Thiết kế mạng truyền tải dữ liệu cho mạng viễn thông thế hệ mới

Thời đó, các công ty viễn thông cung cấp dịch vụ cho một số lượng lớn thuê bao thông qua các mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN được ghép kênh phân chia theo tần số FDM: Frequenc

bộ giáo dục và đào tạo trường đại học bách khoa hà nội

CHƯƠNG 1: XU HƯỚNG VIỄN THÔNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ SỰ RA ĐỜI

MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI 4

1.1 Xu hướng công nghệ viễn thông trên thế giới: 4

1.2 Lý do dẫn đến sự ra đời của mạng viễn thông thế hệ mới: 6

1.3 Định nghĩa và đặc điểm mạng viễn thông thế hệ mới: 7

CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC VÀ CÔNG NGHỆ TRONG MẠNG NGN 12

2.1 Kiến trúc chức năng của mạng NGN: 12

2.2 Cấu trúc vật lý của mạng NGN: 14

2.3 Công nghệ dùng trong mạng NGN: 16

CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG TRIỂN KHAI NGN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 19

3.1 Khái quát hiện trạng triển khai NGN tại một số nước: 19

3.2 Các dịch vụ trên mạng NGN các nước: 27

3.3 Hiện trạng triển khai NGN tại Việt Nam: 33

3.4 Dịch vụ khai thác trên mạng NGN Việt Nam: 37

3.5 Những vấn đề kỹ thuật cần chú ý khi phát triển NGN tại Việt Nam: 39

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN TẢI NGN VÀ TRIỂN KHAI MỘT SỐ DỊCH VỤ TRÊN MẠNG NGN VNPT 40

4.1 Kiến trúc mạng truyền tải NGN: 40

4.2 Định tuyến trong mạng NGN: 43

4.2.1 Định tuyến IGP: 43

4.2.2 Định tuyến EGP: 48

4.3 Thiết kế MPLS cho mạng truyền tải NGN: 56

4.4 Thiết kế multicast trên mạng NGN: 70

4.5 Chất lượng dịch vụ trên mạng NGN: 77

4.6 An toàn bảo mật mạng NGN: 78

4.7 Triển khai một số dịch vụ cơ bản trên mạng NGN VNPT 80

KẾT LUẬN 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

CHƯƠNG 1: XU HƯỚNG VIỄN THÔNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ SỰ RA ĐỜI MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI

1.1 Xu hướng công nghệ viễn thông trên thế giới:

Các hệ thống viễn thông hiện tại được phát triển từ các hệ thống điện báo và điện thoại từ thế kỷ 19 Hệ thống điện thoại đầu tiên tương đối đơn giản do Alexander Graham Bell phát minh năm 1876 Thời đó, các công ty viễn thông cung cấp dịch vụ cho một số lượng lớn thuê bao thông qua các mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN được ghép kênh phân chia theo tần số (FDM: Frequency Division Multiplexing) hoặc ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM: Time Division Multiplexing) Kỹ thuật FDM được sử dụng từ lâu và ngày nay người ta hay dùng kỹ thuật TDM hơn do dễ truyền dữ liệu không lỗi

và tin tức tiếng nói có dung lượng cao

Sau khoảng thời gian dài phát triển, công nghệ viễn thông trên thế giới đã có nhiều thay đổi dẫn đến sự ra đời của nhiều mạng viễn thông mới, phổ biến nhất hiện nay là: mạng điện thoại cố định PSTN, mạng điện thoại di động, mạng Internet, hệ thống thông tin vệ tinh

Các mạng trên song song cùng tồn tại Mỗi mạng yêu cầu phương pháp thiết

kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau Điều đó dẫn đến một số nhược điểm như sau:

- Thiếu tính mềm dẻo:

Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền dữ liệu Các dịch vụ viễn thông mới ra đời (High Speed Internet, IPTV/VoD, FTTx,…) với yêu cầu tốc độ cao và mạng viễn thông hiện tại khó đáp ứng

- Kém hiệu quả trong việc vận hành, bảo dưỡng và sử dụng tài nguyên:

Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho mạng khác cùng sử dụng Điều này gây khó khăn trong việc vận hành, bảo dưỡng và triển khai dịch

vụ mới

- Hạ tầng mạng riêng biệt nên chi phí đầu tư mở rộng mạng lưới tốn kém:

Đối với 1 nhà cung cấp đa dịch vụ (thoại, Internet, di động), khi số lượng thuê bao của mỗi dịch vụ tăng lên, để đáp ứng chất lượng của từng dịch vụ thì nhà cung cấp cần đầu tư mua thêm thiết bị, tăng băng thông đường truyền cho từng mạng Như vậy, chi phí đầu tư cho cơ sở hạ tầng tăng lên nhiều lần Hiện nay, nhiều nhà cung cấp dịch vụ trên thế giới đang phải đối mặt với vấn đề này, vì hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ đều kinh doanh đa dịch vụ

Trước đây, mạng viễn thông được xây dựng chủ yếu nhằm mục đích truyền tải lưu lượng thoại, dữ liệu số chỉ chiếm tỷ lệ rất nhỏ lưu lượng trên toàn mạng Theo thời gian, công nghệ viễn thông thay đổi dẫn đến sự bùng nổ Internet trên toàn cầu khiến cho dữ liệu số thay thế vị trí của thoại và trở thành nguồn thu lợi nhuận chính

Mạng Internet dựa trên công nghệ chuyển mạch gói IP, nhưng công nghệ chuyển mạch gói IP không chỉ có khả năng truyền tải duy nhất lưu lượng của dịch vụ Internet mà còn có thể truyền tải lưu lượng thoại (VoIP) chất lượng cao,

lưu lượng video (IPTV/VoD),… Do đó, việc chuyển đổi dần mạng chuyển mạch kênh truyền thống sang mạng chuyển mạch gói IP là xu thế tất yếu

1.2 Lý do dẫn đến sự ra đời của mạng viễn thông thế hệ mới:

Từ những phân tích ở trên, ta có thể đưa ra những lý do chính dẫn đến sự ra đời của mạng viễn thông thế hệ mới NGN (Next Generation Network):

1 Xu thế đổi mới công nghệ viễn thông:

Công nghệ IP với nhiều đặc điểm ưu việt đang ngày càng chiếm ưu thế, các hãng sản xuất thiết bị viễn thông đều hướng thiết bị của mình tới công nghệ này Điều đó mang đến thuận lợi rất lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ Đó là họ có thể xây dựng và mở rộng hạ tầng truyền tải duy nhất nhưng không phụ thuộc vào hãng cung cấp thiết bị nào, họ có thể sử dụng thiết bị từ nhiều hãng khác nhau mà vẫn đảm bảo tính tương thích, đảm bảo mạng lưới hoạt động ổn định, dịch vụ đạt chất lượng cao

2 Tiết kiệm chi phí đầu tư:

Xu thế hội tụ công nghệ IP ngoài ưu điểm linh hoạt trong phát triển mạng lưới như phân tích ở trên còn giúp nhà cung cấp dịch vụ tiết kiệm chi phí đầu tư Do công nghệ IP đã được chuẩn hóa, không phải là công nghệ độc quyền của hãng sản xuất nào nên năng lực thiết bị của các hãng không có sự khác biệt lớn, phân khúc sản phẩm đa dạng đủ đáp ứng yêu cầu của khách hàng Nhà cung cấp dịch

vụ có thể lựa chọn thiết bị của bất cứ hãng nào phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và chi phí đầu tư của mình Vì thế, các hãng sản xuất thiết bị phải cạnh tranh với nhau bằng cách hạ giá thành sản phẩm; các nhà cung cấp dịch vụ sẽ mua được

3 Tiết kiệm chi phí vận hành:

Mạng NGN có cơ sở hạ tầng thống nhất, dùng chung cho nhiều loại dịch vụ, có khả năng phân bổ băng thông linh hoạt cho từng loại dịch vụ giúp các nhà cung cấp dịch vụ quản lý mạng dễ dàng, giảm chi phí khai thác hệ thống

4 Cơ hội kinh doanh mới:

Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm trọng của doanh thu thoại và xuất hiện mức tăng doanh thu đột biến do các dịch vụ giá trị gia tăng mang lại Kết quả là phần lớn những nhà khai thác truyền thống sẽ phải tái định mức mô hình kinh doanh của họ Cùng lúc đó, những nhà khai thác mới sẽ tìm kiếm mô hình kinh doanh mới cho phép họ nắm lấy thị phần, mang lại lợi nhuận cao hơn trên thị trường viễn thông Các cơ hội kinh doanh mới đến từ việc cung cấp các ứng dụng đa dạng tích hợp với các dịch vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng video,…

1.3 Định nghĩa và đặc điểm mạng viễn thông thế hệ mới:

Cho tới nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và các nhà cung cấp thiết

bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN Do đó, định nghĩa mạng NGN nêu ra dưới đây không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể là khái niệm tương đối chung nhất khi đề cập đến NGN:

“Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch

gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin thế hệ mới (NGN - Next Generation Network) ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin duy

đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động”

Dựa vào đặc điểm của mạng NGN, nó còn có một số tên gọi khác:

- Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau)

- Mạng hội tụ (hỗ trợ cả thoại, dữ liệu và video, cấu trúc mạng hội tụ)

Mạng NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và số liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động Vấn đề chủ đạo của mạng NGN là phải tận dụng hết lợi thế do quá trình hội tụ

đó mang lại Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng về số lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp, bao gồm cả ứng dụng đa phương tiện chiếm băng thông rất lớn cần được dự báo, tính toán kỹ khi định cỡ xây dựng mạng NGN

Mạng viễn thông thế hệ mới NGN có 4 đặc điểm chính:

1 Nền tảng là hệ thống mở:

Giao diện và giao thức giữa các phần tử mạng dựa theo các chuẩn mở Các khối chức năng của mạng thế hệ mới được tách thành các phần tử mạng độc lập Nhờ vậy, nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng nâng cấp, phát triển mạng lưới và kết nối với mạng cũ

2 Linh hoạt trong việc cung cấp dịch vụ:

Mạng NGN đã hội tụ tất cả các mạng hiện có thành một hạ tầng duy nhất, có khả năng phục vụ được tất cả các dịch vụ của các mạng riêng lẻ trước đây, đồng thời phát triển thêm các loại hình dịch vụ và ứng dụng mới với băng thông linh hoạt

3 Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên giao thức thống nhất là giao thức IP:

Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin Nhưng những năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối cùng cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất Đó là xu thế lớn Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau, con người lần đầu tiên có được giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được, đặt cơ sở vững chắc

về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia

Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và được sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, bao gồm cả dịch vụ thoại thời gian thực chất lượng cao

4 Mạng NGN có dung lượng ngày càng tăng, đủ đáp ứng nhu cầu trong tương lai:

Mạng NGN ra đời dẫn tới sự xuất hiện của nhiều dịch vụ mới yêu cầu băng thông lớn (dịch vụ IPTV/VoD, FTTx,…) với số lượng thuê bao phát triển ngày càng nhanh nên tổng băng thông trên mạng có thể tăng đột biến Do đó sẽ nhanh chóng xảy ra hiện tượng nghẽn trên thiết bị, trên kết nối vật lý giữa các thiết bị trên mạng Có ba phương án giải quyết cơ bản:

- Phương án 1: Thay thế thiết bị cũ bằng thiết bị mới có năng lực lớn

hơn Phương án này dễ dẫn đến tình trạng đầu tư không hiệu quả, vì có thể thiết bị cũ chưa khấu hao hết đã mua thiết bị mới

- Phương án 2: Bổ sung thiết bị mới đấu nối vào thiết bị cũ để tăng năng

lực cho node mạng đó Mạng NGN phục vụ nhiều loại hình dịch vụ, mỗi dịch vụ có nhiều giao thức riêng với cơ chế hoạt động phức tạp khác nhau nên khi mạng đang khai thác ổn định mà đấu nối thêm thiết

bị mới dễ dẫn đến tình trạng xáo trộn cấu trúc mạng, thay đổi thiết kế mạng đang khai thác khiến dịch vụ bị gián đoạn

- Phương án 3: Thay thế, bổ sung 1 số thành phần / module trên thiết bị

cũ bằng thành phần / module có năng lực lớn hơn Phương án này là hợp lý nhất khi cân đối được vấn đề kinh tế - kỹ thuật: chi phí đầu tư hợp lý hơn so với phương án 1 và phương án 2 nhưng vẫn đảm bảo đủ năng lực truyền tải dịch vụ

Hiện nay, các hãng sản xuất thiết bị đã sản xuất được module có năng lực xử lý rất lớn, các giao diện trên module đó có thể đạt băng thông 1Gbps, 10Gbps, 40Gbps, 100Gbps; giao diện của thiết bị truyền dẫn có thể đạt băng thông tương

tự với khoảng cách truyền tín hiệu lên đến hàng trăm km, đủ đáp ứng nhu cầu của các nhà cung cấp dịch vụ

Kết luận:

Nội dung chương 1 đã nêu được:

- Những hạn chế của mạng viễn thông hiện nay Từ đó cho thấy sự cần thiết phải xây dựng mạng viễn thông thế hệ mới đáp ứng được yêu cầu phát triển dịch vụ mới, băng thông lớn, chất lượng dịch vụ cao, linh hoạt trong phát triển mạng, tiết kiệm chi phí đầu tư

- Định nghĩa và các đặc điểm cơ bản của mạng viễn thông thế hệ mới

CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC VÀ CÔNG NGHỆ

TRONG MẠNG NGN 2.1 Kiến trúc chức năng của mạng NGN:

Từ giải pháp của các hãng khác nhau trên thị trường hiện nay, có thể đưa ra mô hình kiến trúc chức năng của mạng NGN gồm 5 lớp như sau:

tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển,… Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API Nhờ giao diện mở này mà nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng

và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng Trong môi trường phát triển cạnh tranh sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp này

2.1.4 Lớp truy nhập:

Bao gồm các thiết bị truy nhập (DSLAM, MSAN, BTS,…) cung cấp các cổng kết nối với thiết bị đầu cuối thuê bao (điện thoại cố định, điện thoại di động, máy tính,…) qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc thông qua môi trường vô tuyến (thông tin di động, vệ tinh, truy nhập vô tuyến cố định,…)

2.1.5 Lớp quản lý:

Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên Các chức năng quản lý được chú trọng là: quản lý mạng, quản lý dịch vụ, quản lý kinh doanh,…

Hình 3: Mô hình chức năng mạng NGN

2.2 Cấu trúc vật lý của mạng NGN:

NGN không phải là mạng được xây dựng hoàn toàn mới mà được phát triển dựa trên các công nghệ hiện có, nên về bản chất mạng NGN là các mạng viễn thông hiện tại được kết nối với nhau thông qua mạng lõi IP, tận dụng các thiết bị hiện có trên mạng để đạt được hiệu quả khai thác tối đa

Do đó, cấu trúc vật lý của mạng NGN bao gồm mạng lõi IP kết nối với mạng báo hiệu và các mạng truy nhập khác bằng kết nối cáp quang hoặc vô tuyến

- Truyền dẫn vô tuyến: công nghệ truyền dẫn vô tuyến phổ biến nhất là công

nghệ viba Tuy nhiên, do những hạn chế của môi trường truyền dẫn sóng vô tuyến nên tốc độ và chất lượng truyền tín hiệu không cao như công nghệ truyền dẫn quang

- Truyền dẫn hữu tuyến: hiện nay, công nghệ truyền dẫn hữu tuyến phổ biến

nhất là công nghệ SDH và WDM (CWDM/DWDM) sử dụng môi trường truyền dẫn quang với khả năng hoạt động linh hoạt, thuận tiện cho khai thác và điều hành quản lý

Công nghệ truyền dẫn quang SDH cho phép tạo nên những đường truyền tốc

độ cao (n*155 Mbps) đã được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới và Việt Nam Công nghệ WDM sử dụng băng thông rất lớn của sợi quang bằng cách ghép các bước sóng khác nhau Công nghệ DWDM có thể nâng tốc độ truyền dẫn tín

MPLS kết hợp năng lực điều khiển lưu lượng của thiết bị chuyển mạch với tính linh hoạt của bộ định tuyến MPLS tách chức năng của router thành 2 phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển

- Phần chức năng chuyển gói tin (gửi gói tin giữa các router) sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn Trong MPLS, nhãn là một số có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng Kỹ thuật hoán đổi nhãn về bản chất là tìm nhãn của một gói tin trong một bảng nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn mới của nó Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin theo kiểu thông thường Các router

sử dụng kỹ thuật này gọi là Label Switch Router (LSR)

- Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến với nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành các bảng chuyển mạch nhãn MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến khác như OSPF (Open Shortest Path First), IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) hay BGP (Boder Gateway Protocol) Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến

cố định, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ của các tuyến là hoàn toàn khả thi Đây

là điểm vượt trội của MPLS so với các giao thức định tuyến hiện nay

MPLS là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối nên khả năng bị ảnh hưởng do

tích hợp mà MPLS phải hỗ trợ lại yêu cầu dung lượng cao Do vậy, khả năng phục hồi của MPLS đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ cấu khôi phục lỗi của lớp vật lý bên dưới

Bên cạnh độ tin cậy, MPLS cũng quản lý mạng dễ dàng hơn MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các gói tin được xác định bằng giá trị của nhãn nên các thiết bị đo lưu lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại gói tin Lưu lượng đi qua tuyến chuyển mạch nhãn (Label Switching Path) được giám sát dễ dàng bằng cách đo luồng thời gian thực RTFM (Real Time Flow Measurement) Bằng cách giám sát lưu lượng tại các LSR, nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng có thể được xác định nhanh chóng Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương pháp này không đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ (như trễ từ điểm đầu đến điểm cuối của miền MPLS)

Qua các đặc điểm đã nêu ở trên, ta thấy MPLS là công nghệ chuyển mạch phù hợp với yêu cầu về tốc độ và chất lượng dịch vụ của mạng NGN

Kết luận:

Nội dung chương 2 đã đưa ra được những mô tả tổng quan để có thể hình dung

sơ lược về kiến trúc phân lớp cũng như sơ đồ đấu nối vật lý phổ biến của mạng NGN

Ngoài ra, chương 2 cũng đã nêu ra các công nghệ cơ bản được sử dụng trên mạng NGN Đó là định hướng cơ sở cho việc lựa chọn công nghệ xây dựng mạng NGN của một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông

CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG TRIỂN KHAI NGN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

3.1 Khái quát hiện trạng triển khai NGN tại một số nước:

Trong khoảng 5 năm trở lại đây, khi các giao thức truyền dữ liệu dùng trong mạng NGN dần được hoàn thiện và tiêu chuẩn hóa, rất nhiều nước đã tiến hành thử nghiệm và triển khai rộng rãi mạng NGN Các nước đi tiên phong trong việc triển khai mạng NGN là Anh, Pháp, Hà Lan, Mỹ, Úc, Trung Quốc,… Mỗi nước đều xây dựng lộ trình chuyển đổi từ mạng cũ sang mạng NGN (hiện nay các công ty cung cấp dịch vụ viễn thông thường dùng khái niệm mạng all-IP, thể hiện rõ hơn bản chất công nghệ của NGN):

3.1.1 Anh:

Công ty đầu tiên của Anh triển khai mạng NGN là THUS plc - một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông có trụ sở tại Glasgow, Scotland THUS bắt đầu triển khai mạng NGN từ năm 1999 bao gồm 10.600 km cáp quang với hơn 190 POP (Point

Of Presences – tạm dịch: điểm kết nối) trên toàn nước Anh Mạng lõi (core)

dùng công nghệ DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) giúp cho băng thông của mạng có khả năng mở rộng lên hàng trăm Gbps, đủ đáp ứng nhu cầu phát triển mạng lưới Công nghệ truyền tải trên mạng trục là MPLS đem đến khả năng truyền tải dữ liệu hiệu quả nhất

Các dịch vụ triển khai trên mạng NGN của THUS dựa trên công nghệ IP/MPLS Lưu lượng thoại, dữ liệu, video được chia thành các mức ưu tiên theo lớp dịch vụ CoS (Class of Services - có thể lên đến 7 mức) CoS kết hợp với

SLA (Service Level Agreements – thỏa thuận mức dịch vụ) đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp đến khách hàng

Một Tập đoàn viễn thông khác của Anh là British Telecom (BT) cũng đã xây dựng lộ trình chuyển đổi sang NGN BT đưa ra tên gọi khác cho NGN là 21CN (21st Century Networks)

Năm 2004, BT bắt đầu xây dựng hạ tầng mạng NGN Đến tháng 1/2005, 1000 khách hàng đã được cung cấp dịch vụ thoại trên nền mạng mới

Trong khoảng thời gian 2006 – 2008, BT triển khai thiết bị all-IP trên mạng của mình BT bắt đầu chuyển thử nghiệm 1 số khách hàng ở Wales sang mạng NGN vào năm 2007 Mục tiêu năm 2011 hoàn thành chuyển đổi trên toàn nước Anh

3.1.2 Pháp:

Năm 2005, Tập đoàn France Telecom xây dựng kế hoạch triển khai NGN Mục tiêu là đến năm 2008 hoàn thành chuyển đổi sang NGN và từ 2008 sẽ giới thiệu các dịch vụ mới trên nền NGN

3.1.3 Hà Lan:

Tập đoàn KPN bắt đầu lập kế hoạch xây dựng mạng NGN vào năm 2005 Trong cùng năm đó, công ty Reggefiber chuyên về xây dựng mạng cáp quang được thành lập (KPN là 1 trong số cổ đông của Reggefiber) Reggefiber đã xây dựng mạng truy nhập cáp quang trên toàn lãnh thổ Hà Lan Đầu năm 2007, KPN thực hiện chuyển 1 số thuê bao sang mạng của Reggefiber và cung cấp dịch vụ thoại băng rộng dựa trên công nghệ IMS Tháng 5/2008, KPN xem xét chiến lược chuyển loại hình truy nhập của khách hàng từ FTTC/VDSL (kéo cáp quang

dụng cáp đồng) sang FTTH (cáp quang đến tận nhà thuê bao) KPN dự kiến đến năm 2010 hoàn thành chuyển toàn bộ thuê bao sang mạng NGN

Một nhà cung cấp dịch vụ khác của Mỹ là Verizon bắt đầu xây dựng mạng truy nhập cáp quang FTTH vào năm 2004 Trong 4 năm tiếp theo, 11 triệu hộ gia định thuê bao của Verizon đã sử dụng mạng FTTH Dự kiến đến năm 2010, Verizon mở rộng mạng FTTH trên toàn nước Mỹ và đạt tổng số thuê bao là 18 triệu hộ gia đình

Nhiều nhà cung cấp dịch vụ di động của Mỹ cũng lập kế hoạch chuyển sang công nghệ truy nhập vô tuyến NGN để bắt kịp với tốc độ phát triển của nhu cầu dịch vụ dữ liệu Trong số các công nghệ truy nhập vô tuyến, công nghệ Wimax

và LTE (Long – Term Evolution) được kỳ vọng sẽ trở nên phổ biến Verizon đã triển khai Wimax và tiếp tục triển khai thử nghiệm LTE vào 2010; dự kiến sẽ hoàn thiện và thương mại hóa trong năm 2011 và 2012

3.1.5 Canada:

Hai Tập đoàn dịch vụ viễn thông hàng đầu Canada là TELUS và Bell cũng đã đầu tư xây dựng NGN

Năm 2000, Bell xây dựng mạng truyền tải IP/MPLS trong vòng 3 năm để cung cấp dịch vụ Internet tốc độ cao Từ năm 2004, Bell bắt đầu cung cấp dịch vụ cho khách hàng thông thường và khách hàng doanh nghiệp Bell hoàn thành chuyển toàn bộ lưu lượng dữ liệu sang mạng IP/MPLS vào năm 2007

Quý 3 năm 2003, mạng NGN của TELUS bắt đầu bằng việc chuyển từ công nghệ chuyển mạch kênh sang công nghệ IP, với mục đích cung cấp dịch vụ thoại, dữ liệu chất lượng cao và dịch vụ video Trong khoảng thời gian này, khách hàng tại một số khu vực ở Alberta được chuyển sang mạng mới Tháng 11/2003, dịch vụ thoại IP-One được TELUS cung cấp cho khách hàng doanh nghiệp ở Ontario và Quebec

Đầu năm 2006, TELUS bắt đầu nâng cấp mạng băng rộng của họ tại các khu vực British Columbia, Alberta và Quebec Quá trình nâng cấp kéo dài từ năm

2006 đến năm 2009 Kết quả là thiết bị băng rộng hiện đại được lắp đặt tại trên

7000 sites của mạng TELUS, độ phủ cáp quang rộng hơn, gần với thuê bao hơn

3.1.6 Australia:

Vào tháng 11/2005, Telstra – nhà cung cấp dịch vụ lớn nhất tại Australia – công bố kế hoạch chuyển mạng sang NGN Kế hoạch của họ chia thành các bước sau:

- Xây dựng mạng lõi (core) NGN sử dụng công nghệ IP, dự kiến hoàn thành vào năm 2007

- Thay thế mạng di động CDMA bằng mạng GSM 3G với độ phủ sóng tương đương hoặc rộng hơn hiện tại

- Kết nối 1/3 số lượng thuê bao (khoảng cách đến tổng đài là 1,5 km) bằng công nghệ ADSL 2+, 2/3 số lượng thuê bao còn lại dùng công nghệ FTTN

- Giảm số lượng hệ thống kinh doanh và hỗ trợ vận hành Số điểm time equivalent (FTE) của Telstra là 52000, dự kiến giảm 6000 đến 8000 điểm trong 3 năm, giảm 10000 điểm sau 5 năm

full-Mục tiêu của Telstra là cấu trúc lại toàn bộ mạng lưới của họ từ mạng lõi đến mạng di động, sắp xếp lại mạng truy nhập cố định, sắp xếp lại hệ thống hỗ trợ và vận hành

3.1.7 Nhật Bản:

Nhật Bản bắt đầu triển khai công nghệ FTTH vào năm 2005 Tháng 12/2006, nhà cung cấp dịch vụ lớn nhất của Nhật là NTT (Nippon Telegraph and Telephoen Corporation Corp.) thử nghiệm các dịch vụ của mạng NGN Mục tiêu của NTT là xây dựng được mạng NGN full-IP truy nhập cáp quang trước năm

2010 để phục vụ được 30 triệu thuê bao Kế hoạch triển khai cáp quang end này đã thay đổi căn bản mạng viễn thông của NTT trên toàn quốc Công ty NTT East (một trong hai thành viên của NTT: NTT East và NTT West) đã triển khai cáp quang đến 75% số hộ gia đình trong vùng phục vụ của mình Khoảng 100.000 thuê bao đăng ký sử dụng dịch vụ FTTH của NTT mỗi tháng Đến cuối tháng 3/2007, NTT có 6,08 triệu thuê bao cáp quang NTT đạt được 10 triệu thuê bao cáp quang vào tháng 9/2008 (Nhật Bản có tổng cộng khoảng 50 triệu hộ gia đình) Nhờ sự phát triển nhanh chóng của mạng FTTH , có thể toàn bộ thuê bao

end-to-ở Nhật sẽ có kết nối cáp quang trước năm 2010

Tại Nhật, rất nhiều công ty nhạy bén với việc cung cấp dịch vụ truy nhập FTTH đến thuê bao Nhưng điều đó không có nghĩa là tất cả các công ty phải xây dựng và sở hữu mạng cáp quang của riêng mình Một số công ty xây dựng

mô hình kinh doanh và thuê lại cáp quang của công ty khác

Hình vẽ sau đây cho chúng ta thấy sự thay đổi về công nghệ trong thị trường viễn thông Nhật Bản Năm 2005, công nghệ truy nhập FTTH đã vượt qua truy nhập băng rộng cable và ngày càng bám sát DSL

Hình 5: Thị trường băng rộng ở Nhật

Vào năm 2007, số lượng thuê bao băng rộng FTTH của NTT đã lớn hơn số lượng thuê bao DSL

Hình 6: Số lượng thuê bao băng rộng của NTT

3.1.8 Trung Quốc:

Trung Quốc là một trong số các quốc gia nhiệt tình nhất với NGN So với những nước khác, Trung Quốc đã xây dựng diễn đàn về NGN và hoạt động tương đối sớm Một trong những mục tiêu của diễn đàn NGN là nghiên cứu xu hướng phát triển và các công nghệ NGN mới nhất, để từ đó thúc đẩy phát triển NGN ở Trung Quốc Hội nghị đầu tiên của diễn đàn NGN Trung Quốc diễn ra vào năm 2000 Hội thảo tập trung vào công nghệ và xu hướng phát triển mạng lõi NGN vì Trung Quốc vốn là một nhà sản xuất thiết bị NGN lớn cho các nước khác trên thế giới Các công ty như Huawei và ZTE là các nhà cung cấp giải pháp viễn thông hàng đầu thế giới

China Telecom triển khai dịch vụ NGN đầu tiên ở Shenzhen và Zhaoqing năm

2002 Ở Shenzhen, China Telecom có 600.000 kết nối và 150.000 thuê bao Sự

PSTN trên quy mô lớn Sau thành công của bước thử nghiệm này, China Telecom bắt đầu chuyển đổi công nghệ vào năm 2005, với kế hoạch hoàn thành chuyển đổi toàn bộ mạng sang NGN từ 5 đến 15 năm Đến cuối năm 2005, China Telecom hoàn thành nâng cấp mạng trục (backbone network)

Trong cùng khoảng thời gian đó, 5 nhà cung cấp dịch vụ khác được chính phủ Trung Quốc hỗ trợ cũng đẩy nhanh tiến độ xây dựng mạng lưới

Hình 7: Chi phí đầu tư của China Telecom năm 2003, 2004 theo các công nghệ

Chính phủ Trung Quốc và 25 trường đại học hàng đầu của nước này đã xây dựng mạng NGN khác với tên gọi CERNET, chính thức hoạt động từ tháng 12/2004, kết nối 25 trường đại học với tốc độ từ 1Gbps đến 10Gbps Một năm

sau, mạng CERNET được mở rộng kết nối đến 100 trường đại học và dự kiến sẽ kết nối thêm 180 trường ở pha mở rộng tiếp theo

Cuối năm 2008, Trung Quốc tuyên bố sẽ xây dựng mạng cáp quang tốc độ cao trên toàn quốc Mạng trục có băng thông đạt 1000 Gbps Mạng trục này cho phép toàn bộ thuê bao truy nhập với tốc độ 100Mpbs

Trong 2 năm tới, chính phủ Trung Quốc dự kiến phát triển mạng truy nhập vô tuyến băng rộng thế hệ mới, không chỉ tập trung vào công nghệ 3G mà còn tập trung vào LTE, 4G và các công nghệ khác

Hình 8: Số lượng thuê bao VoIP của 10 nước năm 2008

Qua biểu đồ trên có thể thấy rằng các nhân tố thúc đẩy dịch vụ VoIP theo từng thị trường khác nhau Ở Nhật, nơi mà mạng băng rộng được triển khai khắp nơi, vào cuối năm 2007, hơn 1/2 số thuê bao Internet tốc độ cao đăng ký dùng dịch

vụ VoIP Trong khi đó, tại Hàn Quốc, có điều kiện mạng băng rộng tương tự Nhật, chỉ có khoảng 200.000 thuê bao thường xuyên sử dụng dịch vụ VoIP

Từ những so sánh trên, có thể thấy rằng mức độ phổ biến của mạng băng rộng chỉ là điều kiện cần, chưa phải là điều kiện đủ cho sự phổ biến của dịch vụ VoIP

3.2.2 Dịch vụ IPTV:

IPTV được coi là một trong những dịch vụ chính của NGN IPTV mang lại một nguồn lợi nhuận mới đáng kể cho các nhà cung cấp dịch vụ trong lúc dịch vụ thoại giảm sút doanh thu Dịch vụ IPTV có nhiều tiềm năng phát triển vì trên nền dịch vụ IPTV, nhà cung cấp dịch vụ còn có thể đưa ra rất nhiều dịch vụ gia tăng khác như: chơi game tương tác, xem truyền hình/phim theo yêu cầu,…

Số lượng thuê bao IPTV trên thế giới tăng rất ổn định Theo các số liệu khác nhau, có từ 10 đến 15 triệu thuê bao IPTV trên thế giới vào năm 2008 Trung Quốc, Ấn Độ và nhiều nước châu Âu đã cung cấp dịch vụ Châu Âu chiếm gần 1/2 tổng số thuê bao trên toàn cầu Số lượng thuê bao ở châu Á – Thái Bình Dương và Bắc Mỹ tăng gấp đôi sau 12 tháng Tại các nước Nam Á và Đông Á, tốc độ phát triển dịch vụ chậm hơn nhưng được duy trì liên tục Chỉ có một số nước châu Phi và Mỹ Latinh triển khai dịch vụ IPTV

Hình vẽ dưới đây đưa ra tổng quan số lượng thuê bao của 10 nhà cung cấp dịch

vụ có nhiều thuê bao IPTV nhất Theo đó, châu Âu và châu Á dẫn đầu bảng xếp hạng số lượng thuê bao

Hình 9: Số lượng thuê bao IPTV của 10 nhà cung cấp dịch vụ năm 2008

3.2.3 Dịch vụ băng rộng sử dụng truy nhập FTTH:

FTTH (Fiber To The Home) là công nghệ truy nhập bằng cáp quang tốc độ cao mới nhất trên thế giới, Nhật Bản và Hàn Quốc là hai quốc gia dẫn đầu về triển khai công nghệ này FTTH sử dụng cáp quang truyền dẫn tín hiệu từ nhà cung cấp dịch vụ đến tận nhà thuê bao, tốc độ truyền tín hiệu đối xứng (tốc độ download và upload bằng nhau) Tốc độ truyền tín hiệu của công nghệ FTTH rất cao, có thể lên đến hàng Gbps Công nghệ truy nhập FTTH có rất nhiều ưu điểm:

• Do sử dụng cáp quang làm môi trường truyền tín hiệu vật lý nên FTTH không bị ảnh hưởng bởi thời tiết, điện trường, từ trường và nhiễu xuyên

âm Tín hiệu luôn luôn ổn định, kết nối thông suốt, liên tục

• Dễ dàng nâng cấp băng thông khi có nhu cầu mà không cần phải thay đổi thiết bị mới hoặc kéo lại cáp

• Tốc độ download/upload bằng nhau, với tốc độ cao phục vụ cùng lúc cho hàng trăm máy tính, sẽ làm tăng tốc độ truy cập vào mail server, web server

• FTTH đặc biệt hiệu quả đối với các dịch vụ: hosting server riêng, VPN (mạng riêng ảo), truyền dữ liệu, game online, IPTV/VoD, video conference (hội nghị truyền hình), IP camera hoặc cho các điểm truy nhập Internet công cộng,…

• Cáp quang có nhược điểm là khó đấu nối và không thể đấu nối nếu không

có máy hàn chuyên dụng nên sẽ không lo bị rò rỉ thông tin hay ăn cắp thông tin trên đường truyền Vì vậy, đường truyền cáp quang có sự tin cậy tuyệt đối

Để đánh giá tốc độ phát triển FTTH, từ năm 2007 tổ chức FTTH Council đánh

nghệ FTTH ở các nước có hơn 1% số hộ gia đình kết nối trực tiếp với mạng truy nhập cáp quang Các nước châu Á luôn dẫn đầu về mức độ phổ biến FTTH, Hàn Quốc 44%, Hong Kong 28%, Nhật Bản 27%, Đài Loan 12%; tiếp theo mới đến 1 nước châu Âu là Thụy Điển Trong bảng xếp hạng các nước châu Âu tháng 12/2008, Thụy Điển đứng số 1, Anh đứng thứ 25 trong số các nước được xếp hạng

Hình 10: Xếp hạng các nước dẫn đầu thị trường FTTH tháng 2/2009

Các nước châu Âu và châu Á chiếm ưu thế về cả 3 loại hình dịch vụ: VoIP, IPTV, dịch vụ băng rộng sử dụng truy nhập FTTH Đó là kết quả của sự tương quan nhu cầu dịch vụ và mức độ phát triển của cơ sở hạ tầng

3.3 Hiện trạng triển khai NGN tại Việt Nam:

3.3.1 Tổng quan:

Đến tháng 9/2005, Việt Nam có tổng cộng 28 triệu thuê bao điện thoại, trong

đó thuê bao bao điện thoại di động chiếm khoảng 71% (20 triệu) Mật độ điện thoại đạt 33 máy/100 dân

Tổng số thuê bao Internet là 4 triệu Số lượng người sử dụng Internet là trên 16 triệu (đạt 18% dân số)

Việt Nam được đánh giá là một trong những nước có tốc độ tăng trưởng thuê bao điện thoại cao nhất (tăng 213% so với đầu năm 2005)

Năm 2005, Việt Nam có 8 nhà cung cấp dịch vụ viễn thông tập trung vào các loại hình dịch vụ khác nhau:

- VNPT: kinh doanh dịch vụ điện thoại cố định, điện thoại di động (Vinaphone và Mobifone), dịch vụ Internet (VDC), dịch vụ VPN (VTN), các dịch vụ giá trị gia tăng (VASC),…

- Viettel: kinh doanh dịch vụ Internet và điện thoại di động

- VPT: kinh doanh dịch vụ VoIP nội địa và quốc tế

- Sai Gon Post Tel (SPT) và Ha Noi Telecom: kinh doanh dịch vụ điện thoại cố định, di động và dịch vụ giá trị gia tăng

- Vishipel: kinh doanh dịch vụ thông tin hàng hải nội địa và quốc tế

- VTC và FPT Telecom là hai nhà cung cấp dịch vụ mới tham gia thị trường viễn thông

Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, số thuê bao điện thoại mới phát triển trong 7 tháng đầu năm 2010 đạt 29,6 triệu thuê bao, tăng 11,8% so với cùng kỳ năm 2009 Số thuê bao điện thoại cả nước tính đến cuối tháng 7/2010 ước tính

đạt 157,8 triệu thuê bao, tăng 46,3% so với cùng thời điểm năm trước, bao gồm 17,5 triệu thuê bao cố định, tăng 5,9% và 140,3 triệu thuê bao di động, tăng 53,7% Trong đó, số thuê bao điện thoại của VNPT tính đến cuối tháng 7/2010 đạt 82,8 triệu thuê bao, tăng 40,7% so với cùng thời điểm năm 2009, bao gồm 11,6 triệu thuê bao cố định và 71,2 triệu thuê bao di động

Số thuê bao Internet băng rộng trên cả nước tính đến hết tháng 7/2010 ước tính đạt 3,4 triệu thuê bao, tăng 31,6% so với cùng thời điểm năm trước Trong đó, VNPT đạt 2,4 triệu thuê bao, tăng 36,7% Số người sử dụng Internet tại thời điểm cuối tháng 7/2010 đạt 25,1 triệu người, tăng 16,2% so với cùng thời điểm năm trước

3.3.2 Kiến trúc mạng viễn thông Việt Nam:

Mạng viễn thông Việt Nam được tạo nên bởi các mạng khác nhau:

- PSTN: cung cấp dịch vụ thoại cố định, dịch vụ truyền số liệu tốc độ thấp (Internet dial-up), dịch vụ giá trị gia tăng đơn giản Mạng PSTN được xây dựng

từ lâu nên được đầu tư rất nhiều và số lượng thuê bao lớn nhưng công nghệ và kiến trúc đã trở nên lạc hậu và kém linh hoạt khiến cho việc cung cấp dịch vụ mới trở nên khó khăn

- Mạng số liệu/IP: cung cấp dịch vụ Internet, VPN, leased line,… Số lượng thuê bao đang tăng lên nhanh chóng, nhu cầu về dịch vụ mới theo đó cũng phát triển mạnh Một số dịch vụ mới được cung cấp: VoIP, IPTV/VoD,…

- Mạng điện thoại di động: cung cấp dịch vụ thoại, Internet di động và dịch vụ giá trị gia tăng (mobile TV,…) Công nghệ sử dụng là GSM và CDMA Cuối năm 2009, các công ty thông tin di động Vinaphone, Mobifone, Viettel đã cung cấp dịch vụ 3G trên nền công nghệ W-CDMA

3.3.3 Tình hình triển khai NGN ở Việt Nam:

Đến năm 2010, VNPT đã thực hiện được 2 pha triển khai NGN, cung cấp thành công nhiều dịch vụ mới và đang tiến hành pha mở rộng mạng trên toàn quốc

Những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khác như Viettel, SPT, VPT, FPT Telecom,… đang nghiên cứu xây dựng mạng NGN của họ

VNPT xây dựng mạng NGN theo 2 bước:

- Bước 1: xây dựng mạng lõi NGN truyền tải dịch vụ dữ liệu, Internet, VoIP

- Bước 2: chuyển lưu lượng thoại từ PSTN sang NGN

Lộ trình triển khai NGN của VNPT:

• Năm 2003: VNPT xây dựng mạng trục (backbone) NGN với 2 softswitch

và 3 Core router M160 ở Hà Nội, Đà Nẵng và TP Hồ Chí Minh

• Tháng 10/2003: VNPT xây dựng tuyến truyền dẫn quốc gia dung lượng 20 Gbps dùng công nghệ DWDM

Hình 11: Sơ đồ mạng NGN VNPT năm 2004

Hình 12: Cấu trúc mạng NGN VNPT năm 2010

3.4 Dịch vụ khai thác trên mạng NGN Việt Nam:

Các mốc phát triển dịch vụ trên nền NGN có thể được tóm tắt như sau:

• Năm 2002:

- VNPT triển khai VoIP tại 39 tỉnh/thành phố

- Thử nghiệm dịch vụ ADSL ở Hải Phòng, Bình Dương, Đồng Nai, Hà Nội, TP Hồ Chí Minh

• Năm 2003:

- VDC triển khai dịch vụ Wifi phục vụ Seagames 22 ở Hà Nội, TP Hồ Chí Minh

- Tháng 7/2003, dịch vụ truy nhập Internet Mega VNN (dùng công nghệ ADSL) chính thức được thương mại hóa

- Dịch vụ VoIP 1717, 171 triển khai trên toàn quốc, dịch vụ trả trước

• Từ 2005 đến nay thử nghiệm và chính thức cung cấp nhiều dịch vụ mới:

- Tin nhắn SMS (Short Message Systems) trên mạng thoại cố định: SMS (VNPT Hà Nội triển khai)

F Hội nghị truyền hình (VTN)

- IP CENTREX (Central Office Exchange Service) (VTN)

- Thử nghiệm dịch vụ truyền hình quảng bá (IPTV) và theo yêu cầu (VoD) trên mạng truy nhập xDSL (VASC và VNPT Hà Nội thực hiện) Tháng 9/2009 chính thức bắt đầu triển khai trên toàn quốc

- Tháng 5/2010 khai trương dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao sử dụng công nghệ FTTH

3.5 Những vấn đề kỹ thuật cần chú ý khi phát triển NGN tại Việt Nam:

¾ Vấn đề đầu tiên, quan trọng nhất là phải chuẩn hóa về công nghệ Các công nghệ dùng trong mạng NGN phải là chuẩn mở và tương thích với nhau

¾ Kết nối giữa các nhà cung cấp dịch vụ

¾ Sự hội tụ giữa mạng thoại cố định và mạng thoại di động Hiện tại, đó là hai mạng riêng biệt; nhưng trong tương lai gần xu hướng hội tụ sẽ xảy

Ngoài ra, chương 3 cũng đã giới thiệu một số dịch vụ cơ bản trên mạng NGN,

số liệu phát triển thuê bao của các dịch vụ đó trên mạng NGN của VNPT