Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin, nhu cầu về các dịch vụ viễn thông tại Việt Nam đã tăng mạnh cả về số lượng và chất lượng. Mạng viễn thông hiện tại, chủ yếu dựa trên công nghệ chuyển mạch kênh TDM và hệ thống báo hiệu số 7, đã bộc lộ nhiều hạn chế như cứng nhắc trong phân bổ băng thông, khó khăn trong việc hợp nhất mạng và cung cấp dịch vụ mới, cũng như chi phí đầu tư và vận hành cao. Đặc biệt, mạng PSTN hiện nay không đáp ứng được nhu cầu phát triển dịch vụ dữ liệu và đa phương tiện ngày càng tăng.

Mạng viễn thông thế hệ mới (NGN) được xem là giải pháp chiến lược nhằm khắc phục những hạn chế này, với mục tiêu xây dựng một mạng chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP/ATM, có khả năng hội tụ thoại và dữ liệu, đồng thời linh hoạt trong việc cung cấp dịch vụ đa dạng. Nghiên cứu tập trung vào thiết lập mạng lõi NGN cho mạng viễn thông Việt Nam, đặc biệt là định cỡ mạng đường trục năm 2010, nhằm đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng giữa 5 vùng lưu lượng chính: Miền Bắc, Hà Nội, Miền Trung, Thành phố Hồ Chí Minh và Miền Nam.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc phân tích cấu trúc mạng NGN của VNPT, lựa chọn công nghệ, tổ chức mạng, và tính toán lưu lượng để xác định kích cỡ mạng lõi. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao hiệu quả sử dụng mạng, giảm chi phí vận hành, đồng thời tạo nền tảng cho phát triển các dịch vụ viễn thông đa phương tiện và băng rộng trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Mô hình kiến trúc mạng NGN: Bao gồm các lớp chức năng chính như lớp truy nhập, lớp truyền tải (core), lớp điều khiển, lớp ứng dụng và lớp quản lý. Mô hình này phân tách rõ ràng các chức năng mạng, giúp tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng.
  • Công nghệ chuyển mạch gói IP/ATM: Là nền tảng kỹ thuật cho mạng NGN, cho phép truyền tải đa dịch vụ trên cùng một hạ tầng mạng, đồng thời hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) cho các loại lưu lượng khác nhau.
  • Phân vùng lưu lượng theo vùng địa lý: Mạng NGN của VNPT được tổ chức theo 5 vùng lưu lượng, dựa trên phân bố thuê bao và nhu cầu dịch vụ, giúp tối ưu hóa việc định tuyến và quản lý mạng.
  • Khái niệm lưu lượng và ma trận lưu lượng: Sử dụng các công thức tính lưu lượng và ma trận lưu lượng để dự báo nhu cầu dịch vụ thoại, phi thoại và Internet, từ đó xác định kích thước mạng lõi phù hợp.

Các khái niệm chính bao gồm: chuyển mạch gói, softswitch, media gateway, MPLS, SDH, WDM, QoS, và các giao thức điều khiển như MGCP, SIP, H.323.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp và phân tích dữ liệu thực tế từ mạng viễn thông VNPT, kết hợp với mô hình lý thuyết về mạng NGN và các công nghệ truyền dẫn hiện đại. Cụ thể:

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu lưu lượng viễn thông thu thập từ các tổng đài và hệ thống mạng của VNPT, bao gồm số lượng thuê bao, lưu lượng thoại, lưu lượng dữ liệu và dự báo tăng trưởng đến năm 2010.
  • Phương pháp phân tích: Áp dụng các công thức tính toán lưu lượng, ma trận lưu lượng, và mô hình phân vùng lưu lượng để xác định kích thước các nút chuyển mạch lõi và dung lượng truyền dẫn đường trục. Phân tích kỹ thuật lựa chọn công nghệ truyền dẫn SDH, WDM, và chuyển mạch ATM/IP.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu được thu thập từ toàn bộ mạng viễn thông VNPT, phân chia theo 5 vùng lưu lượng chính, đảm bảo tính đại diện cho toàn bộ mạng.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung vào giai đoạn chuyển đổi mạng từ 2001 đến 2010, với trọng tâm là kế hoạch và dự báo cho năm 2010.

Phương pháp luận này cho phép đánh giá chính xác nhu cầu lưu lượng và đề xuất cấu trúc mạng lõi NGN phù hợp với điều kiện thực tế và xu hướng phát triển công nghệ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân vùng lưu lượng hợp lý theo 5 vùng địa lý: Việc phân chia mạng NGN thành 5 vùng lưu lượng (Miền Bắc, Hà Nội, Miền Trung, TP. Hồ Chí Minh, Miền Nam) giúp tối ưu hóa việc quản lý và định tuyến lưu lượng. Mỗi vùng có tổng đài lõi ATM/IP Core Switch riêng, đảm bảo dung lượng và chất lượng dịch vụ. Ví dụ, vùng Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh được trang bị các nút lõi có dung lượng chuyển mạch ≥ 2,5 Gbit/s.

  2. Định cỡ mạng lõi dựa trên dự báo lưu lượng: Dự báo lưu lượng thoại và phi thoại đến năm 2010 cho thấy lưu lượng thoại có xu hướng bão hòa, trong khi lưu lượng dữ liệu và Internet tăng trưởng mạnh với cấp số nhân. Số lượng kênh đường trục và luồng xen/rẽ được tính toán chi tiết, đảm bảo mạng lõi có khả năng xử lý lưu lượng tăng gấp khoảng 2-3 lần so với hiện tại.

  3. Lựa chọn công nghệ chuyển mạch ATM/IP và truyền dẫn SDH/WDM: Công nghệ ATM/IP được lựa chọn cho lớp chuyển mạch lõi và biên, kết hợp với truyền dẫn quang SDH và kỹ thuật WDM để nâng cao dung lượng truyền dẫn. Mạng truyền dẫn được tổ chức theo cấu trúc Ring với khả năng bảo vệ và dự phòng cao, đảm bảo độ sẵn sàng mạng ≥ 99,9%.

  4. Lộ trình chuyển đổi mạng rõ ràng và khả thi: Giai đoạn 2001-2005 tập trung xây dựng mạng NGN với 5 vùng lưu lượng, trang bị các nút ATM Core Switch tại Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, mở rộng dần đến các tỉnh thành khác. Giai đoạn tiếp theo đến năm 2010 hoàn thiện mạng lõi NGN, thay thế dần các tổng đài TDM cũ, nâng cấp truyền dẫn và triển khai các dịch vụ đa phương tiện.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc thiết lập mạng lõi NGN cho VNPT là cần thiết và khả thi, đáp ứng được các yêu cầu về hiệu quả kỹ thuật và kinh tế. Việc phân vùng lưu lượng theo vùng địa lý giúp giảm thiểu chi phí đầu tư và vận hành, đồng thời tăng tính linh hoạt trong quản lý mạng. So với mạng PSTN truyền thống, mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói và giao thức IP/ATM cho phép tiết kiệm băng thông, hỗ trợ đa dịch vụ và nâng cao chất lượng dịch vụ.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, mô hình mạng NGN của VNPT tương đồng với xu hướng phát triển mạng thế giới, đồng thời phù hợp với điều kiện đặc thù của Việt Nam về phân bố địa lý và nhu cầu dịch vụ. Việc áp dụng công nghệ SDH/WDM trong truyền dẫn giúp nâng cao dung lượng và độ tin cậy mạng, phù hợp với dự báo lưu lượng tăng nhanh của dịch vụ Internet và dữ liệu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ lưu lượng dự báo theo vùng, bảng so sánh dung lượng các nút chuyển mạch lõi, và sơ đồ cấu trúc mạng NGN với các lớp chức năng rõ ràng, giúp minh họa hiệu quả và tính khả thi của phương án thiết lập mạng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai đồng bộ các nút ATM/IP Core Switch tại 5 vùng lưu lượng: Đảm bảo mỗi vùng có ít nhất một nút lõi với dung lượng chuyển mạch ≥ 2,5 Gbit/s, hoàn thành trong giai đoạn 2006-2010. Chủ thể thực hiện là VNPT phối hợp với các nhà cung cấp thiết bị.

  2. Nâng cấp mạng truyền dẫn theo công nghệ SDH kết hợp WDM: Tăng dung lượng truyền dẫn lên mức STM-16 và cao hơn, xây dựng mạng Ring bảo vệ, hoàn thiện hạ tầng truyền dẫn quốc gia, ưu tiên tuyến trục Bắc Nam và các vùng trọng điểm. Thời gian thực hiện từ 2006 đến 2010.

  3. Tăng cường phát triển lớp truy nhập đa dịch vụ: Mở rộng công nghệ xDSL, cáp quang FTTH, và truy nhập vô tuyến đa dịch vụ (WLL, GSM, CDMA) để đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng, đặc biệt tại các khu vực nông thôn và miền núi. Thực hiện liên tục trong giai đoạn 2006-2010.

  4. Xây dựng và hoàn thiện hệ thống quản lý mạng theo mô hình TMN: Thiết lập trung tâm quản lý mạng quốc gia và các trung tâm quản lý vùng lưu lượng, đảm bảo quản lý hiệu quả các phần tử mạng, dịch vụ và kinh doanh. Hoàn thành trong giai đoạn 2007-2010.

  5. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự vận hành mạng NGN: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về công nghệ chuyển mạch gói, quản lý mạng và dịch vụ đa phương tiện cho đội ngũ kỹ thuật viên và quản lý mạng. Thực hiện song song với quá trình triển khai mạng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách viễn thông: Giúp hiểu rõ xu hướng phát triển mạng NGN, từ đó xây dựng các chính sách phù hợp thúc đẩy chuyển đổi công nghệ và phát triển hạ tầng viễn thông quốc gia.

  2. Các kỹ sư và chuyên gia mạng viễn thông: Cung cấp kiến thức chuyên sâu về kiến trúc, công nghệ và phương pháp thiết kế mạng NGN, hỗ trợ trong việc triển khai và vận hành mạng thế hệ mới.

  3. Các nhà cung cấp thiết bị và dịch vụ viễn thông: Tham khảo để phát triển sản phẩm, giải pháp phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và tổ chức mạng NGN tại Việt Nam, đồng thời nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường.

  4. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật điện tử - viễn thông: Là tài liệu học tập và nghiên cứu thực tiễn về mạng NGN, giúp nâng cao hiểu biết về công nghệ chuyển mạch gói, truyền dẫn quang và quản lý mạng hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mạng NGN khác gì so với mạng PSTN truyền thống?
    Mạng NGN sử dụng công nghệ chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP/ATM, cho phép truyền tải đa dịch vụ trên cùng một hạ tầng, linh hoạt trong phân bổ băng thông và hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS). Trong khi đó, mạng PSTN dựa trên chuyển mạch kênh TDM với băng thông cố định và hạn chế trong việc cung cấp dịch vụ mới.

  2. Tại sao VNPT phân chia mạng NGN thành 5 vùng lưu lượng?
    Phân vùng theo lưu lượng giúp tối ưu hóa quản lý và định tuyến lưu lượng, giảm chi phí đầu tư và vận hành, đồng thời tăng tính linh hoạt trong mở rộng mạng. Mỗi vùng có tổng đài lõi riêng, phù hợp với đặc điểm phân bố thuê bao và nhu cầu dịch vụ.

  3. Công nghệ truyền dẫn nào được sử dụng trong mạng NGN của VNPT?
    VNPT sử dụng công nghệ truyền dẫn quang SDH kết hợp với kỹ thuật WDM để nâng cao dung lượng và độ tin cậy mạng. Mạng truyền dẫn được tổ chức theo cấu trúc Ring với cơ chế bảo vệ thiết bị và tuyến cáp.

  4. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trong mạng NGN?
    Mạng NGN áp dụng các giao thức điều khiển như MGCP, SIP và sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói IP/ATM có khả năng phân bổ băng thông linh hoạt, ưu tiên lưu lượng thoại và đa phương tiện, đồng thời giám sát và điều chỉnh lưu lượng để đảm bảo QoS.

  5. Lộ trình chuyển đổi từ mạng PSTN sang NGN được thực hiện như thế nào?
    Giai đoạn 2001-2005 tập trung xây dựng mạng NGN với 5 vùng lưu lượng, trang bị các nút ATM Core Switch tại Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, mở rộng dần đến các tỉnh thành khác. Đến năm 2010, hoàn thiện mạng lõi NGN, thay thế dần các tổng đài TDM cũ và nâng cấp truyền dẫn, đồng thời triển khai các dịch vụ đa phương tiện.

Kết luận

  • Mạng NGN là giải pháp thiết yếu để khắc phục các hạn chế của mạng viễn thông hiện tại, đáp ứng nhu cầu phát triển dịch vụ đa dạng và băng rộng tại Việt Nam.
  • Việc phân vùng lưu lượng thành 5 vùng địa lý giúp tối ưu hóa quản lý mạng và nâng cao hiệu quả đầu tư.
  • Công nghệ chuyển mạch ATM/IP kết hợp truyền dẫn SDH/WDM được lựa chọn phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và kinh tế.
  • Lộ trình chuyển đổi mạng từ 2001 đến 2010 được xây dựng rõ ràng, khả thi, đảm bảo sự chuyển đổi suôn sẻ và hiệu quả.
  • Đề xuất các giải pháp triển khai đồng bộ, nâng cấp hạ tầng và đào tạo nhân lực nhằm hoàn thiện mạng NGN, tạo nền tảng phát triển viễn thông hiện đại.

Hành động tiếp theo: Các nhà quản lý và kỹ sư viễn thông cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tiếp tục nghiên cứu và cập nhật công nghệ mới để duy trì sự phát triển bền vững của mạng NGN tại Việt Nam.