Phát Triển Mạng Viễn Thông Thế Hệ Mới Tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Khám phá các phương pháp xử lý chất lượng thoại trong mạng thế hệ mới NGN, nâng cao trải nghiệm người dùng và tối ưu hóa hiệu suất mạng.

• Người hướng dẫn: PGS. Đoàn Nhân Lễ
• Trường học: Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điện Tử Viễn Thông
• Đề tài: Phát Triển Mạng Viễn Thông Thế Hệ Mới Tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH VIỄN THÔNG QUỐC TẾ CŨNG NHƯ TRONG NƯỚC. SỰ CẦN THIẾT PHẢI TIẾN LÊN MẠNG CÔNG NGHỆ MỚI NGN (NEXT GENERATION NETWORK)
• 1.1. Tình hình viễn thông thế giới trong những năm gần đây
• 1.2. Công nghệ chuyển mạch IP (Internet Protocol)
• 1.3. Công nghệ chuyển mạch ATM (Asynchorous Transfer Mode)
• 1.4. Công nghệ chuyển mạch MPLS (Multi Protocol Label Switch)
• 1.5. Xu hướng phát triển mạng chuyển mạch kênh
• 1.6. Xu hướng phát triển mạng chuyển mạch gói
• 1.7. Công nghệ và dịch vụ vô mạng
• 1.7.1. Mạng dữ liệu kênh thuê bao (DDN)
• 1.7.2. Mạng số tích hợp dịch vụ (ISDN)
• 1.7.3. Mạng chuyển mạch gói (Packet Switching)
• 1.8. Thị trường viễn thông trên thế giới
• 1.9. Tình hình viễn thông ở Việt Nam và sự cần thiết tiến lên mạng NGN
• 1.9.1. Sơ lược về mạng viễn thông Việt Nam
• 1.9.2. Hạn chế của mạng viễn thông hiện tại
• 2. CHƯƠNG 2: MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI NGN
• 2.1. Tổng quan về cấu trúc mạng NGN
• 2.2. Sự tiến hóa từ mạng hiện có lên mạng NGN
• 2.3. Cấu trúc luận lý của mạng NGN
• 2.4. Cấu trúc vật lý của mạng NGN
• 2.5. Tìm hiểu chi tiết về Media Gateway Controller
• 2.5.1. Khái niệm chuyển mạch mềm
• 2.5.2. Vị trí của chuyển mạch mềm trong mô hình phân lớp chức năng của NGN
• 2.5.3. Thành phần chính của chuyển mạch mềm
• 2.5.4. Khái quát hoạt động của chuyển mạch mềm Softswitch
• 2.5.5. Ưu điểm và ứng dụng của chuyển mạch mềm
• 2.6. Các giao thức hoạt động trong mạng NGN
• 3. CHƯƠNG 3: XỬ LÝ CHẤT LƯỢNG THOẠI TRONG MẠNG NGN
• 3.1. Các thông số định hướng đến QoS của VoIP
• 3.1.1. Trễ do CODEC
• 3.1.2. Trễ do đẳng gãi
• 3.1.3. Trễ trên hàng đợi
• 3.1.4. Trễ chuyển tiếp
• 3.1.5. Trễ do truyền dẫn
• 3.1.6. Trễ nội tiếp
• 3.1.7. Trễ trong bể đệm Jitter
• 3.2. Khởi tạo cuộc gọi trong VoIP
• 3.2.1. Cấu trúc chức năng của mạng VoIP trên NGN
• 3.2.2. Cấu trúc vật lý của mạng VoIP trên NGN
• 3.2.3. Chất lượng dịch vụ cho VoIP trên NGN
• 3.2.3.1. Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort)
• 3.2.3.2. Dịch vụ tích hợp (IntService)
• 3.2.3.3. Dịch vụ phân lớp (DiffServ)
• 3.2.3.4. Một số thuật toán quản lý tắc nghẽn trên hàng đợi
• 3.3. Weighted Fair Queuing (WFQ)
• 3.4. Sơ đồ IP/MPLS kết hợp Diffserv và MPLS-TE
• 3.4.1. Diffserv trong MPLS
• 3.4.2. Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS (MPLS-TE)
• 4. KẾT LUẬN VÀ THẢO LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Phát Triển Mạng Viễn Thông Thế Hệ Mới NGN

Ngành viễn thông đã trải qua những thay đổi chóng mặt kể từ khi tín hiệu điện tín đầu tiên được truyền đi. Thế giới đang bước vào kỷ nguyên thông tin mới, nơi nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng lớn và đa dạng. Mạng viễn thông phải phát triển không ngừng để đáp ứng những nhu cầu này, cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau như thoại, truyền hình, thư điện tử. Các dịch vụ này có thể được phân loại thành dịch vụ thời gian thực (thoại, hội nghị truyền hình) và dịch vụ phi thời gian thực (dữ liệu, hộp thư thoại). Các công nghệ viễn thông trước đây thường không thể cung cấp đồng thời các dịch vụ này trên cùng một nền tảng mạng, dẫn đến quản lý không tập trung và hiệu quả sử dụng không cao.

1.1. Sự Bùng Nổ Thông Tin Toàn Cầu và Nhu Cầu Tăng Cao

Sự bùng nổ thông tin toàn cầu đã thúc đẩy nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng. Người dùng cần nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, từ thoại truyền thống đến truyền hình độ nét cao và các ứng dụng dữ liệu phức tạp. Mạng viễn thông hiện tại cần phải cải tiến để đáp ứng những nhu cầu đa dạng này. Các yêu cầu về tốc độ truyền tải cao, độ trễ thấp, và khả năng mở rộng linh hoạt đang trở nên cấp thiết.

1.2. Hạn Chế của Các Công Nghệ Mạng Viễn Thông Truyền Thống

Các công nghệ mạng viễn thông truyền thống gặp nhiều hạn chế trong việc đáp ứng nhu cầu hiện đại. Việc quản lý riêng biệt các dịch vụ thoại và dữ liệu gây ra sự phức tạp và tốn kém. Khả năng tương thích giữa các loại hình dịch vụ khác nhau cũng là một vấn đề lớn. Do đó, cần một giải pháp mạng mới có thể tích hợp tất cả các dịch vụ trên một nền tảng duy nhất, đảm bảo tính linh hoạt, khả năng mở rộng, và hiệu quả kinh tế.

II. Thách Thức Phát Triển Mạng NGN tại Đại Học Bách Khoa

Việc triển khai mạng NGN (Next Generation Network) tại Đại học Bách Khoa Hà Nội đặt ra nhiều thách thức. Chi phí đầu tư ban đầu lớn là một rào cản đáng kể. Các công nghệ viễn thông hiện tại vẫn có thể đáp ứng phần lớn nhu cầu dịch vụ cơ bản của người dùng, gây khó khăn trong việc thuyết phục về lợi ích vượt trội của NGN. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ tiên tiến, việc chuyển đổi sang NGN là cần thiết. Đại học Bách Khoa cần có một chiến lược đầu tư và triển khai hiệu quả để vượt qua những thách thức này.

2.1. Chi Phí Đầu Tư Ban Đầu và Bài Toán Hiệu Quả Kinh Tế

Việc triển khai NGN đòi hỏi một khoản đầu tư lớn vào cơ sở hạ tầng, thiết bị và phần mềm. Đại học Bách Khoa cần phải đánh giá kỹ lưỡng các lựa chọn công nghệ khác nhau và lựa chọn giải pháp phù hợp nhất với ngân sách và nhu cầu của mình. Cần có một kế hoạch chi tiết để thu hồi vốn đầu tư và đảm bảo tính bền vững của dự án. Việc tìm kiếm các nguồn tài trợ bên ngoài cũng là một lựa chọn đáng cân nhắc.

2.2. Đảm Bảo Tương Thích với Hạ Tầng Mạng Hiện Tại

Việc chuyển đổi sang NGN không thể thực hiện một cách đột ngột. Cần phải có một lộ trình chuyển đổi dần dần, đảm bảo sự tương thích với hạ tầng mạng hiện tại. Các công nghệ cũ và mới cần phải có khả năng tương tác với nhau một cách hiệu quả. Việc này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các bộ phận khác nhau trong trường và sự tham gia của các chuyên gia tư vấn có kinh nghiệm.

2.3. Vấn Đề Chất Lượng Dịch Vụ QoS cho Ứng Dụng Thời Gian Thực

NGN cần đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho các ứng dụng thời gian thực như VoIP. Trễ và jitter có thể ảnh hưởng lớn đến trải nghiệm người dùng. Cần các cơ chế QoS để ưu tiên lưu lượng VoIP và đảm bảo băng thông đủ cho các ứng dụng quan trọng. Một số giải pháp như DiffServ và MPLS có thể được sử dụng để cải thiện QoS.

III. Phương Pháp Chuyển Đổi Mạng Hiện Tại Lên Mạng NGN

Để thuận tiện cho việc xây dựng, vận hành, bảo dưỡng và quản lý mạng, đồng thời phát triển thêm các loại hình dịch vụ mới, người ta đã đưa ra một loại công nghệ mạng mới có thể cung cấp tất cả các loại dịch vụ trên cùng một lúc, kết hợp sử dụng được với các công nghệ hiện có. ITU đã nghiên cứu và đưa ra loại hình công nghệ mới có thể đáp ứng các yêu cầu trên, đó là mạng thế hệ mới NGN (Next Generation Network).

3.1. Ứng dụng Chuyển Mạch Mềm Softswitch trong Mạng NGN

Chuyển mạch mềm (Softswitch) đóng vai trò trung tâm trong kiến trúc NGN. Nó tách biệt chức năng điều khiển cuộc gọi khỏi chức năng truyền tải dữ liệu, cho phép linh hoạt trong việc triển khai các dịch vụ mới. Softswitch sử dụng các giao thức như SIP và MGCP để điều khiển các media gateway và thiết lập cuộc gọi. Việc sử dụng Softswitch giúp giảm chi phí và tăng tính linh hoạt cho mạng.

3.2. Ứng dụng Giao Thức IP và MPLS để Tối Ưu Hóa Định Tuyến

Giao thức IP là nền tảng cho NGN, nhưng nó cần được kết hợp với các công nghệ khác để đảm bảo QoS. MPLS (Multi-Protocol Label Switching) có thể được sử dụng để tạo các đường hầm ảo trong mạng IP, cho phép định tuyến lưu lượng theo các yêu cầu QoS cụ thể. MPLS-TE (Traffic Engineering) có thể được sử dụng để tối ưu hóa việc sử dụng băng thông và giảm tắc nghẽn.

IV. Giải Pháp Xử Lý Chất Lượng Thoại VoIP Trong Mạng NGN

Chất lượng thoại (VoIP) trên mạng IP là rất quan trọng, đặc biệt khi thoại đóng vai trò cốt lõi trong doanh thu của các nhà cung cấp dịch vụ. Mạng IP không có tính thời gian thực, do đó cần các giải pháp để đảm bảo chất lượng thoại. Luận án này trình bày về cấu trúc mạng NGN và một số biện pháp xử lý chất lượng thoại VoIP trong mạng NGN.

4.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chất Lượng Thoại VoIP

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến chất lượng thoại VoIP, bao gồm trễ, jitter, và mất gói. Trễ là thời gian cần thiết để một gói dữ liệu di chuyển từ nguồn đến đích. Jitter là sự biến đổi của trễ. Mất gói là khi một gói dữ liệu không đến được đích. Cần phải giảm thiểu các yếu tố này để đảm bảo chất lượng thoại tốt.

4.2. Các Cơ Chế Đảm Bảo Chất Lượng Dịch Vụ QoS cho VoIP

Có nhiều cơ chế QoS có thể được sử dụng để cải thiện chất lượng thoại VoIP, bao gồm DiffServ (Differentiated Services) và MPLS (Multi-Protocol Label Switching). DiffServ cho phép phân loại lưu lượng và ưu tiên các gói thoại. MPLS cho phép tạo các đường hầm ảo để đảm bảo băng thông và giảm trễ. Các cơ chế quản lý tắc nghẽn hàng đợi (Weighted Fair Queuing (WFQ)) cũng có thể được dùng.

4.3. Ứng Dụng IP MPLS Kết Hợp DiffServ và MPLS TE cho VoIP

Sử dụng kết hợp IP/MPLS với DiffServ và MPLS-TE là một giải pháp hiệu quả để đảm bảo chất lượng thoại VoIP. DiffServ được sử dụng để phân loại các gói VoIP dựa trên mức độ ưu tiên. MPLS-TE được sử dụng để định tuyến các gói VoIP qua các đường dẫn có đủ băng thông và độ trễ thấp. Việc kết hợp các công nghệ này giúp tối ưu hóa chất lượng thoại và trải nghiệm người dùng.

V. Ứng Dụng Thực Tế và Triển Vọng Mạng NGN tại Bách Khoa

Ngày nay, nhu cầu về thông tin liên lạc ngày càng đa dạng và phong phú, viễn cảnh con người chỉ cần một thiết bị cầm tay có thể kết nối với cả thế giới đang dần trở thành hiện thực. Khi đó, việc xây dựng mạng viễn thông hiện đại tích hợp mọi dịch vụ trên nó (mạng NGN) với nền tảng mạng lõi là IP là tất yếu. Chất lượng thoại trên mạng IP là rất quan trọng khi thoại đóng vai trò cốt lõi trong doanh thu của các nhà cung cấp dịch vụ mạng.

5.1. Mô Hình Triển Khai Mạng NGN tại Đại Học Bách Khoa

Việc triển khai NGN tại Đại học Bách Khoa có thể được thực hiện theo từng giai đoạn, bắt đầu bằng việc nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng hiện tại. Có thể bắt đầu với một số khoa hoặc phòng ban, sau đó mở rộng ra toàn trường. Việc này giúp giảm thiểu rủi ro và cho phép thử nghiệm các công nghệ mới trước khi triển khai trên quy mô lớn.

5.2. Dịch Vụ Gia Tăng và Khả Năng Ứng Dụng Đa Dạng

NGN mở ra nhiều cơ hội để cung cấp các dịch vụ gia tăng cho sinh viên, giảng viên và nhân viên của trường. Ví dụ, có thể triển khai các ứng dụng hội nghị truyền hình độ nét cao, các dịch vụ học tập trực tuyến tương tác, và các ứng dụng hợp tác dựa trên đám mây. NGN cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ các hoạt động nghiên cứu và phát triển trong trường. Khả năng mở rộng và linh hoạt của NGN là chìa khóa để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của cộng đồng Bách Khoa.

VI. Kết Luận và Định Hướng Phát Triển Mạng NGN Tại Việt Nam

Việc triển khai mạng NGN là xu hướng tất yếu trong bối cảnh nhu cầu thông tin liên lạc ngày càng tăng cao. Các giải pháp và phương pháp được trình bày trong luận văn này có thể được áp dụng để xây dựng và vận hành một mạng NGN hiệu quả tại Đại học Bách Khoa Hà Nội. Sự phát triển của NGN sẽ góp phần nâng cao chất lượng giáo dục, nghiên cứu và dịch vụ của trường.

6.1. Tầm Quan Trọng của NGN trong Phát Triển Viễn Thông Quốc Gia

NGN đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển ngành viễn thông của Việt Nam. Nó cho phép các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp các dịch vụ mới và sáng tạo, đồng thời giảm chi phí và tăng hiệu quả. Việc triển khai NGN sẽ giúp Việt Nam bắt kịp với các nước phát triển trong lĩnh vực viễn thông và công nghệ thông tin. Nghiên cứu & phát triển tại các trường đại học đóng vai trò quan trọng.

6.2. Đề Xuất Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo về Mạng NGN

Có nhiều hướng nghiên cứu tiếp theo có thể được thực hiện trong lĩnh vực mạng NGN. Ví dụ, có thể nghiên cứu các giải pháp để cải thiện chất lượng dịch vụ VoIP, các phương pháp để tối ưu hóa việc sử dụng băng thông, và các công nghệ mới để hỗ trợ các ứng dụng di động. Nghiên cứu về bảo mật và an toàn trong mạng NGN cũng là một lĩnh vực quan trọng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của ngành viễn thông toàn cầu, nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng đa dạng và phức tạp, đặc biệt là tại Việt Nam, việc nâng cấp và phát triển mạng viễn thông thế hệ mới (Next Generation Network - NGN) trở thành yêu cầu cấp thiết. Theo ước tính, lưu lượng thoại truyền qua mạng IP hiện chiếm tỷ lệ thấp so với mạng PSTN truyền thống, tuy nhiên xu hướng chuyển dịch sang NGN với khả năng tích hợp đa dịch vụ đang ngày càng rõ nét. Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc phân tích cấu trúc, nguyên lý hoạt động của mạng NGN và đề xuất các giải pháp xử lý chất lượng thoại VoIP trong mạng NGN nhằm nâng cao hiệu quả truyền tải và chất lượng dịch vụ.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm đánh giá thực trạng phát triển mạng viễn thông tại Việt Nam và thế giới từ những năm 1990 đến đầu thế kỷ 21, tập trung vào công nghệ chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, và các giao thức truyền thông trong NGN. Ý nghĩa nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho các nhà khai thác mạng trong việc triển khai và vận hành mạng NGN, đồng thời góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ thoại qua IP, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: công nghệ chuyển mạch gói (Packet Switching) và công nghệ chuyển mạch kênh (Circuit Switching). Công nghệ chuyển mạch gói, điển hình là IP và MPLS, cho phép truyền tải dữ liệu linh hoạt, hiệu quả trên mạng NGN. MPLS (Multi Protocol Label Switching) được xem là giải pháp tối ưu trong việc quản lý lưu lượng và đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trên mạng IP. Công nghệ chuyển mạch kênh, như ATM (Asynchronous Transfer Mode), vẫn giữ vai trò quan trọng trong việc cung cấp dịch vụ thoại chất lượng cao.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Softswitch: thiết bị điều khiển trung tâm trong mạng NGN, thực hiện chức năng chuyển mạch mềm và quản lý cuộc gọi.
• Media Gateway Controller (MGC): điều khiển các cổng truyền thông vật lý, kết nối mạng NGN với các mạng truyền thống.
• Quality of Service (QoS): các chỉ số đo lường chất lượng dịch vụ thoại, bao gồm jitter, delay, packet loss.
• VoIP (Voice over IP): công nghệ truyền tải thoại qua mạng IP, trọng tâm của nghiên cứu xử lý chất lượng thoại.
• DiffServ và IntServ: các mô hình phân loại và quản lý lưu lượng để đảm bảo QoS trong mạng NGN.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các tài liệu chuyên ngành, báo cáo kỹ thuật của các tổ chức viễn thông quốc tế, cùng với phân tích thực trạng mạng viễn thông tại Việt Nam. Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

• Phân tích tài liệu: tổng hợp các lý thuyết, mô hình và công nghệ liên quan đến NGN và xử lý chất lượng thoại.
• Mô phỏng và đánh giá: sử dụng các mô hình QoS và thuật toán quản lý lưu lượng như Weighted Fair Queuing (WFQ) để đánh giá hiệu quả xử lý chất lượng thoại.
• So sánh thực nghiệm: đối chiếu các kết quả mô phỏng với các nghiên cứu thực tế tại một số địa phương và mạng viễn thông trong nước.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các mạng viễn thông hiện hữu và các thiết bị Softswitch, Media Gateway được triển khai tại Việt Nam trong giai đoạn 2000-2006. Phương pháp chọn mẫu dựa trên tính đại diện của các mạng và thiết bị phổ biến, đảm bảo tính khách quan và khả năng áp dụng rộng rãi. Timeline nghiên cứu kéo dài trong vòng 12 tháng, từ khảo sát thực trạng đến đề xuất giải pháp và đánh giá hiệu quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chuyển dịch công nghệ viễn thông: Mạng viễn thông truyền thống PSTN đang dần được thay thế bởi mạng NGN dựa trên công nghệ chuyển mạch gói IP/MPLS. Tỷ lệ lưu lượng thoại qua IP tuy còn thấp, khoảng dưới 10% so với tổng lưu lượng thoại, nhưng đang tăng nhanh nhờ khả năng tích hợp đa dịch vụ và giảm chi phí vận hành.

2. Chất lượng thoại VoIP bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: Các nguyên nhân chính làm giảm chất lượng thoại bao gồm jitter, delay, packet loss và tắc nghẽn hàng đợi. Ví dụ, jitter có thể dao động trong khoảng 20-50 ms, gây méo tiếng và gián đoạn cuộc gọi. Thuật toán Weighted Fair Queuing (WFQ) giúp giảm tắc nghẽn hàng đợi tới 30% so với phương pháp FIFO truyền thống.

3. Mô hình QoS hiệu quả trong mạng NGN: Mô hình DiffServ kết hợp với MPLS-TE cho phép phân loại lưu lượng và ưu tiên thoại, nâng cao chất lượng dịch vụ. Theo mô phỏng, việc áp dụng DiffServ trong MPLS giúp giảm packet loss xuống dưới 1%, cải thiện đáng kể trải nghiệm người dùng.

4. Khó khăn trong quản lý và vận hành mạng NGN: Sự đa dạng của các giao thức và thiết bị trong mạng NGN tạo ra thách thức lớn trong việc đồng bộ và tương thích. Việc thiếu chuẩn hóa giao diện giữa các thành phần như Softswitch, Media Gateway Controller làm giảm hiệu quả quản lý và tăng chi phí bảo trì.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các vấn đề chất lượng thoại VoIP là do đặc tính không đồng nhất của mạng IP, vốn không có cơ chế đảm bảo thời gian thực như mạng chuyển mạch kênh truyền thống. Việc áp dụng các mô hình QoS như DiffServ và IntServ là cần thiết để khắc phục hạn chế này. Kết quả nghiên cứu phù hợp với các báo cáo ngành và nghiên cứu quốc tế, đồng thời phản ánh thực trạng vận hành mạng NGN tại Việt Nam.

Biểu đồ thể hiện sự giảm thiểu packet loss và jitter khi áp dụng thuật toán WFQ và DiffServ trong MPLS sẽ minh họa rõ ràng hiệu quả của các giải pháp đề xuất. Bảng so sánh các chỉ số QoS trước và sau khi áp dụng giải pháp cũng giúp làm nổi bật đóng góp của nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống quản lý QoS tích hợp: Áp dụng mô hình DiffServ kết hợp MPLS-TE để phân loại và ưu tiên lưu lượng thoại, giảm thiểu tắc nghẽn và mất gói. Mục tiêu giảm packet loss dưới 1% trong vòng 12 tháng, do các nhà khai thác mạng thực hiện.

2. Nâng cấp thiết bị Softswitch và Media Gateway Controller: Đầu tư thiết bị có khả năng tương thích cao, hỗ trợ chuẩn giao tiếp mở, giúp đồng bộ hóa mạng NGN và giảm chi phí bảo trì. Thời gian thực hiện dự kiến 18 tháng, do nhà cung cấp thiết bị và nhà khai thác phối hợp.

3. Áp dụng thuật toán quản lý hàng đợi tiên tiến: Sử dụng Weighted Fair Queuing (WFQ) để giảm thiểu tắc nghẽn hàng đợi, cải thiện chất lượng thoại. Mục tiêu giảm jitter xuống dưới 30 ms trong 6 tháng, do bộ phận kỹ thuật mạng triển khai.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự vận hành mạng NGN: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về công nghệ NGN, quản lý QoS và xử lý sự cố. Mục tiêu nâng cao năng lực vận hành, giảm thời gian xử lý sự cố xuống dưới 30 phút, thực hiện liên tục trong 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà khai thác mạng viễn thông: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và giải pháp thực tiễn để nâng cao chất lượng dịch vụ thoại trên mạng NGN, giúp tối ưu hóa vận hành và giảm chi phí.

2. Chuyên gia và kỹ sư mạng: Tài liệu chi tiết về cấu trúc, công nghệ và thuật toán quản lý lưu lượng trong NGN hỗ trợ công tác thiết kế, triển khai và bảo trì mạng.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành viễn thông: Luận văn là nguồn tham khảo quý giá về các mô hình mạng NGN, công nghệ chuyển mạch và xử lý chất lượng thoại, phục vụ cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo.

4. Các nhà cung cấp thiết bị và giải pháp viễn thông: Hiểu rõ yêu cầu và thách thức trong vận hành mạng NGN giúp phát triển sản phẩm phù hợp, đáp ứng nhu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Mạng NGN khác gì so với mạng viễn thông truyền thống?
   Mạng NGN tích hợp đa dịch vụ trên nền tảng chuyển mạch gói IP/MPLS, trong khi mạng truyền thống chủ yếu dựa trên chuyển mạch kênh. NGN cho phép cung cấp thoại, dữ liệu, video trên cùng một mạng với chất lượng cao và chi phí thấp hơn.

2. Tại sao chất lượng thoại VoIP thường kém hơn mạng PSTN?
   Do mạng IP không có cơ chế đảm bảo thời gian thực, lưu lượng thoại dễ bị trễ, jitter và mất gói. Việc áp dụng các mô hình QoS và thuật toán quản lý lưu lượng là cần thiết để cải thiện chất lượng.

3. DiffServ và IntServ khác nhau như thế nào?
   DiffServ phân loại lưu lượng theo nhóm và ưu tiên xử lý, phù hợp với mạng quy mô lớn. IntServ cung cấp dịch vụ dựa trên từng luồng dữ liệu, đảm bảo chất lượng cao nhưng khó mở rộng. Nghiên cứu đề xuất sử dụng DiffServ kết hợp MPLS để cân bằng hiệu quả và khả năng mở rộng.

4. Softswitch có vai trò gì trong mạng NGN?
   Softswitch là thiết bị điều khiển trung tâm, thực hiện chuyển mạch mềm và quản lý cuộc gọi, kết nối các thành phần mạng truyền thống và mạng IP, giúp mạng NGN hoạt động linh hoạt và hiệu quả.

5. Làm thế nào để giảm jitter trong mạng NGN?
   Áp dụng thuật toán quản lý hàng đợi như Weighted Fair Queuing (WFQ), kết hợp với phân loại lưu lượng và ưu tiên thoại trong mô hình DiffServ giúp giảm thiểu jitter, nâng cao chất lượng thoại.

Kết luận

• Mạng NGN là xu hướng phát triển tất yếu của ngành viễn thông, tích hợp đa dịch vụ trên nền tảng chuyển mạch gói IP/MPLS.
• Chất lượng thoại VoIP trong mạng NGN chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như jitter, delay, packet loss, cần được xử lý bằng các mô hình QoS và thuật toán quản lý lưu lượng.
• Việc áp dụng DiffServ kết hợp MPLS-TE và thuật toán WFQ giúp cải thiện đáng kể chất lượng dịch vụ thoại.
• Nâng cấp thiết bị và đào tạo nhân sự là yếu tố then chốt để vận hành mạng NGN hiệu quả.
• Nghiên cứu mở ra hướng đi thực tiễn cho các nhà khai thác mạng tại Việt Nam trong việc triển khai và phát triển mạng NGN.

Next steps: Triển khai thử nghiệm các giải pháp QoS trên mạng thực tế, đánh giá hiệu quả và điều chỉnh phù hợp. Kêu gọi các nhà khai thác mạng và nhà cung cấp thiết bị hợp tác nghiên cứu sâu hơn về công nghệ NGN.

Các chuyên gia và nhà quản lý viễn thông nên ưu tiên đầu tư nghiên cứu và ứng dụng công nghệ NGN để nâng cao chất lượng dịch vụ và đáp ứng nhu cầu phát triển trong kỷ nguyên số.

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 10B NGµNH: ®iÖn tö viÔn th«ng 6B Xö Lý CHÊT L¦îng tho¹i trong m¹ng 0B thÕ hÖ míi - NGN 1B ®ÆNG ANH TUÊN 4B Hµ Néi - 2006 7B 17061131478091000000 Bé GI¸O DôC Vµ §µO T¹O TR¦êNG §¹I HäC B¸CH KHOA Hµ NéI ---------------------------------------------- LUËN V¡N TH¹C Sü KHOA HäC 11B NGµNH: ®iÖn tö viÔn th«ng 8B M· sè: Xö Lý CHÊT L¦îng tho¹i trong m¹ng 2B thÕ hÖ míi - NGN 3B ®ÆNG ANH TUÊN 5B Ngêi híng dÉn khoa häc: PGS. §oµn nh©n lé Hµ Néi - 2006 9B 1 Môc lôc Danh môc c¸c ký hiÖu, ch÷ viÕt t¾t. 3 Danh môc c¸c h×nh vÏ ®å thÞ. 8 II/ Ch¬ng 1: S¬ lîc vÒ t×nh h×nh ph¸t triÓn cña ngµnh viÔn th«ng quèc tÕ còng nh trong níc.

Sù cÇn thiÕt ph¶i tiÕn lªn m¹ng c«ng nghÖ míi NGN (Next Generation Network) .1 T×nh h×nh viÔn th«ng thÕ giíi trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y .1 C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch IP (Internet Protocol) .2 C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch ATM(Asynchorous Transfer Mode) 16 1.3 C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch MPLS(Multi Protocol Label Switch) 17 1.4 Xu híng ph¸t triÓn m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh .5 Xu híng ph¸t triÓn m¹ng chuyÓn m¹ch gãi .6 C«ng nghÖ vµ dÞch vô m¹ng .1 M¹ng d÷ liÖu kªnh thuª bao (DDN) .2 M¹ng sè tÝch hîp dÞch vô (ISDN) .3 M¹ng chuyÓn m¹ch gãi (Packet Switching) .7 ThÞ trêng viÔn th«ng trªn thÕ giíi .2 T×nh h×nh viÔn th«ng ë ViÖt Nam vµ sù cÇn thiÕt tiÕn lªn m¹ng NGN 29 1.1 S¬ lîc vÒ m¹ng viÔn th«ng ViÖt Nam .2 H¹n chÕ cña m¹ng viÔn th«ng hiÖn t¹i. 30 III / Ch¬ng 1: M¹ng viÔn th«ng thÕ hÖ míi NGN .2 Tæng quan vÒ cÊu tróc m¹ng NGN .1Sù tiÕn ho¸ tõ m¹ng hiÖn cã lªn m¹ng NGN .2 CÊu tróc luËn lý cña m¹ng NGN .3 CÊu tróc vËt lý cña m¹ng NGN .4 T×m hiÓu chi tiÕt vÒ Media Gateway Controller .1 Kh¸i niÖm chuyÓn m¹ch mÒm .2 VÞ trÝ cña chuyÓn m¹ch mÒm trong m« h×nh ph©n líp chøc n¨ng cña NGN .3 Thµnh phÇn chÝnh cña chuyÓn m¹ch mÒm .4 Kh¸i qu¸t ho¹t ®éng cña chuyÓn m¹ch mÒm Softswitch 62 2.5 u ®iÓm vµ øng dông cña chuyÓn m¹ch mÒm .6 C¸c giao thøc ho¹t ®éng trong m¹ng NGN. 65 IV/ Ch¬ng 3: Xö lý chÊt lîng tho¹i trong m¹ng NGN .1 C¸c th«ng sè ¶nh hëng ®Õn QoS cña VoIP .1 TrÔ do CODEC .2 TrÔ do ®ãng gãi .3 TrÔ trªn hµng ®îi .4 TrÔ chuyÓn tiÕp .5 TrÔ do truyÒn dÉn .6 TrÔ nèi tiÕp .7 TrÔ trong bé ®Öm Jitter .2 Khëi t¹o cuéc gäi trong VoIP .1 CÊu tróc chøc n¨ng cña m¹ng VoIP trªn NGN .2 CÊu tróc vËt lý cña m¹ng VoIP trªn NGN .3 ChÊt lîng dÞch vô cho VoIP trªn NGN .1 DÞch vô cè g¾ng tèi ®a (Best Effort) .2 DÞch vô tÝch hîp (IntService) .3 DÞch vô ph©n líp (DiffServ) .4 Mét sè thuËt to¸n cho qu¶n lý t¾c nghÏn trªn hµng ®îi .3 Weighted Fair Queuing (WFQ) .4 Sö dông IP/MPLS kÕt hîp Diffserv vµ MPLS-TE .1 Diffserv trong MPLS .2 Kü thuËt lu lîng trong MPLS (MPLS-TE). 103 V/ kÕt luËn vµ th¶o luËn.

108 VI/ tµi liÖu tham kh¶o. 110 3 Danh môc c¸c ký hiÖu, ch÷ viÕt t¾t ThuËt ng÷ TiÕng Anh TiÕng ViÖt Adsl Asynchronous Digital Subs Line §êng truyÒn thuª bao bÊt ®èi xøng AF Accounting Function Chøc n¨ng Account ®Æc tÝnh cíc Api Application Interface Giao diÖn øng dông më ASF Application Server Function Chøc n¨ng server øng dông Atdm Asynchronous Time Division GhÐp kªnh ph©n chia theo thêi gian mutiplexing kh«ng ®ång bé Atm Asynchronous Transfer Mode ChÕ ®é truyÒn dÉn kh«ng ®ång bé BER Bit Error Rate TØ lÖ lçi bit BGP Border Gateway Protocol Giao thøc cæng ®Êu nèi biªn CAF Call Agent Function Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cuéc gäi CIDR Classless Interdomain Routing §Þnh tuyÕn ®a miÒn CSN Circuit Switch Network M¹ng chuyÓn m¹ch kªnh CSR Cell Switch Router Bé ®Þnh tuyÕn chuyÓn m¹ch cell DDN Defense Data Network M¹ng d÷ liÖu kªnh thuª bao DQDB Distributed Queuing Data Bus Ph©n phèi Bus d÷ liÖu hµng ®îi DSL Digital Subs Line §êng truyÒn thuª bao sè DSLAM DSL Access Multiplexing Bé ghÐp kªnh truy nhËp DSL DWDM Dense Wave Division Multiplexing GhÐp kªnh ph©n chia theo bíc sãng mËt ®é cao FDM Frequency Division Multiplexing GhÐp kªnh ph©n chia theo tÇn sè FEC Forwarding Equivalent Class Nhãm chuyÓn tiÕp t¬ng ®¬ng FSK Frequency Shift Key Bé kho¸ chuyÓn dÞch theo tÇn sè IAD Intergrated Access Device ThiÕt bÞ truy cËp tÝch hîp IETF Internet Engineering Task Force Ban chuyªn tr¸ch Internet IN Intelligent Network M¹ng th«ng minh 4 IPOA IP Over ATM IP qua ATM ISO International Standard Tæ chøc tiªu chuÈn quèc tÕ Organization ISP Internet Service Provider Nhµ cung cÊp dÞch vô Internet IwF Interworking Function Chøc n¨ng liªn vïng LAN Local Area Network M¹ng côc bé LDP Label Distribution Protocol Giao thøc ph©n phèi nh·n LSP Label Switching Protocol Giao thøc chuyÓn m¹ch nh·n LSR Label Switching Router Bé ®Þnh tuyÕn chuyÓn m¹ch nh·n LSSP Least Stable Sequence Problem VÊn ®Ò chuçi cã tÝnh æn ®Þnh Ýt nhÊt MG Media Gateway Cæng ®Êu nèi MG-F Media Gateway Function Chøc n¨ng cæng ®Êu nèi MGCP Media Gateway Controll Protocol Giao thøc ®iÒu khiÓn cæng ®Êu nèi MGC-F Media Gateway Controller- Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cæng ®Êu nèi Function MGC Media Gateway Controller Bé ®iÒu khiÓn cæng ®Êu nèi MPLS Multi Protocol Label Switching Bé chuyÓn m¹ch nh·n ®a giao thøc MPOA Multi IP Over ATM §a IP qua ATM MSU Main Switch Unit Bé xö lý chÝnh MS-F Media Server Function Chøc n¨ng server trung kÕ M2UA MTP2 User Adaption §¸p øng líp MTP 2 M3UA MTP3 User Adaption §¸p øng líp MTP 3 NGN Next Generation Network M¹ng thÕ hÖ míi osi Open System Interconnection HÖ thèng më OspF Open Shortest Path First T×m ®êng dÉn ng½n nhÊt PON Passive Optical Network M¹ng quang thô ®éng POTS Plain Old Telephone Service DÞch vô ®Þªn tho¹i truyÒn thèng Psk Phase Shift Keying Bé kho¸ chuyÓn dÞch pha psn Packet Switching Network M¹ng chuyÓn m¹ch gãi 5 RF Routing Function Chøc n¨ng ®Þnh tuyÕn RGW Resident Gateway Cæng ®Êu nèi trùc tiÕp RPT Resident Packet Transport TruyÒn dÉn gãi trùc tiÕp RTFM Realtime Flow Mesurement §o luång thêi gian thùc Qam Quadrature Amplitude §iÒu chÕ biªn ®é cÇu ph¬ng Modulation qos Quality of Service ChÊt lîng dÞch vô SCCP Signaling Connection PhÇn ®iÒu khiÓn kÕt Control Part nèi b¸o hiÖu Sdh Synchronous Digital Hirearchy HÖ thèng ghÐp kªnh ®ång bé SEN Service Excutive Node Nót thùc thi dÞch vô SIP Session Initiation Protocol Giao thøc phiªn SG-F Signaling GatewayFunction Chøc n¨ng cæng b¸o hiÖu Sg Signaling Gateway Cæng b¸o hiÖu SMDS Switch Multigegabit Data Service DÞch vô chuyÓn m¹ch d÷ liÖu Gegabit Sonet Synchronuos Optical Network M¹ng quang ®ång bé Spf Shortest Path First §êng dÉn ng¾n nhÊt Ss7 Signaling System No7 HÖ thèng b¸o hiÖu sè 7 SUA SCCP User Adaption §¸p øng SCCP Te Traffic Engineering Kü thuËt lu lîng Tdm Time Division Multiplexing GhÐp kªnh ph©n chia theo thêi gian TGW Trunk Gateway Cæng trung kÕ ®Êu nèi UAC User Agent Client øng dông kh¸ch UAS User Agent Server øng dông chñ Vc Virtual Channel Kªnh ¶o Vci Virtual Channel Information Th«ng tin kªnh ¶o Vpi Virtual Path Information Th«ng tin ®êng ¶o wan Wide Area Network M¹ng diÖn réng 6 DANH MôC C¸C H×NH VÏ, §å THÞ H×nh 1.1: Mèi quan hÖ gi÷a c¸c lo¹i chuyÓn m¹ch gãi kh¸c nhau .2: So s¸nh chuyÓn m¹ch gãi tèc ®é cao vµ X.3: BiÓu ®å t¨ng trëng lu lîng tho¹i vµ d÷ liÖu .4: Sè thuª bao Internet trªn toµn thÕ giíi .5: Tû lÖ lu lîng tho¹i vµ d÷ liÖu tõ n¨m 1996-2003 .1: Topo m¹ng thÕ hÖ sau .2: Sù héi tô gi÷a c¸c m¹ng .3: M¹ng PSTN hiÖn t¹i .4: Ph¸t triÓn lªn NGN .5: C¸c dÞch vô kh¸c .7: M¹ng t¬ng lai gÇn .8: M¹ng t¬ng lai .9: Sù ph¸t triÓn cña m¹ng h÷u tuyÕn dùa trªn c«ng nghÖ IP .10: CÊu tróc m¹ng thÕ hÖ sau .11:CÊu tróc m¹ng vµ dÞch vô NGN(Nh×n tõ gãc ®é dÞch vô) .12: CÊu tróc luËn lý cña m¹ng NGN .13: M« h×nh NGN víi Softswitch lµ líp ®iÒu khiÓn .14: CÊu tróc m¹ng chuyÓn m¹ch ®a dÞch vô .15: C¸c thùc thÓ chøc n¨ng trong NGN .16: CÊu tróc vËt lý m¹ng NGN .17: C¸c thµnh phÇn chÝnh m¹ng NGN .18: CÊu tróc cña Sofswitch .19: CÊu tróc m¹ng thÕ hÖ sau NGN .20: VÞ trÝ chuyÓn m¹ch mÒm trong m« h×nh ph©n líp chøc n¨ng NGN 57 H×nh 2.21: KÕt nèi MGC víi c¸c thµnh phÇn kh¸c trong m¹ng NGN .22: Chøc n¨ng cña Media Gateway Controller .23: Giao thøc sö dông gi÷a c¸c thµnh phÇn .24: VÝ dô sö dông Media Gateway Controller .25: C¸c giao thøc sö dông trong NGN .26: Minh ho¹ 1 vÒ cuéc gäi sö dông giao thøc SIP .27: Minh ho¹ 2 vÒ cuéc gäi sö dông giao thøc SIP .28: M« h×nh chøc n¨ng cña SIGTRAN .29: CÊu tróc gãi RTP .30: Mµo ®Çu cña RTP .1: M« h×nh th«ng sè trÔ trªn m¹ng .2: M« h×nh bé ®Öm Jitter .3: HiÖn tîng Jitter .5: MÊt gãi do mÊt kªt nèi vËt lý .8: MÊt gãi do gãi bÞ lo¹i bá .9: M« h×nh chøc n¨ng cña m¹ng VoIP .10: KÕt nèi cho m¹ng truy nhËp .11: CÊu tróc mét m¹ng VoIP trªn NGN .12: M« h×nh chÊt lîng dÞch vô .13: M« h×nh ho¹t ®éng cña Intservice .14: M« h×nh ho¹t ®éng cña Intservice.15: M« h×nh DiffServ cho Router lâi .16: Sù ph©n líp c¸c gãi DSCP trong Diffserv .17: Chøc n¨ng ToS trong gãi VoIP .18: M« h×nh cho qu¶n lý hµng ®îi cña PQ .19: M« h×nh cho qu¶n lý hµng ®îi cña CQ .20: M« h×nh cho qu¶n lý hµng ®îi cña FWQ .21: So s¸nh Intserv vµ Diffserv .22: TrÔ gãi cho ®Þnh tuyÕn ®êng ®i kh¸c nhau .23: TrÔ gãi do bÞ t¾c nghÏn t¹i mét nót m¹ng .24: M« h×nh m¹ng Pure IP .25: S¾p xÕp DSCP vµo EXP trong E-LSP .26: E-LSP trong MPLS .27: S¾p xÕp DSCP vµo EXP trong L-LSP .28: L-LSP trong m¹ng MPLS .29: M« h×nh qu¶n lý hµng ®îi .30: Luång gãi ®îc hç trî MPLS-TE .31:M« h×nh hç trî MPLS víi Diffserv .32: VÝ dô vÒ sö dông hç trî IP/MPLS víi Diffserv. 106 8 Më ®Çu HiÖn nay cïng víi sù bïng næ th«ng tin toµn cÇu, nhu cÇu trao ®æi th«ng tin ngµy cµng lín. Cïng víi sù ph¸t triÓn ®ã ngµnh viÔn th«ng còng ph¸t triÓn kh«ng ngõng ®Ó ®¸p øng nhu cÇu trao ®æi th«ng tin.

Ngµy nay víi sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña x· héi, nhu cÇu trao ®æi th«ng tin cña kh¸ch hµng ngµy cµng ®a d¹ng vµ phøc t¹p. §Ó ®¸p øng ®îc nhu cÇu phøc t¹p ®ã, m¹ng viÔn th«ng ph¶i ngµy cµng ph¸t triÓn ®Ó cung cÊp nhiÒu lo¹i h×nh dÞch vô h¬n cho c¸c ®èi tîng kh¸ch hµng kh¸c nhau. HiÖn t¹i víi nhiÒu lo¹i c«ng nghÖ m¹ng viÔn th«ng kh¸c nhau cung cÊp nhiÒu lo¹i h×nh dÞch vô kh¸c nhau nh tho¹i, truyÒn h×nh, th ®iÖn tö, hép th tho¹i… C¸c lo¹i h×nh dÞch vô nµy cã c¸c ®Æc ®iÓm c¬ b¶n kh¸c nhau nhng cã thÓ ph©n lo¹i lµm hai lo¹i chÝnh lµ dÞch vô thêi gian thùc (tho¹i, héi nghÞ truyÒn h×nh…) vµ dÞch vô phi thêi gian thùc (d÷ liÖu, hép th tho¹i…).