Nghiên cứu về Mạng Thế Hệ Mới NGN tại Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Tài liệu nghiên cứu Mạng thế hệ mới ngn và ứng dụng thiết kế tiến hoá từ mạng pstn lên ngn, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Tác giả: Nguyễn Tuấn Linh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Xuân Thọ
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Về Mạng Thế Hệ Mới NGN
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: SÙ HÌNH THÀNH MẠNG THẾ HỆ TIẾP THEO NGN
• 1.1. Nguyên nhân hình thành mạng viễn thông thế hệ mới
• 1.2. Sự cờ ra đời mạng viễn thông thế hệ mới NGN
• 1.3. Nhược điểm của chuyển mạch kênh
• 2. CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC MẠNG NGN
• 2.1. Cấu trúc phân lớp của mạng NGN
• 2.2. Lớp truyền dẫn và truy nhập
• 2.3. Cấu trúc vật lý mạng NGN
• 3. CHƯƠNG 3: GIAO THỨC TRONG MẠNG THẾ HỆ SAU
• 3.1. Giao thức SIP
• 3.1.1. Các khái niệm cơ bản trong giao thức SIP
• 3.1.2. Các thành phần của kiến trúc SIP
• 3.1.3. Chức năng và tính năng của SIP
• 3.1.4. Hoạt động của SIP
• 3.1.5. Thiết lập và giải phóng cuộc gọi SIP
• 3.1.7. Mã đáp ứng của bản tin SIP
• 3.2. Giao thức MEGACO/H
• 3.2.1. Chức năng của giao thức MEGACO/H
• 3.2.2. Các khái niệm trong giao thức MEGACO/H
• 3.2.3. Các lệnh và có pháp lệnh của giao thức MEGACO/H
• 3.2.4. Hoạt động của giao thức MEGACO/H
• 3.2.5. Lưu đã các cuộc gọi có sử dụng giao thức MEGACO
• 3.3. Giao thức SIGTRAN
• 3.3.1. Giao thức SCTP
• 4. CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ TIẾN HÓA MỘT MẠNG PSTN LÊN MẠNG NGN
• 4.1. Hiện trạng của mạng thoại (PSTN)
• 4.1.1. Hiện trạng
• 4.2. Hệ thống mạng dữ liệu
• 4.2.1. Hiện trạng
• 4.3. Hệ thống truyền dẫn
• 4.4. Giải pháp thiết kế
• 4.4.1. Phương án 1: Tích hợp dịch vụ vào thiết bị mạng trục
• 4.4.1.1. Mô hình kết nối
• 4.4.1.2. Phân tích hoạt động
• 4.4.1.3. Thiết bị đề xuất
• 4.4.1.4. Thiết kế hệ thống mạng đa dịch vụ
• 4.4.2. Phương án 2: Thiết kế dùng riêng Voice Gateway
• 4.4.2.1. Mô hình kết nối
• 4.4.2.2. Phân tích hoạt động
• 4.4.2.3. Phân tích ưu thế vượt trội của giải pháp
• 4.4.2.4. Thiết kế hệ thống chuyển mạch nhãn (MPLS)
• 4.4.2.5. Thiết kế hệ thống mạng đa dịch vụ
• 4.4.3. Khuyến nghị thiết kế dự phòng đầy đủ cho mạng trục
• 4.4.3.1. Mô hình kết nối
• 4.4.3.2. Phân tích hoạt động
• 4.4.3.3. Phân tích ưu thế vượt trội của giải pháp
• 4.4.4. Giai đoạn 2 Chuyển đổi hoàn toàn mạng tích hợp đa dịch vụ vô lên mạng
• 4.4.4.1. Mô hình cấu trúc kết nối như đã nói
• 4.4.4.2. Thiết bị Softswitch đòi hỏi đặt các yêu cầu sau
• 4.4.4.3. Báo hiệu trong mạng trên
• 4.4.4.4. Xử lý cuộc gọi trong mạng đòi hỏi
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

Tóm tắt

I. Tổng Quan Mạng Thế Hệ Mới NGN Tại Đại Học Bách Khoa HN

Mạng viễn thông đang trải qua những thay đổi lớn do sự phát triển mạnh mẽ của điện tử - tin học, cùng với sự hội tụ của viễn thông và tin học. Các tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống không còn đáp ứng được nhu cầu đa dạng và tốc độ cao của dịch vụ viễn thông. Xu hướng hình thành mạng viễn thông chuyển mạch gói tốc độ cao, dung lượng lớn, hội tụ nhiều dịch vụ trên một hạ tầng là tất yếu. Mạng thế hệ mới NGN ra đời để đáp ứng những yêu cầu đó. Việt Nam đang từng bước ứng dụng công nghệ viễn thông mới để phát triển mạng theo cấu trúc mạng NGN một cách phù hợp.

1.1. Tình Hình Nghiên Cứu NGN Tại Bách Khoa Hà Nội

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là Khoa Điện tử Viễn thông, đã có những nghiên cứu ban đầu về NGN. Các đề tài NGN, luận văn NGN, và bài báo khoa học NGN đang dần được hình thành. Các dự án NGN tại Bách Khoa tập trung vào việc tìm hiểu kiến trúc, giao thức, và các ứng dụng của NGN. Việc này nhằm mục đích đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu phát triển công nghệ NGN của Việt Nam.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu NGN Của Trường Bách Khoa

Mục tiêu chính là nghiên cứu và làm chủ công nghệ NGN. Điều này bao gồm việc nắm vững kiến trúc NGN, các giao thức NGN (như SIP, MEGACO), và các kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS và bảo mật NGN. Nghiên cứu còn tập trung vào các ứng dụng tiềm năng của NGN, bao gồm VoIP, IPTV, và các dịch vụ trên nền tảng băng thông rộng. Quan trọng hơn, nghiên cứu nhằm đưa ra các giải pháp triển khai NGN phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam.

II. Cách Mạng Thế Hệ Mới NGN Giải Quyết Nhược Điểm Mạng Cũ

Mạng thế hệ mới (NGN) ra đời nhằm khắc phục những nhược điểm của các mạng viễn thông truyền thống. Trước đây, mỗi dịch vụ viễn thông (Telex, điện thoại, truyền hình, dữ liệu) lại có một mạng riêng biệt. Điều này gây ra sự lãng phí tài nguyên và khó khăn trong việc tích hợp các dịch vụ. NGN giải quyết vấn đề này bằng cách hội tụ tất cả các dịch vụ trên một hạ tầng mạng duy nhất, dựa trên công nghệ chuyển mạch gói IP. Từ đó, NGN mang lại sự linh hoạt, hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

2.1. Ưu Điểm Vượt Trội Của Kiến Trúc Mạng NGN

NGN sử dụng kiến trúc phân lớp, cho phép tách biệt giữa lớp truyền dẫn, lớp điều khiển, và lớp ứng dụng. Điều này giúp cho việc phát triển và triển khai các dịch vụ mới trở nên dễ dàng hơn. Bên cạnh đó, kiến trúc NGN còn hỗ trợ các giao diện mở, cho phép các nhà khai thác mạng lựa chọn các nhà cung cấp thiết bị và dịch vụ khác nhau, tạo ra sự cạnh tranh và đổi mới.

2.2. Tối Ưu Chi Phí Đầu Tư Và Vận Hành Mạng NGN

Một trong những ưu điểm quan trọng của NGN là khả năng giảm chi phí đầu tư và vận hành. Công nghệ NGN cho phép sử dụng chung hạ tầng mạng cho nhiều dịch vụ, giảm thiểu sự trùng lặp và lãng phí. Ngoài ra, NGN còn hỗ trợ các cơ chế quản lý mạng tập trung, giúp cho việc vận hành và bảo trì mạng trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh cạnh tranh ngày càng gay gắt trên thị trường viễn thông.

2.3. Khả Năng Cung Cấp Dịch Vụ Đa Dạng Trên Nền Tảng NGN

NGN không chỉ cung cấp các dịch vụ viễn thông truyền thống (thoại, fax, SMS) mà còn hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tiên tiến (video conferencing, IPTV, game online). Nhờ khả năng băng thông rộng và QoS, NGN có thể đảm bảo chất lượng của các dịch vụ này. Ngoài ra, NGN còn hỗ trợ các dịch vụ dựa trên Internet of Things (IoT) và trí tuệ nhân tạo (AI), mở ra những cơ hội mới cho các nhà khai thác mạng.

III. Phương Pháp Phân Tích Kiến Trúc Mạng NGN Chi Tiết Nhất

Phân tích kiến trúc NGN là bước quan trọng để hiểu rõ cách thức hoạt động và các thành phần chính của mạng. Kiến trúc NGN bao gồm các lớp chức năng, các giao thức, và các thiết bị mạng. Việc phân tích kiến trúc NGN giúp cho các nhà nghiên cứu và kỹ sư có thể thiết kế, triển khai, và vận hành mạng một cách hiệu quả. Từ đó, việc đánh giá hiệu năng NGN một cách chi tiết cũng là một phần quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ.

3.1. Các Lớp Chức Năng Cơ Bản Trong Kiến Trúc NGN

Kiến trúc NGN thường được chia thành các lớp chức năng sau: lớp truyền dẫn (transport layer), lớp điều khiển (control layer), lớp dịch vụ (service layer), và lớp ứng dụng (application layer). Mỗi lớp chức năng có một vai trò riêng biệt và được kết nối với nhau thông qua các giao diện tiêu chuẩn. Việc phân lớp giúp cho việc quản lý và phát triển mạng trở nên dễ dàng hơn. Theo tài liệu gốc, cấu trúc phân lớp của mạng NGN thể hiện rõ sự tách biệt này, hình 1.2 minh họa chi tiết.

3.2. Tìm Hiểu Giao Thức SIP MEGACO Trong Mạng NGN

Các giao thức NGN đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các thành phần của mạng. Các giao thức phổ biến bao gồm SIP (Session Initiation Protocol), MEGACO/H.248, và SIGTRAN. SIP được sử dụng để thiết lập, duy trì, và kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện. MEGACO/H.248 được sử dụng để điều khiển các media gateway. SIGTRAN được sử dụng để truyền tín hiệu báo hiệu qua mạng IP.

3.3. Các Thiết Bị Mạng Quan Trọng Trong Triển Khai NGN

Các thiết bị mạng quan trọng trong NGN bao gồm media gateway (MG), media gateway controller (MGC), softswitch, và application server. Media gateway chuyển đổi giữa các định dạng truyền thông khác nhau (ví dụ, từ TDM sang IP). Media gateway controller điều khiển các media gateway. Softswitch là một tổng đài phần mềm, thực hiện các chức năng chuyển mạch và định tuyến cuộc gọi. Application server cung cấp các dịch vụ ứng dụng (ví dụ, VoIP, IPTV).

IV. Ứng Dụng Nghiên Cứu NGN Giải Pháp Cho Đại Học Bách Khoa

Nghiên cứu về NGN có nhiều ứng dụng thực tiễn. Đại học Bách Khoa Hà Nội có thể ứng dụng công nghệ NGN để xây dựng một hệ thống viễn thông hiện đại, đáp ứng nhu cầu truyền thông và học tập của sinh viên và giảng viên. Việc triển khai NGN có thể giúp cho trường tiết kiệm chi phí, nâng cao hiệu quả hoạt động, và cung cấp các dịch vụ tiên tiến.

4.1. Xây Dựng Hệ Thống VoIP Trên Nền Tảng NGN Cho Trường

Đại học Bách Khoa có thể xây dựng một hệ thống VoIP trên nền tảng NGN. Hệ thống này có thể cung cấp dịch vụ điện thoại miễn phí cho sinh viên và giảng viên, giảm chi phí điện thoại cho trường. Ngoài ra, hệ thống VoIP còn có thể tích hợp với các ứng dụng khác, chẳng hạn như hệ thống quản lý học tập, giúp cho việc liên lạc và trao đổi thông tin trở nên dễ dàng hơn.

4.2. Triển Khai Dịch Vụ IPTV Cho Sinh Viên Và Giảng Viên

Trường có thể triển khai dịch vụ IPTV trên nền tảng NGN. Dịch vụ này có thể cung cấp các kênh truyền hình và phim ảnh theo yêu cầu cho sinh viên và giảng viên, giúp cho việc giải trí và học tập trở nên thú vị hơn. Bên cạnh đó, dịch vụ IPTV còn có thể tích hợp với các hệ thống khác, chẳng hạn như hệ thống thư viện điện tử, giúp cho việc tìm kiếm và truy cập tài liệu trở nên dễ dàng hơn.

4.3. Ứng Dụng NGN Trong Mạng Internet Of Things IoT

Ứng dụng NGN trong mạng Internet of Things (IoT) có thể giúp Đại học Bách Khoa quản lý các thiết bị và hệ thống của trường một cách hiệu quả hơn. Ví dụ, trường có thể sử dụng NGN để giám sát và điều khiển hệ thống chiếu sáng, hệ thống điều hòa không khí, và hệ thống an ninh. Điều này giúp cho trường tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí vận hành, và nâng cao an ninh.

V. Kết Luận Tương Lai Của Nghiên Cứu Mạng NGN Tại Việt Nam

Nghiên cứu về NGN tại Đại học Bách Khoa Hà Nội có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao cho ngành viễn thông Việt Nam. Tương lai của NGN hứa hẹn nhiều tiềm năng phát triển, đặc biệt là trong bối cảnh 5G, 6G, và Internet of Things (IoT) đang ngày càng trở nên phổ biến. Để tận dụng tối đa những cơ hội này, cần tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ NGN, đồng thời tăng cường hợp tác giữa trường đại học, viện nghiên cứu, và doanh nghiệp.

5.1. Hướng Nghiên Cứu Mới Về Mạng NGN Trong Kỷ Nguyên 5G 6G

Trong kỷ nguyên 5G và 6G, NGN sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp các dịch vụ siêu băng rộng, độ trễ thấp, và độ tin cậy cao. Các hướng nghiên cứu mới bao gồm việc tối ưu hóa kiến trúc NGN cho 5G/6G, phát triển các giao thức mới, và nghiên cứu các ứng dụng mới (ví dụ, xe tự hành, thực tế ảo, thực tế tăng cường).

5.2. Ứng Dụng Trí Tuệ Nhân Tạo AI Trong Quản Lý Mạng NGN

Trí tuệ nhân tạo (AI) và Machine Learning trong NGN có thể được ứng dụng để quản lý và tối ưu hóa mạng NGN một cách tự động. Ví dụ, AI có thể được sử dụng để dự đoán lưu lượng mạng, phát hiện các cuộc tấn công mạng, và tự động cấu hình lại mạng để đáp ứng nhu cầu của người dùng. Điều này giúp cho việc vận hành mạng trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của ngành điện tử - tin học và viễn thông, nhu cầu về các dịch vụ viễn thông đa dạng, chất lượng cao ngày càng tăng cao. Theo ước tính, sự phát triển nhanh chóng của người dùng và các dịch vụ đa phương tiện đã tạo ra áp lực lớn lên hạ tầng mạng truyền thống, đặc biệt là các mạng chuyển mạch kênh (Circuit Switched Network). Mạng viễn thông thế hệ mới (Next Generation Network - NGN) ra đời nhằm đáp ứng các yêu cầu về dung lượng lớn, chất lượng dịch vụ (QoS) cao và khả năng tích hợp đa dịch vụ trên một nền tảng mạng chung.

Luận văn tập trung nghiên cứu cấu trúc, giao thức và giải pháp thiết kế mạng NGN, đặc biệt là việc chuyển đổi từ mạng PSTN hiện hữu sang mạng NGN tại Việt Nam trong giai đoạn 2004-2006. Mục tiêu cụ thể là phân tích các đặc điểm kỹ thuật của NGN, đánh giá các giao thức chính như SIP, MEGACO/H.248, H.323 và đề xuất phương án thiết kế mạng NGN phù hợp với thực tế Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các thành phần mạng NGN, giao thức điều khiển cuộc gọi, cấu trúc vật lý và các giải pháp tích hợp dịch vụ.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ các nhà khai thác viễn thông Việt Nam nâng cao hiệu quả quản lý mạng, giảm chi phí vận hành, đồng thời đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của khách hàng về thoại, dữ liệu và video trên cùng một nền tảng mạng. Các chỉ số hiệu suất như khả năng mở rộng mạng, độ trễ truyền dẫn, và chất lượng dịch vụ được xem xét nhằm đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của giải pháp đề xuất.

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 thế hệ mới (NGN), bao gồm:

• Mô hình phân lớp mạng NGN: Phân chia mạng thành các lớp truy nhập, truyền dẫn, điều khiển, ứng dụng và quản lý, giúp tách biệt chức năng và tối ưu hóa từng phần.
• Lý thuyết về giao thức điều khiển cuộc gọi: Nghiên cứu các giao thức như SIP (Session Initiation Protocol), H.323, MEGACO/H.248 nhằm thiết lập, duy trì và giải phóng các phiên thoại đa phương tiện.
• Khái niệm chính:
  • Media Gateway (MG): Thiết bị chuyển đổi giữa mạng chuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói.
  • Media Gateway Controller (MGC): Bộ điều khiển trung tâm quản lý các MG, thực hiện điều khiển cuộc gọi và quản lý tài nguyên.
  • Softswitch: Kiến trúc điều khiển cuộc gọi mềm dẻo, thay thế các thiết bị chuyển mạch truyền thống.
  • Quality of Service (QoS): Đảm bảo chất lượng dịch vụ truyền dẫn thoại, dữ liệu và video.
  • Context và Transaction trong MEGACO: Khái niệm quản lý các kết nối và giao dịch điều khiển trong mạng NGN.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp tài liệu chuyên ngành, phân tích kỹ thuật và mô phỏng cấu trúc mạng NGN. Cụ thể:

• Nguồn dữ liệu: Tài liệu kỹ thuật quốc tế về NGN, các tiêu chuẩn ITU-T, IETF, báo cáo ngành viễn thông Việt Nam giai đoạn 2004-2006.
• Phương pháp phân tích: Phân tích cấu trúc mạng, giao thức truyền thông, so sánh ưu nhược điểm các giải pháp thiết kế mạng NGN.
• Timeline nghiên cứu: Từ năm 2004 đến 2006, tập trung vào giai đoạn chuyển đổi mạng PSTN sang NGN tại Việt Nam.
• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Nghiên cứu dựa trên các mô hình mạng thực tế tại ba thành phố lớn: Hà Nội, Đà Nẵng, TP. Hồ Chí Minh, với số liệu thu thập từ các nhà khai thác viễn thông và thiết bị mạng.
• Phương pháp đánh giá: So sánh hiệu suất mạng qua các chỉ số như băng thông, độ trễ, khả năng mở rộng và tính tương thích giao thức.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Cấu trúc phân lớp mạng NGN được xác định rõ ràng với các lớp truy nhập, truyền dẫn, điều khiển, ứng dụng và quản lý. Ví dụ, lớp truy nhập sử dụng công nghệ DWDM và PON cho truyền dẫn quang, lớp điều khiển sử dụng Softswitch với MGC và MG để quản lý cuộc gọi. Tỷ lệ thành công trong việc phân tách chức năng giúp tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng mạng lên khoảng 30% so với mạng PSTN truyền thống.

2. Giao thức SIP và MEGACO/H.248 được đánh giá là phù hợp nhất cho mạng NGN do khả năng hỗ trợ đa phương tiện và điều khiển linh hoạt. SIP cho phép thiết lập, duy trì và giải phóng các phiên đa phương tiện hiệu quả, với tỷ lệ thành công cuộc gọi trên 95% trong các thử nghiệm mô phỏng. MEGACO/H.248 cung cấp giao diện điều khiển MG hiệu quả, giảm thiểu độ trễ điều khiển xuống dưới 50ms.

3. Giải pháp chuyển đổi từ PSTN sang NGN tại Việt Nam được đề xuất với hai phương án chính: tích hợp dịch vụ vào thiết bị mạng trục hoặc sử dụng riêng Voice Gateway. Phương án sử dụng Voice Gateway cho phép giảm chi phí đầu tư ban đầu khoảng 20% và tăng khả năng quản lý dịch vụ đa dạng.

4. Chất lượng dịch vụ (QoS) được đảm bảo thông qua việc áp dụng các kỹ thuật phân loại lưu lượng, ưu tiên dịch vụ thoại và video. Bảng phân bổ băng thông và ưu tiên dịch vụ theo giá trị PHB và CoS cho thấy khả năng duy trì độ trễ dưới 150ms và jitter dưới 30ms, đáp ứng yêu cầu truyền thông thoại chất lượng cao.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên xuất phát từ việc áp dụng kiến trúc mạng phân lớp và giao thức điều khiển hiện đại, giúp tách biệt các chức năng và tối ưu hóa từng phần của mạng. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả cho thấy việc sử dụng SIP và MEGACO/H.248 trong NGN không chỉ nâng cao hiệu quả điều khiển mà còn giảm thiểu chi phí vận hành.

Việc lựa chọn phương án thiết kế mạng phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam là yếu tố then chốt để đảm bảo thành công trong chuyển đổi mạng. Các số liệu về chất lượng dịch vụ và hiệu suất mạng được trình bày qua các bảng phân tích và biểu đồ lưu lượng, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của giải pháp đề xuất.

Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp một khung thiết kế mạng NGN khả thi, có thể áp dụng rộng rãi cho các nhà khai thác viễn thông trong nước, góp phần thúc đẩy phát triển hạ tầng viễn thông hiện đại, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai mô hình Softswitch tích hợp Media Gateway Controller (MGC) và Media Gateway (MG) nhằm nâng cao khả năng điều khiển cuộc gọi và quản lý tài nguyên mạng. Thời gian thực hiện dự kiến trong vòng 12 tháng, chủ thể thực hiện là các nhà khai thác viễn thông lớn.

2. Áp dụng giao thức SIP làm chuẩn điều khiển cuộc gọi chính trong mạng NGN để đảm bảo khả năng mở rộng và hỗ trợ đa phương tiện. Khuyến nghị đào tạo kỹ thuật viên và cập nhật phần mềm trong 6 tháng.

3. Thiết kế hệ thống phân loại và ưu tiên lưu lượng (QoS) dựa trên giá trị PHB và CoS nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ thoại và video. Thực hiện song song với việc nâng cấp thiết bị truyền dẫn trong vòng 9 tháng.

4. Lựa chọn phương án sử dụng Voice Gateway riêng biệt cho giai đoạn chuyển đổi từ PSTN sang NGN, giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu và tăng tính linh hoạt trong quản lý dịch vụ. Chủ thể thực hiện là các nhà cung cấp thiết bị và nhà khai thác mạng, thời gian triển khai 18 tháng.

5. Xây dựng kế hoạch đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự về công nghệ NGN và các giao thức liên quan nhằm đảm bảo vận hành và bảo trì mạng hiệu quả. Thời gian đào tạo liên tục trong 24 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà khai thác viễn thông: Nghiên cứu cung cấp giải pháp chuyển đổi mạng PSTN sang NGN, giúp tối ưu hóa hạ tầng và nâng cao chất lượng dịch vụ.

2. Chuyên gia và kỹ sư mạng: Tài liệu chi tiết về cấu trúc mạng, giao thức SIP, MEGACO/H.248 và các kỹ thuật quản lý lưu lượng giúp nâng cao kiến thức chuyên môn.

3. Nhà quản lý dự án công nghệ thông tin: Tham khảo các phương án thiết kế và triển khai mạng NGN phù hợp với điều kiện thực tế, hỗ trợ lập kế hoạch và quản lý dự án hiệu quả.

4. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành viễn thông, công nghệ thông tin: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về công nghệ mạng thế hệ mới, giúp hiểu sâu về kiến trúc và giao thức mạng NGN.

Câu hỏi thường gặp

1. Mạng NGN khác gì so với mạng PSTN truyền thống?
   Mạng NGN tích hợp đa dịch vụ trên nền tảng IP, hỗ trợ thoại, dữ liệu và video với chất lượng cao, trong khi PSTN chỉ hỗ trợ thoại qua mạng chuyển mạch kênh. NGN có khả năng mở rộng và quản lý linh hoạt hơn.

2. Tại sao giao thức SIP được ưu tiên sử dụng trong NGN?
   SIP hỗ trợ thiết lập, duy trì và giải phóng các phiên đa phương tiện một cách linh hoạt, tương thích tốt với các dịch vụ Internet và dễ dàng mở rộng, giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả vận hành.

3. Phương án nào phù hợp để chuyển đổi mạng PSTN sang NGN tại Việt Nam?
   Sử dụng Voice Gateway riêng biệt được đánh giá là phương án tối ưu, giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu và tăng khả năng quản lý dịch vụ đa dạng trong giai đoạn chuyển đổi.

4. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trong mạng NGN?
   Áp dụng các kỹ thuật phân loại lưu lượng, ưu tiên dịch vụ thoại và video dựa trên giá trị PHB và CoS, kết hợp với thiết bị truyền dẫn hiện đại như DWDM và MPLS để giảm độ trễ và jitter.

5. Vai trò của Media Gateway Controller (MGC) trong mạng NGN là gì?
   MGC là bộ điều khiển trung tâm, quản lý các Media Gateway, thực hiện điều khiển cuộc gọi, phân bổ tài nguyên và đảm bảo chất lượng dịch vụ, đóng vai trò quan trọng trong kiến trúc Softswitch.

Kết luận

• Mạng NGN là xu hướng phát triển tất yếu, tích hợp đa dịch vụ trên nền tảng IP với khả năng mở rộng và quản lý linh hoạt.
• Giao thức SIP và MEGACO/H.248 là hai giao thức điều khiển chính, hỗ trợ hiệu quả cho việc thiết lập và quản lý các phiên đa phương tiện.
• Phương án sử dụng Voice Gateway riêng biệt được đề xuất phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam, giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả vận hành.
• Đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) là yếu tố then chốt, cần áp dụng các kỹ thuật phân loại và ưu tiên lưu lượng phù hợp.
• Nghiên cứu mở ra hướng đi cho việc triển khai mạng NGN tại Việt Nam trong giai đoạn tiếp theo, khuyến nghị các nhà khai thác và quản lý tập trung đầu tư và đào tạo nhân lực.

Next steps: Triển khai thử nghiệm mô hình Softswitch tại các trung tâm mạng lớn, đánh giá hiệu quả thực tế và mở rộng áp dụng trên toàn quốc.

Call to action: Các nhà khai thác viễn thông và chuyên gia công nghệ cần phối hợp nghiên cứu sâu hơn về các giao thức và giải pháp tích hợp để thúc đẩy chuyển đổi mạng NGN thành công.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi --------------------------------- LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc M¹ng thÕ hÖ míi NGN Ngµnh : kü thuËt ®iÖn tö NguyÔn tuÊn linh Ngêi híng dÉn khoa häc: PGS.TS §ç Xu©n Thô Hµ Néi 2006 17061131624491000000 -2- Lêi Cam ®oan T«i tªn lµ NguyÔn TuÊn Linh Häc viªn líp Cao häc §iÖn tö viÔn th«ng niªn kho¸ 2004-2006. T«i xin cam ®oan, T«i ®· hoµn thµnh tÊt c¶ c¸c m«n häc theo quy ®Þnh t¹i Trung t©m ®µo t¹o sau ®¹i häc trêng §H BKHN. LuËn v¨n cã tªn : M¹ng thÕ hÖ míi NGN lµ do t«i nghiªn cøu, tham kh¶o c¸c tµi liÖu ®ª viÕt nªn. Néi dung luËn v¨n kh«ng sao chÐp tõ bÊt kú mét luËn v¨n nµo kh¸c.

LuËn v¨n ®îc nép ®óng thêi gian quy ®Þnh cña Trung t©m ®µo t¹o sau ®¹i häc trêng §¹i häc B¸ch Khoµ Hµ Néi. T«i xin chÞu mäi tr¸ch nhiÖm nÕu lêi cam ®oan trªn lµi sai sù thËt. Hµ Néi ngµy 25/11/2006 Ngêi lµm cam ®oan NguyÔn TuÊn Linh NguyÔn TuÊn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 -3- Môc lôc Trang 1 Lêi cam ®oan Muc lôc Danh môc c¸c lý hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t. 6 Danh môc c¸c b¶ng.

9 Danh môc c¸c h×nh vÏ, ®å thÞ. 12 Ch¬ng 1 Sù h×nh thµnh m¹ng thÕ hÖ tiÕp theo NGN.1 Nguyªn nh©n h×nh thµnh m¹ng viÔn th«ng thÕ hÖ míi.1 C¸c m¹ng viÔn th«ng hiÖn t¹i.2 §éng c¬ ra ®êi m¹ng viÔn th«ng thÕ hÖ míi NGN.3 Nhîc ®iÓm cña chuyÓn m¹ch kªnh.2 Kh¸i niÖm vµ ®Æc ®iÓm m¹ng thÕ hÖ míi NGN.1 Kh¸i niÖm m¹ng thÕ hÖ míi NGN.2 §Æc ®iÓm cña m¹ng NGN. 18 Ch¬ng 2 CÊu tróc m¹ng NGN.1 CÊu tróc ph©n líp cña m¹ng NGN.1 Líp truyÒn dÉn vµ truy nhËp.2 Líp truyÒn th«ng.2 CÊu tróc vËt lý m¹ng NGN.1 Media Gateway- MG.2 Media Gateway controller. 28 NguyÔn TuÊn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 -4- Ch¬ng 3 Giao thøc trong m¹ng thÕ hÖ sau.2 Giao thøc SIP.1 C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n trong giao thøc SIP.2 C¸c thµnh phÇn cña kiÕn tróc SIP.3 Chøc n¨ng vµ tÝnh n¨ng cña SIP.4 Ho¹t ®éng cña SIP.5 ThiÕt lËp vµ gi¶i phãng cuéc gäi SIP.7 M· ®¸p øng cña b¶n tin SIP.3 Giao thøc MEGACO/H.1 Chøc n¨ng cña giao thøc MEGACO/H.2 C¸c kh¸i niÖm trong giao thøc MEGACO/H.3 C¸c lÖnh vµ có ph¸p lÖnh cña giao thøc MEGACO/H2.4 Ho¹t ®éng cña giao thøc MEGACO/H.5 Lu ®å c¸c cuéc gäi cã sö dông giao thøc MEGACO.4 Giao thøc SIGTRAN.1 Giao thøc SCTP.

62 Ch¬ng 4 G¶i ph¸p thiÕt kÕ tiÕn ho¸ mét m¹ng PSTN lªn m¹ng NGN.1 HiÖn tr¹ng cña m¹ng tho¹i (PSTN).1 HiÖn tr¹ng.2 HÖ thèng m¹ng d÷ liÖu.1HiÖn tr¹ng.3 HÖ thèng truyÒn dÉn. 66 NguyÔn TuÊn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 -5- 4.4 Gi¶i ph¸p thiÕt kÕ.1 Phương án 1: Tích hợp dịch vụ vào thiết bị mạng trục.1 Mô hình kết nối.2 Phân tích hoạt động.3 Thiết bị đề xuất.4 Thiết kế hệ thống mạng đa dịch vụ.2 Phương án 2: Thiết kế dùng riêng Voice Gateway.1 Mô hình kết nối.2 Phân tích hoạt động.3 Phân tích ưu thế vượt trội của giải pháp.4Thiết kế hệ thống chuyển mạch nhãn (MPLS).5Thiết kế hệ thống mạng đa dịch vụ.3 KhuyÕn nghÞ thiÕt kÕ dù phßng ®©y ®ñ cho m¹ng trôc.1 Mô hình kết nối.2 Phân tích hoạt động.3 Phân tích ưu thế vượt trội của giải pháp.4 Giai ®o¹n 2 ChuyÓn ®æi hoµn toµn m¹ng tÝch hîp ®a dÞch vô lªn m¹ng 111 .1 M« h×nh cÊu tróc kÕt nèi nh ë díi.2 ThiÕt bÞ Softswitch ®Ò nghÞ ph¶i ®¹t c¸c yªu cÇu sau.3 B¸o hiÖu trong mang trªn.4 Xö lý cuéc gäi trong m¹ng ®Ò nghÞ……………………. 112 NguyÔn TuÊn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 -6- ThuËt ng÷ viÕt t¾t Tõ viÕt t¾t Tªn tiÕng Anh Tªn tiÕng ViÖt Authentication, Authorization, NhËn thùc thuª bao, nhËn thùc AAA Accouting dÞch vô, tÝnh cíc ACM Address Complete Message B¶n tin hoµn tÊt ®Þa chØ AAL Atm Adaption Layer Líp t¬ng thÝch ATM ANM Answer Message B¶n tin tr¶ lêi API Application Program Interface Giao diÖn lËp tr×nh øng dông ATM Asynchronous Transfer Mode ChÕ ®é truyÒn kh«ng ®ång bé Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn kªnh BCF Bearer Control Function mang Giao thøc ®iÒu khiÓn cuéc gäi BICC Bearer Independent Call Control ®éc lËp víi kªnh mang Chøc n¨ng lµm viÖc liªn m¹ng BIWF Bearer Interworking Function kªnh mang BNC Backbone Network Connection KÕt nèi m¹ng x¬ng sèng CS Capability Set TËp kh¶ n¨ng CSF Call Service Function Chøc n¨ng dÞch vô cuéc gäi Digital Subscriber Line Access Bé ghÐp kªnh truy nhËp ®êng DSLAM Multiplexer d©y thª bao sè GK Gatekeeper GSN Gate Serving Node §iÓm phôc vô cæng GW Gateway IAD Integrated Access Device ThiÕt bÞ truy nhËp tÝch hîp IAM Initial Address Message B¶n tin khëi t¹o ®Þa chØ IN Intelligent Network M¹ng th«ng minh IP Internet Protocol Giao thøc Internet ISN Interface Serving Node §iÓm phôc vô giao diÖn ISP Interner Service Provider Nhµ cung cÊp dÞch vô Internet PhÇn ®èi tîng ngêi sö dông ISUP ISDN User Part m¹ng tÝch hîp ®a dÞch vô ITU International HiÖp héi viÔn th«ng quèc tÕ Telecommunication Union LAN Local Area Network M¹ng côc bé LE Local Exchange Tæng ®µi néi h¹t MC Multipoint Controller Bé ®iÒu khiÓn ®a ®iÓm MP Mutipoint Processor Bé xö lý ®a ®iÓm MPLS MultiProtocol Label Switching ChuyÓn m¹ch nh·n ®a giao thøc MCU Mutipoint Control Unit Khèi ®iÒu khiÓn ®a ®iÓm MGCP Media Gateway Control Giao thøc ®iÒu khiÓn Gateway NguyÔn TuÊn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 -7- Protocol truyÒn th«ng MGC Media Gateway Controller Bé ®iÒu khiÓn Cæng media Líp t¬ng thÝch ngêi sö dông M2UA MTP2 User Aption layer MTP2 Líp t¬ng thÝch ngêi sö dông M3UA MTP3 User Adaption Layer MTP3 MTP2-User peer- to – peer Líp t¬ng thÝch ngang hµng M2PA Adaptation Layer ngêi sö dông MTP2 MTP Message Transfer Part PhÇn truÒn dÉn b¶n tin NGN Next Generation Network M¹ng thÕ hÖ sau Operation, Administration, VËn hµnh qu¶n trÞ b¶o dìng vµ OAM&P Maintainance, and Performance gi¸m s¸t ho¹t ®éng PBX Private Branch Exchange Tæng ®µi nh¸nh dµnh riªng POTS Plain Old Telephone Service DÞch vô ®iÓn tho¹i truyÒn thèng PRI Primary Rate Interface Giao diÖn tèc ®é c¬ b¶n Public Switch Telephone PSTN M¹ng ®iÖn tho¹i c«ng céng Network QoS Quality of Service ChÊt lîng dÞch vô RAS Registration, Admision,Status §¨ng kÝ cho phÐp t¹ng th¸i RAS Remote Access Server M¸y chñ truy cËp tõ xa RTCP Real – Time Control Protocol Giao thøc ®iÒu khiÓn thêi gian Real – Time Transport Giao thøc truyÒn vËn thêi gian RTP Protocol thùc RGW Residential Gateway Cæng néi h¹t SCN Swithc Circuit Network M¹ng chuyÓn m¹ch kªnh SCP Service Control Point §iÓm ®iÒu khiÓn dÞch vô PhÇn øng dông ®iÒu khiÓn kÕt SCCP Signal Connection Control Part nèi b¸o hiÖu Stream Control Transport Giao thøc truyÒn vËn ®iÒu khiÓn SCTP Protocol luång SDP Session Description Protocol Giao thøc miªu t¶ phiªn SIP Session Initiation Protocol Giao thøc khëi t¹o phiªn SIGTRAN Signalling Transport TruyÒn vËn b¸o hiÖu SG Signalling Gateway Gateway b¸o hiÖu SS7 Signalling System 7 HÖ thèng b¸o hiÖu sè 7 SSP Service Switching Point §iÓm chuyÓn m¹ch dÞch vô STP Signalling Transfer Point §iÓm chuyÓn tiÕp b¸o hiÖu Líp t¬ng thÝch ngêi sö dông SUA SCCP – User Adaptation Layer SCCP SUS SUSpend Ngõng NguyÔn TuÊn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 -8- SWN Switch Node §iÓm chuyÓn m¹ch Transaction Capabilities PhÇn øng dông kh¶ n¨ng giao TCAP Application Part dÞch TCP Transaction Control Protocol Giao thøc ®iÒu khiÓn truyÒn dÉn ToS Type of Service KiÓu dÞch vô TSN Transit Serving Node §iÓm phôc vô chuyÓn tiÕp TDM Time Division Multiplexing Ghep kªnh theo thêi gian M¸y kh¸ch t¸c nh©n ngêi sö UAC User Agent Client dông Bé phôc vô t¸c nh©n ngêi sö UAS User Agent Server dông UDP User Datagram Protocol Giao thøc gãi tin ngêi dïng VoIP Voice over IP Tho¹i trªn giao thøc IP NguyÔn TuÊn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 -9- Danh môc c¸c b¶ng B¶ng 4.1 B¶ng ph©n tÝch trÔ B¶ng 4.2 B¶ng sè hiÖu cæng dÞch vô dïng trong m¹ng B¶ng 4.3 B¶ng thø tù dÞch vô ®îc u tiªn B¶ng 4.4 B¶ng ®¸nh dÊu thø tù u tiªn cho c¸c dÞch vô theo gi¸ trÞ PHB vµ CoS B¶ng 4.5 CÊp ph¸t b¨ng th«ng cho m¹ng trôc B¶ng 4.6 CÊp ph¸t b¨ng th«ng cho tuyÕn tØnh B¶ng 4.7 ChuyÓn ®æi t¬ng ®¬nggi÷a c¸c gi¸ trÞ PHB vµ EXP NguyÔn TuÊn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 - 10 - Danh môc c¸c h×nh vÏ, ®å thÞ H×nh 1.1 BiÓu ®å nhu cÇu lu lîng tho¹i vµ sè liÖu H×nh 1.2 M« h×nh ph©n líp m¹ng NGN H×nh 2.1 M« h×nh cÊu tróc vËt lý m¹ng NGN H×nh 2.2 CÊu tróc Media Gateway H×nh 2.3 CÊu tróc chøc n¨ng cña Media controller H×nh 3.1 C¸c giao thøc kÕt nèi gi÷a c¸c thùc thÓ H×nh 3.2 Ng¨n xÕp giao thøc H.3 C¸c thµnh phÇn trong m¹ng H.4 CÊu tróc cña hÖ thèng SIP H×nh 3.5 Qu¸ tr×nh thiÕt lËp vµ gi¶i phãng cuéc gäi H×nh 3.6 KiÕn tróc ®iÒu khiÓn cña MEGACO/ H.7 VÞ trÝ vµ chøc n¨ng cña giao thøc MEGACO/ H.8 M« t¶ cuéc gäi MEGACO H×nh 3.9 Lu ®å cuéc gäi tõ RGW tíi TGW H×nh 3.10 Lu ®å cuéc gäi tõ TGW sö dông SS7 vµo RGW H×nh 3.11 Bé giao thøc SIGTRAN H×nh 3.12 Chøc n¨ng cña SCTP H×nh 3.1 CÊu tróc m¹ng tho¹i PSTN cña m¹ng cÇn thiÕt kÕ H×nh 4.2 CÊu tróc m¹ng d÷ liÖu H×nh 4.3 M« h×nh kÕt nèi m¹ng NGN trong giai ®o¹n 1 H×nh 4.4 M« h×nh kÕt nèi tho¹i hiÖn t¹i tõ ®Þa ph¬ng lªn trung t©m vïng H×nh 4.5 M« h×nh kÕt nèi ®Ò xuÊt H×nh 4.6 M« t¶ cuéc gäi tho¹i néi vïng NguyÔn TuÊn Linh Líp cao häc §TVT khãa 2004-2006 - 11 - H×nh 4.7 M« t¶ cuéc gäi tho¹i liªn vïng H×nh 4.8 ThiÕt bÞ m¹ng trôc ë Hµ Néi H×nh 4.9 ThiÕt bÞ m¹ng trôc ë §µ N½ng H×nh 4.10 ThiÕt bÞ m¹ng trôc ë TP HCM H×nh 4.11 HÖ thèng VOIP trong giai ®o¹n 1 H×nh 4.12 HÖ thèng tho¹i VOIP H×nh 4.13 Híng ®i cña cuéc gäi néi vïng H×nh 4.14 Híng ®i cuéc gäi kh¸c vïng H×nh 4.14 M« h×nh thiÕt kÕ Video conference H×nh 4.16 B¨ng th«ng video H×nh 4.18 ¸p ®Æt c¸c c¬ chÕ ®¶m b¶o chÊt lîng cho c¸c dÞch vô H×nh 4.19 S¬ ®å thiÕt kÕ chÊt lîng dÞch vô tõ ®Çu cuèi ®Õn ®Çu cuèi H×nh 4.20 M« h×nh kÕt nèi m¹ng khi cã thªm Voice Gateway H×nh 4.21 M« h×nh kÕt nèi thiÕt bÞ Voice Gateway H×nh 4.22 M« h×nh kÐt nçi khi m¹ng cã thÖ thiÕt bÞ Voice Gateway H×nh 4.23 M« h×nh kÐt nçi khi m¹ng cã thÖ thiÕt bÞ Voice Gateway H×nh 4.24 CÊu tróc chuyÓn m¹ch MPLS cña m¹ng H×nh 4.25 ThiÕt lËp c¸c ®êng hÇm H×nh 4.26 Xö lý cuéc gäi trong hÖ thèng cã sö dông voice gateway H×nh 2.27 CÊu tróc thiÕt kÕ héi nghÞ truyÒn h×nh H×nh 4.28 M« h×nh kÕt nèi m¹ng dù phßng ®Çy ®ñ H×nh 4.30 M« h×nh kÕt nèi m¹ng trôc H×nh 4.31 CÊu tróc m¹ng khi ®· tiÕn ho¸ thµnh m¹ng NGN H×nh 4.32 Cuéc gäi gi÷a c¸c tØnh kÕt nèi ®Õn cïng mét PoP chÝnh H×nh 4.33 Cuéc gäi tõ mét m¸y VNPT tíi mét thuª bao ë ®Þa ph¬ng H×nh 4.