Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin và viễn thông, mạng viễn thông thế hệ sau (Next Generation Network - NGN) đã trở thành xu hướng tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao. Theo ước tính, lưu lượng thông tin cuộc gọi ngày càng đa dạng với sự gia tăng mạnh mẽ của lưu lượng phi thoại, đòi hỏi mạng viễn thông phải đảm bảo truyền tải thông tin tốc độ cao với chi phí hợp lý. Mạng NGN được xây dựng trên nền tảng chuyển mạch gói IP, hội tụ các dịch vụ thoại, video và dữ liệu trên cùng một hạ tầng mạng duy nhất, đồng thời tương thích và kết nối hiệu quả với mạng truyền thống PSTN/ISDN.

Luận văn tập trung nghiên cứu các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN, đặc biệt là các giao thức H.323, SIP, BICC, MGCP/MEGACO và sự giao tiếp báo hiệu giữa chuyển mạch mềm và mạng báo hiệu số 7 (SS7). Phạm vi nghiên cứu bao gồm các thành phần cơ bản của mạng NGN, kiến trúc mạng, các giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi, cũng như công nghệ IMS của Huawei đang thử nghiệm tại Viettel Telecom. Mục tiêu chính là phân tích, đánh giá và đề xuất giải pháp kết nối báo hiệu trong mạng NGN, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành và phát triển mạng viễn thông thế hệ mới tại Việt Nam.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển công nghệ viễn thông, hỗ trợ các nhà khai thác dịch vụ trong việc chuyển đổi từ mạng truyền thống sang mạng NGN, đồng thời tạo nền tảng cho việc triển khai các dịch vụ đa phương tiện tiên tiến, đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của người dùng.

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 NGN và các giao thức báo hiệu điều khiển, bao gồm:

  • Mô hình kiến trúc mạng NGN: Bao gồm 5 lớp chức năng chính là lớp truy nhập (Access), lớp truyền tải/lõi (Transport/Core), lớp điều khiển (Control), lớp ứng dụng/dịch vụ (Application/Service) và lớp quản lý (Management). Mô hình này giúp phân tách rõ ràng các chức năng, tạo điều kiện cho việc phát triển và quản lý mạng hiệu quả.

  • Lý thuyết về giao thức báo hiệu H.323: Là bộ giao thức của ITU-T dùng cho dịch vụ đa phương tiện qua mạng chuyển mạch gói, bao gồm các thành phần như thiết bị đầu cuối, gateway, gatekeeper và khối điều khiển đa điểm MCU. H.323 cung cấp các thủ tục thiết lập, điều khiển và giải phóng cuộc gọi.

  • Lý thuyết về giao thức SIP (Session Initiation Protocol): Giao thức khởi tạo phiên làm việc, hỗ trợ thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện trên mạng IP.

  • Mô hình giao thức BICC (Bearer Independent Call Control): Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh mang, hỗ trợ chuyển mạch cuộc gọi trong mạng NGN.

  • Giao thức MGCP/MEGACO: Giao thức điều khiển gateway truyền thông, quản lý các thiết bị chuyển đổi giữa mạng chuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói.

  • Mạng báo hiệu số 7 (SS7) và giao tiếp SIGTRAN: Cung cấp nền tảng báo hiệu truyền thống, được tích hợp với mạng NGN thông qua các cổng báo hiệu (Signalling Gateway).

Các khái niệm chính bao gồm: chuyển mạch gói, hội tụ dịch vụ, báo hiệu điều khiển cuộc gọi, gateway, gatekeeper, media gateway, softswitch, IMS (IP Multimedia Subsystem).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp tài liệu, phân tích lý thuyết và mô hình mạng NGN cùng các giao thức báo hiệu điều khiển. Nguồn dữ liệu chính bao gồm các tài liệu kỹ thuật, khuyến nghị ITU-T, báo cáo ngành viễn thông và các nghiên cứu thực tiễn tại Viettel Telecom.

Phân tích được thực hiện trên cơ sở mô hình kiến trúc mạng NGN, các giao thức báo hiệu H.323, SIP, BICC, MGCP/MEGACO và mạng SS7. Nghiên cứu cũng khảo sát công nghệ IMS của Huawei đang thử nghiệm tại Viettel, đánh giá các thủ tục đăng ký, thiết lập cuộc gọi và dịch vụ IMS.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2007 đến 2009, với cỡ mẫu nghiên cứu là các hệ thống mạng NGN thực tế và mô hình thử nghiệm tại Viettel Telecom. Phương pháp chọn mẫu là nghiên cứu định tính, phân tích chuyên sâu các giao thức và kiến trúc mạng, kết hợp với khảo sát thực tiễn triển khai công nghệ IMS.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mạng NGN đáp ứng hiệu quả nhu cầu hội tụ dịch vụ đa phương tiện: NGN cho phép truyền tải đồng thời thoại, video và dữ liệu trên cùng một hạ tầng IP, giúp giảm chi phí vận hành và tăng tính linh hoạt. Theo báo cáo ngành, việc chuyển đổi sang NGN giúp giảm chi phí bảo trì mạng truyền thống khoảng 20-30%.

  2. Giao thức H.323 và SIP là hai chuẩn báo hiệu chủ đạo trong NGN: H.323 cung cấp bộ giao thức đa phương tiện toàn diện, trong khi SIP đơn giản hơn, hỗ trợ tốt cho các ứng dụng VoIP và dịch vụ đa phương tiện. Tỷ lệ sử dụng SIP trong các mạng NGN hiện đại đã tăng lên khoảng 60% so với H.323.

  3. Sự tích hợp giữa mạng NGN và mạng báo hiệu số 7 (SS7) qua Signalling Gateway là cần thiết: Việc này đảm bảo khả năng tương tác giữa mạng NGN và mạng PSTN truyền thống, duy trì các dịch vụ thoại và dữ liệu hiện có. Tại Viettel Telecom, công nghệ IMS của Huawei đã thử nghiệm thành công việc kết nối này, với độ trễ báo hiệu giảm 15% so với các giải pháp trước.

  4. Công nghệ IMS của Huawei hỗ trợ đa dạng dịch vụ và nâng cao chất lượng dịch vụ (QoS): IMS cho phép triển khai các dịch vụ như Audio Conference, IP Centrex, Follow Me với khả năng quản lý băng thông và ưu tiên lưu lượng hiệu quả. Thử nghiệm tại Viettel cho thấy dịch vụ IMS có thể giảm tỷ lệ mất gói xuống dưới 1%, cải thiện trải nghiệm người dùng.

Thảo luận kết quả

Các phát hiện cho thấy mạng NGN không chỉ là bước phát triển công nghệ mà còn là giải pháp kinh tế hiệu quả cho các nhà khai thác viễn thông trong bối cảnh cạnh tranh và hội nhập. Việc sử dụng các giao thức báo hiệu như H.323, SIP, BICC và MGCP/MEGACO giúp mạng NGN linh hoạt trong việc hỗ trợ các dịch vụ đa dạng, từ thoại truyền thống đến các dịch vụ đa phương tiện hiện đại.

Sự tích hợp với mạng SS7 qua Signalling Gateway là yếu tố then chốt để đảm bảo tính liên tục dịch vụ và tương thích với hạ tầng hiện có, giảm thiểu rủi ro khi chuyển đổi công nghệ. Công nghệ IMS được thử nghiệm tại Viettel Telecom minh chứng cho khả năng triển khai thực tế của NGN, đồng thời nâng cao chất lượng dịch vụ và đa dạng hóa các dịch vụ giá trị gia tăng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tỷ lệ sử dụng các giao thức báo hiệu trong mạng NGN, bảng thống kê hiệu quả giảm chi phí và cải thiện chất lượng dịch vụ sau khi áp dụng IMS, cũng như sơ đồ kiến trúc mạng NGN tích hợp với mạng SS7.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai mở rộng công nghệ IMS trong mạng NGN: Tăng cường đầu tư và thử nghiệm các dịch vụ IMS như Audio Conference, IP Centrex, Follow Me nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và đa dạng hóa sản phẩm. Thời gian thực hiện dự kiến trong 12-18 tháng, chủ thể thực hiện là các nhà khai thác viễn thông lớn.

  2. Tăng cường đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho đội ngũ vận hành mạng NGN: Đào tạo chuyên sâu về các giao thức báo hiệu H.323, SIP, BICC, MGCP/MEGACO và kỹ thuật tích hợp với mạng SS7 để đảm bảo vận hành ổn định và hiệu quả. Thời gian đào tạo liên tục hàng năm, do các trung tâm đào tạo chuyên ngành phối hợp với nhà cung cấp thiết bị thực hiện.

  3. Phát triển các giải pháp quản lý băng thông và QoS nâng cao: Áp dụng các chính sách ưu tiên lưu lượng, kiểm soát băng thông nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ đầu cuối, đặc biệt với các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực. Chủ thể thực hiện là bộ phận kỹ thuật mạng, thời gian triển khai trong 6-12 tháng.

  4. Xây dựng kế hoạch chuyển đổi mạng truyền thống sang NGN từng bước, đảm bảo tương thích và liên thông dịch vụ: Thiết lập các cổng báo hiệu (Signalling Gateway) và gateway truyền thông để kết nối mạng NGN với mạng PSTN/ISDN hiện tại, giảm thiểu gián đoạn dịch vụ. Thời gian thực hiện theo lộ trình 3-5 năm, phối hợp giữa nhà cung cấp thiết bị và nhà khai thác mạng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà khai thác viễn thông: Giúp hiểu rõ kiến trúc và các giao thức báo hiệu trong mạng NGN, từ đó xây dựng chiến lược chuyển đổi mạng và phát triển dịch vụ mới phù hợp với xu hướng công nghệ.

  2. Chuyên gia kỹ thuật mạng và vận hành hệ thống: Cung cấp kiến thức chuyên sâu về các giao thức H.323, SIP, BICC, MGCP/MEGACO và kỹ thuật tích hợp mạng NGN với mạng SS7, hỗ trợ vận hành và bảo trì mạng hiệu quả.

  3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành điện tử viễn thông: Là tài liệu tham khảo quý giá về lý thuyết, mô hình và thực tiễn triển khai mạng NGN, giúp nâng cao hiểu biết và phát triển nghiên cứu chuyên sâu.

  4. Các nhà cung cấp thiết bị và giải pháp viễn thông: Hỗ trợ trong việc thiết kế, phát triển và tích hợp các sản phẩm phù hợp với kiến trúc NGN và các giao thức báo hiệu điều khiển, đáp ứng nhu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mạng NGN khác gì so với mạng truyền thống PSTN?
    Mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch gói IP, hội tụ đa dịch vụ trên cùng một hạ tầng mạng, trong khi PSTN dựa trên chuyển mạch kênh truyền thống. NGN linh hoạt hơn, hỗ trợ đa phương tiện và giảm chi phí vận hành.

  2. Các giao thức báo hiệu chính trong mạng NGN là gì?
    Các giao thức chính bao gồm H.323, SIP, BICC, MGCP/MEGACO. H.323 và SIP dùng cho thiết lập và điều khiển cuộc gọi VoIP, BICC hỗ trợ điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang, MGCP/MEGACO điều khiển gateway truyền thông.

  3. Làm thế nào để mạng NGN tương tác với mạng PSTN hiện tại?
    Thông qua các thiết bị Signalling Gateway và Media Gateway, mạng NGN có thể giao tiếp với mạng PSTN sử dụng mạng báo hiệu số 7 (SS7), đảm bảo tính liên tục dịch vụ và tương thích giữa hai mạng.

  4. Công nghệ IMS có vai trò gì trong mạng NGN?
    IMS là nền tảng cung cấp dịch vụ đa phương tiện trên mạng IP, hỗ trợ các dịch vụ thoại, video, hội nghị, và các dịch vụ giá trị gia tăng với khả năng quản lý băng thông và chất lượng dịch vụ cao.

  5. Làm sao để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trong mạng NGN?
    QoS được đảm bảo thông qua các cơ chế ưu tiên lưu lượng, kiểm soát băng thông, và quản lý tài nguyên mạng. Công nghệ IMS cũng hỗ trợ QoS bằng cách phân loại và ưu tiên các loại dịch vụ khác nhau.

Kết luận

  • Mạng NGN là xu hướng phát triển tất yếu của viễn thông, hội tụ đa dịch vụ trên nền tảng chuyển mạch gói IP.
  • Các giao thức báo hiệu H.323, SIP, BICC, MGCP/MEGACO đóng vai trò cốt lõi trong việc điều khiển và quản lý cuộc gọi trong mạng NGN.
  • Việc tích hợp mạng NGN với mạng PSTN qua Signalling Gateway đảm bảo tính liên thông và duy trì dịch vụ hiện có.
  • Công nghệ IMS của Huawei thử nghiệm tại Viettel Telecom chứng minh khả năng triển khai thực tế và nâng cao chất lượng dịch vụ.
  • Đề xuất triển khai IMS mở rộng, đào tạo kỹ thuật, quản lý QoS và kế hoạch chuyển đổi mạng truyền thống sang NGN là các bước tiếp theo cần thực hiện trong 3-5 năm tới.

Luận văn cung cấp nền tảng lý thuyết và thực tiễn quan trọng cho các nhà khai thác viễn thông và chuyên gia kỹ thuật trong quá trình phát triển mạng NGN tại Việt Nam. Để tiếp tục phát triển, các bên liên quan nên phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng dịch vụ viễn thông trong tương lai.