I. Tổng quan về Mạng NGN Next Generation Network là gì
Ngành viễn thông đang chuyển mình mạnh mẽ, không chỉ với nhà sản xuất và nhà nghiên cứu, mà còn với nhiều lĩnh vực khác. Cách thức con người trao đổi thông tin, giao tiếp và kinh doanh đang dần thay đổi. Thay vì chỉ thoại đơn thuần, người dùng muốn truyền dữ liệu, hình ảnh trên cùng một đường truyền. Nhiều thiết bị đầu cuối cung cấp thoại, dữ liệu, fax, video. Lưu lượng thông tin số liệu vượt xa thông tin thoại và tăng nhanh gấp 10 lần. Chuyển mạch kênh với tốc độ 64kbps không đáp ứng được yêu cầu băng thông, nhường chỗ cho chuyển mạch gói trong mạng thế hệ sau. NGN đang định hình, tương thích với mạng hiện có, và dần chuyển từ hạ tầng chuyển mạch kênh sang mạng thế hệ mới. NGN là mạng của ứng dụng mới, mang lại lợi nhuận và giá thành thấp. Không chỉ thoại, không chỉ dữ liệu, NGN là mạng thống nhất mang lại ứng dụng cao cấp cho xã hội. Theo như tài liệu gốc, NGN hứa hẹn sẽ là "mạng của các ứng dụng mới và các khả năng mang lại lợi nhuận mà chỉ đòi hỏi giá thành thấp".
1.1. Lịch sử phát triển và định nghĩa Mạng thế hệ mới
Trước đây, mạng viễn thông thường chỉ nghĩ đến tổng đài chuyển mạch kênh phức tạp. Sự phát triển của Internet, công nghệ mạng, và nhu cầu dịch vụ gia tăng đã thúc đẩy dịch chuyển sang tổng đài chuyển mạch gói. Điều này đáp ứng băng thông cho mọi loại hình dịch vụ, hình thành mạng hội tụ cung cấp mọi dịch vụ trên cùng một hạ tầng. NGN ra đời mang ý nghĩa về công nghệ, dịch vụ, và cơ hội cho các công ty nhỏ, mới tham gia thị trường. Mạng NGN cho phép triển khai dịch vụ đa dạng với giá thành thấp, giảm thời gian đưa dịch vụ ra thị trường, giảm chi phí khai thác mạng, nâng cao hiệu quả đầu tư và tạo nguồn doanh thu mới.
1.2. So sánh NGN với mạng truyền thống Ưu điểm vượt trội
NGN cho phép nhà cung cấp dịch vụ tăng cường kiểm soát, bảo mật thông tin và độ tin cậy, đồng thời giảm chi phí vận hành. Xây dựng trên tiêu chí mở, giao thức chuẩn và giao diện thân thiện, NGN đáp ứng nhu cầu của nhiều đối tượng: doanh nghiệp, văn phòng, kết nối giữa các mạng máy tính. NGN thống nhất mạng hữu tuyến truyền thống và chuẩn truyền tải âm thanh, hình ảnh, dữ liệu không dây. Công nghệ mạng NGN là chìa khóa giải mã cho công nghệ tương lai, đáp ứng đầy đủ yêu cầu kinh doanh với cấu trúc phân lớp theo chức năng và phân tán tiềm năng trên mạng, làm mềm hóa mạng và sử dụng rộng rãi giao diện mở đa truy nhập, đa giao thức.
II. Phân tích các hạn chế của mạng chuyển mạch kênh PSTN
Hạ tầng chuyển mạch viễn thông công cộng chủ yếu là tổng đài chuyển mạch kênh sử dụng công nghệ ghép kênh theo thời gian. Mạng PSTN đáp ứng tốt nhu cầu thoại, nhưng vẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết, chưa kể đến việc cung cấp dịch vụ mới. Mạng chuyển mạch kênh bao gồm ba hạn chế từ góc độ nhà vận hành và khai thác mạng. Đầu tiên là giá thành chuyển mạch của tổng đài nội hạt do số ít nhà sản xuất lớn kiểm soát. Thứ hai là sự thiếu phân biệt dịch vụ, khi các tổng đài chỉ cung cấp tập dịch vụ cố định. Cuối cùng là giới hạn trong phát triển mạng.
2.1. Chi phí đầu tư và vận hành tổng đài chuyển mạch
Hầu hết thị phần thiết bị chuyển mạch nội hạt do một số nhà sản xuất lớn kiểm soát. Các tổng đài nội hạt của các nhà sản xuất này được thiết kế để phục vụ hàng chục nghìn, thậm chí hàng trăm nghìn thuê bao. Chúng không thích hợp khi được sử dụng cho vài trăm đến vài nghìn thuê bao, vì giá thành thiết bị cao. Giá thấp nhất của một tổng đài nội hạt thường ở khoảng vài triệu USD, khiến các nhà cung cấp dịch vụ chỉ dám tham gia vào các thị trường lớn nhất.
2.2. Thiếu linh hoạt trong cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng
Các tổng đài luôn chỉ cung cấp tập dịch vụ cố định như đợi cuộc gọi đến, chuyển cuộc gọi, xác định số chủ gọi, hạn chế cuộc gọi. Hầu hết các dịch vụ này đã tồn tại từ nhiều năm qua, các dịch vụ hoàn toàn mới tương đối hiếm. Việc phát triển và thử nghiệm các dịch vụ mới tốn kém, và tập dịch vụ hiện có đã bao hàm hầu hết các khả năng mà khách hàng có thể thực hiện trên các nút bấm điện thoại.
2.3. Rào cản trong mở rộng và phát triển mạng lưới
Sơ đồ đấu nối của mạng tổng đài chuyển mạch kênh thường là hình cây. Mỗi tổng đài mới được lắp phải nối với các tổng đài cấp cao hơn với sơ đồ đấu nối phức tạp, mỗi hướng kết nối phải tạo riêng các luồng truyền dẫn. Khi khai mới một đầu số trong toàn mạng thì phải khai hết tất cả trong các tổng đài, gây tốn thời gian và có thể gặp sự cố không đáng có.
III. Phương pháp Triển khai NGN Kiến trúc mạng NGN cơ bản
Chương này tập trung vào các vấn đề đặc điểm và kiến trúc mạng NGN dựa trên công nghệ chuyển mạch mềm, đồng thời nêu ra các ứng dụng trong mạng. Dựa trên mô hình Softswitch, các phần tử trong mạng NGN được triển khai và quản lý. Kiến trúc mạng NGN được xây dựng theo hướng phân lớp chức năng, cho phép linh hoạt trong việc triển khai các dịch vụ mới và tận dụng tối đa tài nguyên mạng. Hình 2.1 trong tài liệu gốc mô tả chi tiết mô hình kiến trúc mạng NGN.
3.1. Các thành phần chính trong mạng NGN
Một mạng NGN điển hình bao gồm các thành phần chính như: các thiết bị đầu cuối (điện thoại IP, máy tính,...), các bộ điều khiển cuộc gọi (Softswitch), các cổng (Gateway) để kết nối với mạng truyền thống, và các máy chủ ứng dụng để cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng. Các thành phần này phối hợp với nhau để cung cấp các dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương tiện một cách hiệu quả. Chi tiết về chức năng của từng thành phần có thể tham khảo chương II của tài liệu gốc.
3.2. Mô hình phân lớp chức năng của kiến trúc NGN
Kiến trúc NGN được thiết kế theo mô hình phân lớp, bao gồm lớp truyền tải, lớp điều khiển và lớp dịch vụ. Lớp truyền tải chịu trách nhiệm truyền tải dữ liệu giữa các thành phần mạng. Lớp điều khiển quản lý các cuộc gọi và phiên truyền thông. Lớp dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch vụ cho người dùng. Mô hình phân lớp này cho phép nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng thêm, sửa đổi hoặc xóa các dịch vụ mà không ảnh hưởng đến các lớp khác.
IV. Các Ứng dụng NGN tại Việt Nam Triển khai và tiềm năng
Tại Việt Nam, Tập đoàn Bưu Chính Viễn Thông (VNPT) đã xây dựng xong cơ sở hạ tầng mạng và đang từng bước cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Các công ty viễn thông khác cũng đang xây dựng các dự án phát triển mạng NGN của riêng mình. Các ứng dụng của NGN bao gồm thoại IP (VoIP), truyền hình IPTV, dịch vụ hội nghị truyền hình và các ứng dụng dữ liệu tốc độ cao. "Mạng NGN không chỉ tồn tại trên lý thuyết mà đang được triển khai rộng rãi trên thế giới", theo như phần lời nói đầu của tài liệu.
4.1. Ứng dụng VoIP trên NGN Giải pháp tiết kiệm chi phí
VoIP là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của NGN. Nó cho phép người dùng thực hiện cuộc gọi thoại qua mạng IP, giảm chi phí so với cuộc gọi truyền thống. Các nhà cung cấp dịch vụ VoIP tại Việt Nam đang cung cấp nhiều gói cước khác nhau để đáp ứng nhu cầu của người dùng. Ngoài ra, VoIP còn tích hợp được nhiều tính năng hơn so với thoại truyền thống.
4.2. Ứng dụng NGN trong giáo dục và y tế
NGN có thể được sử dụng trong giáo dục để cung cấp các khóa học trực tuyến, hội thảo từ xa và các tài liệu học tập đa phương tiện. Trong y tế, NGN có thể hỗ trợ việc khám bệnh từ xa, chia sẻ thông tin bệnh nhân và quản lý hồ sơ bệnh án điện tử. Điều này giúp cải thiện chất lượng dịch vụ và giảm chi phí cho người dùng.
V. Chất lượng dịch vụ QoS Tối ưu hiệu năng mạng NGN
Chất lượng dịch vụ (QoS) là một yếu tố quan trọng trong mạng NGN. Đảm bảo QoS giúp cung cấp trải nghiệm tốt cho người dùng, đặc biệt là đối với các ứng dụng đòi hỏi băng thông lớn và độ trễ thấp như thoại và video. Các kỹ thuật QoS bao gồm phân loại lưu lượng, hàng đợi ưu tiên và điều khiển tắc nghẽn.
5.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến QoS trong NGN
Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến QoS trong NGN, bao gồm băng thông mạng, độ trễ, mất gói và jitter. Băng thông mạng quyết định khả năng truyền tải dữ liệu. Độ trễ là thời gian cần thiết để một gói dữ liệu đi từ nguồn đến đích. Mất gói xảy ra khi một gói dữ liệu bị mất trong quá trình truyền tải. Jitter là sự thay đổi về độ trễ, có thể gây ra sự gián đoạn trong các ứng dụng thời gian thực.
5.2. Kỹ thuật tối ưu QoS cho VoIP và Video Streaming
Để tối ưu QoS cho VoIP và video streaming, các kỹ thuật như phân loại lưu lượng (traffic classification), hàng đợi ưu tiên (priority queuing) và điều khiển tắc nghẽn (congestion control) có thể được sử dụng. Phân loại lưu lượng cho phép ưu tiên các gói dữ liệu quan trọng hơn. Hàng đợi ưu tiên đảm bảo rằng các gói dữ liệu quan trọng được xử lý trước. Điều khiển tắc nghẽn giúp ngăn chặn tình trạng nghẽn mạng, đảm bảo QoS cho tất cả các người dùng.
VI. Xu hướng và tương lai phát triển mạng NGN tại Việt Nam
Xu hướng phát triển mạng NGN tại Việt Nam bao gồm việc tích hợp với các công nghệ mới như 5G, IoT và điện toán đám mây. NGN sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng hạ tầng số cho các ứng dụng thông minh và thành phố thông minh. Các nhà cung cấp dịch vụ cần tiếp tục đầu tư vào mạng NGN để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng. Theo như tài liệu, "Mạng NGN không chỉ tồn tại trên lý thuyết mà đang được triển khai rộng rãi trên thế giới. ỏ Việt Nam, Tập đoàn Bưu Chính Viễn Thông Viẹt Nam –VNPT Group đã xây dựng xong cơ sở hạ tầng mạng và đang từng bước cung cấp các dịch vụ cho khách hàng."
6.1. Mối liên hệ giữa 5G và NGN Tăng tốc độ và dung lượng
5G và NGN là hai công nghệ bổ trợ cho nhau. 5G cung cấp tốc độ và dung lượng lớn hơn, cho phép NGN cung cấp các dịch vụ phức tạp hơn như thực tế ảo và thực tế tăng cường. Việc tích hợp 5G vào mạng NGN sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho các nhà cung cấp dịch vụ.
6.2. IoT và NGN Nền tảng cho các ứng dụng thông minh
IoT tạo ra một lượng lớn dữ liệu cần được xử lý và truyền tải. NGN cung cấp nền tảng cho việc kết nối các thiết bị IoT và truyền tải dữ liệu một cách an toàn và hiệu quả. Các ứng dụng IoT trong nhà thông minh, thành phố thông minh và công nghiệp 4.0 sẽ được hưởng lợi từ mạng NGN.
6.3. Điện toán đám mây và NGN Linh hoạt và mở rộng
Việc tích hợp NGN và điện toán đám mây sẽ mang lại sự linh hoạt và khả năng mở rộng cho các dịch vụ. Các ứng dụng và dịch vụ có thể được triển khai trên đám mây và truy cập thông qua mạng NGN, giúp giảm chi phí và tăng tính linh hoạt.
