại gói tin DiffServ/MPLS trên toàn bộ lớp truyền tải IP, cam kết mức độ mất gói dưới 0,1% đối với luồng thoại thời gian thực. Đơn vị thực hiện là các trung tâm vận hành khai thác mạng (NOC) với chu kỳ kiểm tra định kỳ hàng quý.
4. Tái cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến RAN: Từng bước bổ sung các trạm NodeB 3G tích hợp song song với BTS 2G hiện hữu thông qua các khối xử lý đa chuẩn RNC-BSC6800, mở rộng vùng phủ sóng băng rộng đạt trên 95% diện tích các đô thị loại 1 trong vòng 18 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nghiên cứu là tài liệu tham khảo giá trị cho nhiều nhóm chuyên môn trong lĩnh vực viễn thông và công nghệ thông tin:

• Kỹ sư quy hoạch và thiết kế mạng vô tuyến: Nắm bắt phương pháp tính toán quỹ đường truyền, lưu lượng giờ bận và quy hoạch dung lượng trạm RNC/BSC phục vụ việc lập dự án nâng cấp trạm thực tế.
• Chuyên gia vận hành mạng lõi tại các nhà mạng (VNPT, Viettel, MobiFone): Sử dụng các mô hình cấu hình thiết bị Softswitch MSOFTX3000, Gateway UMG8900 và kiến trúc báo hiệu SIGTRAN/BICC để cấu hình và xử lý sự cố liên mạng.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Điện tử - Viễn thông: Khai thác làm giáo trình tham khảo chuyên sâu về cấu trúc phân lớp NGN, phân hệ IMS, giao thức SIP/Diameter và lộ trình tiến hóa mạng di động từ 2G lên 3G/4G.
• Nhà quản lý kỹ thuật và hoạch định chiến lược công nghệ: Có cơ sở dữ liệu kỹ thuật vững chắc để xây dựng đề án chuyển đổi số hạ tầng viễn thông quốc gia và đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật trước khi đầu tư trang thiết bị mới.

Câu hỏi thường gặp

Điểm khác biệt cốt lõi giữa mạng NGN-Mobile và mạng di động 2G truyền thống là gì? Khác biệt lớn nhất nằm ở kiến trúc mạng toàn IP (All-IP). Mạng 2G tích hợp gắn liền chức năng điều khiển cuộc gọi với phần cứng chuyển mạch TDM kênh hẹp, giới hạn tốc độ ở 9,6 kbps. Ngược lại, NGN-Mobile tách rời lớp điều khiển (Softswitch/IMS) và lớp truyền tải, cho phép truyền tải dữ liệu gói tốc độ cao lên tới 2 Mbps và hỗ trợ đa dịch vụ đồng nhất.

Tại sao việc phân tách lớp điều khiển khỏi lớp truyền tải lại quan trọng trong NGN? Cơ chế này mang lại tính linh hoạt cao và giảm chi phí đầu tư. Lớp điều khiển bằng phần mềm tập trung (MGC/CSCF) có thể quản lý đồng thời nhiều cổng truyền thông (Media Gateway) phân tán ở các vị trí địa lý khác nhau. Nhờ đó, nhà mạng dễ dàng mở rộng dung lượng, bổ sung dịch vụ mới mà không cần can thiệp hay thay thế toàn bộ thiết bị truyền dẫn vật lý.

Phân hệ IMS đóng vai trò gì trong tiến trình chuyển đổi lên NGN-Mobile? IMS là kiến trúc nền tảng cho sự hội tụ mạng cố định và di động trên nền giao thức SIP. IMS quản lý các phiên truyền thông đa phương tiện theo thời gian thực (như video call, họp trực tuyến, IPTV) độc lập với công nghệ truy nhập vô tuyến, đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS và hỗ trợ các nhà mạng triển khai ứng dụng từ bên thứ ba an toàn qua giao diện mở Open APIs.

Phương án thử nghiệm tại Việt Nam lựa chọn cấu hình thiết bị phần cứng nào? Phương án thử nghiệm sử dụng giải pháp phần cứng chuyển mạch mềm tiên tiến gồm: Bộ điều khiển MSOFTX3000, Cổng truyền thông đa năng UMG8900, Khối hỗ trợ gói SGSN9810, GGSN9811, Khối điều khiển vô tuyến RNC-BSC6800 và Hệ thống quản lý mạng tập trung iManager2000. Đây là những thiết bị có độ mở cao, tương thích linh hoạt với cả hạ tầng GSM cũ và mạng IP mới.

Làm thế nào để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho thoại khi chuyển sang truyền tải gói All-IP? Hệ thống sử dụng cơ chế kiểm soát tài nguyên và chính sách truy nhập (RACS/PDF) kết hợp công nghệ gắn nhãn chuyển mạch đa giao thức MPLS và kiến trúc DiffServ trên lớp truyền tải. Các luồng thoại và video thời gian thực được ưu tiên băng thông tối thiểu, kiểm soát độ trễ dưới 150 ms và tỷ lệ mất gói dưới 0,1%, mang lại chất lượng tương đương mạng chuyển mạch kênh truyền thống.

Kết luận

• Chuẩn hóa kiến trúc All-IP: Luận văn đã tổng hợp và xây dựng thành công mô hình cấu trúc phân lớp mạng NGN-Mobile, chứng minh tính tất yếu của việc hội tụ dịch vụ viễn thông trên nền tảng giao thức IP.
• Hoàn thiện phương án thử nghiệm khả thi: Đưa ra cấu hình mạng thử nghiệm chi tiết với các phần tử MSOFTX3000, UMG8900 và RNC-BSC6800, giải quyết trọn vẹn bài toán liên kết giữa mạng NGN với mạng PSTN và GSM hiện hữu tại Việt Nam.
• Đóng góp về phương pháp tính toán: Cung cấp bộ tham số tính toán lưu lượng giờ bận và quỹ đường truyền vô tuyến chuẩn xác, làm công cụ định lượng hỗ trợ thiết kế mạng 3G/UMTS với quy mô 500.000 thuê bao.
• Lộ trình triển khai rõ ràng: Đề xuất tiến trình chuyển đổi khoa học qua 2 giai đoạn (từ Softswitch tiến lên IMS toàn diện) giúp tối ưu hóa chi phí đầu tư hạ tầng cho các nhà khai thác viễn thông trong vòng 12 đến 24 tháng.
• Định hướng phát triển tương lai: Mở rộng nghiên cứu sang các công nghệ vô tuyến băng rộng thế hệ kế tiếp như LTE, HSDPA và tích hợp giải pháp mạng thông minh để tiếp tục nâng cao trải nghiệm người dùng di động.

Các đơn vị viễn thông, viện nghiên cứu và kỹ sư chuyên ngành có thể ứng dụng ngay các phát hiện và phương án thiết kế trong công trình này để triển khai các dự án hiện đại hóa mạng viễn thông thế hệ mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC MẠNG MOBILE HIỆN TẠI 1. KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CÁC MẠNG MOBILE Một thế hệ thông tin di động mới thường được đánh dấu bằng những cải tiến quan trọng về đặc điểm cấu trúc và tính năng hoạt động. Trong lịch sử, các mạng mobile đã phát triển qua ba thế hệ. Các thế hệ mobile thường được định nghĩa thông qua các công nghệ giao tiếp không gian, công nghệ truyền tải, cũng như khả năng cung cấp dịch vụ tới người dùng.

Để có cái nhìn khái quát về quá trình phát triển của các thế hệ thông tin di động, có thể mô tả một cách tổng quan các thế hệ mobile, các công nghệ truyền tải và các ứng dụng của nó như sau: Hình 1.1 Xu hướng công nghệ và ứng dụng của các mạng Mobile Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) Ở thế hệ thứ nhất: công nghệ sử dụng dựa trên cơ sở tế bào tương tự (analog cellular technology). Thế hệ di động này đáp ứng các ứng dụng điện thoại di động cơ bản, dựa trên công nghệ truy cập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại di động. Nhược điểm của các hệ thống này là chất lượng thấp, vùng phủ sóng hẹp và dung lượng nhỏ. Các hệ thống này phát triển ở cả Châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bản.

Có thể đưa ra một số mạng di động tiêu biểu của thế hệ 1G như sau: - Hệ thống di động tổ ong tương tự đầu tiên của hãng NTT được đưa ra năm 1979. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 - Tiếp sau đó, hệ thống điện thoại di động của Bắc Âu (NMT-Nordic Mobile Telephone) được đưa vào khai thác năm 1981. Hệ thống này hoạt động ở cả hai băng tần 450-900MHz. - Năm 1983, Mỹ cho ra đời hệ thống thông tin di động tiên tiến (AMPS- Advance Mobile Phone System).

Tiếp theo, năm 1985, hệ thống thông tin truy nhập tổng thể (TACS-Total Access Communication) được bắt đầu sử dụng ở nước Anh và sau đó là ở Đức. - Năm 1991, Mỹ phát triển hệ thống AMPS thành hệ thống AMPS băng hẹp N-AMPS (Narrowband AMPS). Với một số thay đổi về băng tần, hệ thống N-AMPS có thể phục vụ nhiều thuê bao hơn mà không cần thêm các cell mới. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) Các mạng vô tuyến thế hệ thứ 2 bắt đầu xuất hiện từ đầu những năm 1990.

Chúng có những cải tiến đáng kể so với các mạng vô tuyến 1G. Trong đó, công nghệ truyền dẫn và xử lý tín hiệu số được sử dụng nhằm tăng cường dung lượng hệ thống vô tuyến và nâng cao hiệu suất phổ. Các tiêu chuẩn cho mạng lõi và mạng truy nhập được cải tiến để nâng cao chất lượng thoại, hỗ trợ chuyển vùng giữa các mạng của các nhà khai thác khác nhau và giữa các quốc gia với nhau. Các mạng tiêu biểu cho 2G có thể kể đến như sau: - Tại Bắc Mỹ: Hai tiêu chuẩn 2G chính được đưa ra trong những năm 1990 là: IS-136 cho các hệ thống Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và IS-95 cho các hệ thống Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA).

- Tại Châu Âu: Các quốc gia Châu Âu quyết định cùng tham gia phát triển bộ tiêu chuẩn cho hệ thống vô tuyến 2G và mạng lõi 2G để thay thế các hệ thống vô tuyến 1G đã được sử dụng tại Châu Âu. Kết quả là GSM (Global System for Mobile communications) ra đời. GSM hoạt động ở băng tần 900Mhz và 1800Mhz ở Châu Âu và băng tần 800Mhz và 1900Mhz tại Mỹ. - Năm 1993, NTT đưa ra tiêu chuẩn di động số đầu tiên của nước này (JPD-Japanish Personal Digital Cellular System) và phát triển hệ thống thông tin LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 di động số cá nhân (PDC-Personal Digital Cellular) với băng tần hoạt động là 900-1400MHz.

Hệ thống thông tin di động thế hệ 2,5G Trong quá trình phát triển của mình, rất nhiều mạng di động thế hệ 2G đã ứng dụng công nghệ chuyển mạch gói (những mạng 2G tích hợp công nghệ chuyển mạch gói này còn được biết đến với cái tên 2,5G). Đây có thể coi là một bước ngoặt đáng kể trong quá trình chuyển tiếp giữa 2G và 3G và có tác động rất lớn đến những người sử dụng dịch vụ. Vào năm 1999, DoCoMo lần đầu tiên đưa ra dịch vụ I-mode, đặt dấu mốc quan trọng trong việc chuyển đổi từ 2G sang 2,5G. Đây được coi như một động lực hướng đến người dùng của nhà cung cấp dịch vụ.

I-mode đã trở thành dịch vụ đầu tiên trên thế giới cho phép các thiết bị cầm tay thông minh sử dụng trình duyệt định vị và truy cập các trang web. Các cải tiến trong các dịch vụ dữ liệu không dây, dạng gói, cho phép một người dùng có thể sử dụng dịch vụ trên nhiều thiết bị cầm tay khác nhau. Thêm vào đó, chức năng tính toán di động của các dịch vụ này cũng cho phép người dùng thực hiện các tiện ích đa dạng khác như: Telephone Banking, đặt chỗ máy bay, giao dịch chứng khoán, gửi/nhận thư điện tử, chơi game, xem các bản tin thời tiết, truy cập web… Một hệ thống tiêu biểu trong các tiện ích tính toán di động có thể kể đến là DPC-P (Pesonal Digital Cellunar Packet). Trong hệ thống DPC-P người ta sử dụng các gói dữ liệu trên giao diện không gian, trong khi vẫn sử dụng mạng chuyển mạch kênh DPC.

Điều này cho phép người sử dụng có thể tùy chọn các dịch vụ dữ liệu trên cơ sở gói. Dịch vụ I-mode hoạt động trên cơ sở các dịch vụ gói này, nhờ vào đó nó vẫn tiếp tục gặt hái được những thành công. Tiếp theo sự thành công của mạng DPC-P, GPRS-General Packet Radio Service được biết như một dịch vụ giá trị gia tăng phi thoại. Dịch vụ này cho phép người sử dụng có thể gửi và nhận thông tin qua mạng thông tin di động.

Mạng thông tin di động 2,5G có thể dễ dàng kết nối và gửi, nhận thông tin ngay lập tức. Chính vì vậy, các thiết bị mobile 2,5G còn được gọi như các thiết bị “mọi lúc, mọi nơi – always connected, always on” [8]. Các kết nối dịch vụ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 Internet cung cấp cho người sử dụng trong mạng 2,5G được coi là một chức năng nhảy vọt trong quá trình phát triển của mạng mobile. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) Ngày nay, các mạng thông tin di dộng ngày nay đang tiến tới một hệ thống thế hệ thứ ba (3G).

Các mạng di động 3G với đặc điểm: có khả năng mang dung lượng thoại lớn hơn, kết nối dữ liệu di động tốc độ cao hơn, sử dụng các ứng dụng đa phương tiện. Các hệ thống di động thế hệ này cũng cung cấp các dịch vụ thoại với chất lượng tương đương các hệ thống hữu tuyến và dịch vụ truyền số liệu có tốc độ từ 144Kbps đến 2Mbps (lớn hơn rất nhiều tốc độ 9,6 kbps ở mạng 2G và lớn hơn vài chục lần so với mạng 2,5G). Các tiêu chuẩn về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba đã được ITU-R tiến hành chuẩn hoá cho IMT-2000. Tại thời điểm hiện tại, mạng di động 3G dã được triển khai ở một số Quốc gia trên thế giới và một số Quốc gia khác cũng sớm triển khai mạng này trong tương lai gần.

Hệ thống thông tin di động 3,5G và 4G Hệ thống 3,5G là sự nâng cấp của 3G sử dụng các công nghệ như công nghệ truy cập gói dữ liệu tốc độ cao HSPDA (High Speed Downlink Packet Acces), song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplex) và các công nghệ đặc quyền như Flash OFDM. Mạng 3,5G và 4G là một sự hội tụ của nhiều công nghệ mạng hiện có và đang phát triển như 2G, 3G, WiMAX, Wi-Fi, IEEE 802.22, pre- 4G, UMB, satellite… Nó không hẳn chỉ giới hạn như là một mở rộng của mạng tế bào. Với các công nghệ tiên tiến, thế hệ mạng 3,5G/4G mang tính chất hội tụ rõ nét để cung cấp kết nối vô tuyến đúng nghĩa: rộng khắp, mọi lúc, mọi nơi, không kể mạng thuộc nhà cung cấp nào, không kể người dùng đang dùng thiết bị di động gì. Người dùng trong các mạng thuộc thế hệ này có thể kết nối mạng bất cứ nơi đâu với tốc độ cao, giá thành thấp, dịch vụ chất lượng đảm bảo và mang tính đặc thù cho từng cá nhân.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. MẠNG MOBILE CÔNG NGHỆ GSM Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM (Global System for Mobile Communications) là một tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động số toàn Châu Âu đã được ETSI (European Telecommunication Standard Institute - Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu) phát triển. Đây là một trong những công nghệ mạng điện thoại di động phổ biến nhất trên thế giới. Cho đến nay, công nghệ này có hơn 2 tỷ thuê bao sử dụng trên phạm vi toàn thế giới.

Giao tiếp vô tuyến của GSM dựa trên công nghệ TDMA (Đa truy nhập phân chia theo thời gian) kết hợp với FDMA (Đa truy nhập phân chia theo tần số). Ưu điểm của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh và truyền số liệu với chất lượng cao còn cho phép dễ dàng kết nối các thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau do công nghệ GSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ. CẤU TRÚC ĐỊA LÝ MẠNG GSM Trong hệ thống GSM, mạng được phân chia thành các phân vùng địa lý, bao gồm: Tế bào (cell), các vùng định vị (LA), các vùng dịch vụ (MSC/VLR) và các vùng mạng (PLMN). VÙNG MẠNG PLMN Phân cấp đầu tiên trong các vùng địa lý GSM là vùng mạng PLMN (Public Land Mobile Network).

Đây là vùng dịch vụ mà tại đó vùng phục vụ thuộc một nhà khai thác dịch vụ. PLMN có thể là một hay nhiều vùng trong một quốc gia tùy theo kích thước của vùng phục vụ.2 Phân cấp cấu trúc địa lý và phân vùng mạng PLMN - GSM LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 Các đường truyền kết nối giữa mạng di động GSM/PLMN và các mạng khác đều ở mức tổng đài trung kế Quốc gia hay Quốc tế. Tất cả các cuộc gọi vào hay ra mạng GSM/PLMN đều được định tuyến thông qua tổng đài vô tuyến cổng G-MSC (Gateway - Mobile Service Switching Center). VÙNG DỊCH VỤ MSC/VLR Vùng dịch vụ MSC/VLR là một phần của mạng GSM.

Nó là vùng phục vụ của một MSC. Mọi thông tin để định tuyến cuộc gọi tới thuê bao di động hiện đang trong vùng phục vụ của MSC được lưu giữ trong bộ ghi định vị tạm trú VLR.