Nghiên cứu mô hình triển khai dịch vụ thoại trên mạng di động 4g LTE và đề xuất phương án cho các nhà khai thác di động ở việt nam

1 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - ĐÀO THỊ LAN HƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC MƠ HÌNH TRIỂN KHAI DỊCH VỤ THOẠI TRÊN MẠNG DI ĐỘNG 4G/LTE VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CHO CÁC NHÀ KHAI THÁC DI ĐỘNG Ở VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH : MÃ SỐ: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 60.52.70 (Kỹ thuật Điện tử) TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2013 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Trung Kiên Phản biện 1: ……………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Sự tăng trưởng mạnh mẽ kinh tế - xã hội năm gần tác động không nhỏ tới nhu cầu cách thức giao tiếp, giải trí tiếp cận thơng tin người Sự bùng nổ khoa học, kỹ thuật công nghệ tạo điều kiện cho nhu cầu phát triển ngày nhanh, với yêu cầu ngày cao đa dạng loại hình dịch vụ, phong phú thiết bị đầu cuối chất lượng dịch vụ phải không ngừng cải thiện Theo xu đó, hệ thống thông tin di động phục vụ nhu cầu kết nối không dây liên tục phát triển từ 1G lên 2G, 3G 4G với thay đổi vượt bậc khía cạnh cơng nghệ khía cạnh dịch vụ Với xu hướng hội tụ cố định – di động hội tụ viễn thông – internet, cấu trúc mạng dần tách biệt hạ tầng dịch vụ Trong mạng 4G, thân LTE không bao gồm dịch vụ mà đơn phần hạ tầng nhằm đảm bảo truyền dẫn liệu thông suốt thiết bị đầu cuối mạng lõi Với yêu cầu dịch vụ tiên tiến chất lượng cao, 4G/LTE thiết kế hướng tới dịch vụ liệu cách cung cấp kết nối tốc độ cao chuyển mạch gói tồn IP Sự thay đổi hồn tồn cơng nghệ đặt thách thức cho dịch vụ quen thuộc dịch vụ thoại truyền thống Đây dịch vụ đặc trưng cho công nghệ chuyển mạch kênh sử dụng rộng rãi hệ thống thông tin từ 1G đến 3G Song song với dịch vụ thoại tiên tiến thoại có hình hay hội nghị truyền hình, dịch vụ thoại phần thiếu nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, lẽ dịch vụ đơn giản, thiết thực, sử dụng rộng rãi đem lại doanh thu không nhỏ Những thực tế đặt câu hỏi cho nhà khai thác mạng làm để tiếp tục cung cấp dịch vụ thoại truyền thống tảng 4G/LTE, vấn đề cần quan tâm gì,và phương án đưa ra, phương án phù hợp với đặc điểm riêng nhà khai thác mạng? Xuất phát từ yêu cầu thực tế cấp thiết trên, đề tài tập trung nghiên cứu phương án tổ chức dịch vụ thoại LTE Trên sở đưa so sánh, đánh giá đề xuất, kiến nghị cho nhà khai thác di động Việt Nam việc triển khai dịch vụ thoại LTE Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu phương án cung cấp dịch vụ thoại LTE đề xuất phương án cho nhà khai thác di động Việt Nam việc triển khai dịch vụ Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Dịch vụ thoại mạng 4G LTE Phạm vi nghiên cứu: Kỹ thuật thực dịch vụ nói chung Kết cần đạt - Hiểu phân tích tổ chức hoạt động dịch vụ thoại LTE - Đưa đề xuất với nhà khai thác di động triển khai dịch vụ Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu phân tích lý thuyết, vận dụng để đưa đề xuất phương án tổ chức dịch vụ 4 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ 4G/LTE 1.1 Sự phát triển tổ chức mạng dịch vụ qua hệ 1.1.1 Hệ thống thông tin di động 1G Những hệ thống thông tin di động 1G sử dụng FDM mạng truy nhập TDM mạng lõi Khi có gọi, người dùng cấp phát kênh dành riêng gồm hai tần số khác cho đường lên đường xuống Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số tương đối đơn giản nhiều hạn chế dung lượng tốc độ thấp, bảo mật chất lượng gọi chưa cao Hầu hết công nghệ 1G triển khai quy mô nhỏ theo tiêu chuẩn riêng khác khiến cho hệ thống khó tương thích với 1.1.2 Hệ thống thơng tin di động 2G Hệ thống thông tin di động 2G sử dụng truyền dẫn tiếng số hóa vơ tuyến CDMA TDMA kết hợp với FDMA, đồng thời tăng cường tính tương thích hỗ trợ khả chuyển mạng phức tạpError! Reference source not found Hai hệ thống mạng điển hình cho 2G GSM cdmaOne Trong đó, GSM phổ biến rộng rãi GSM Sử dụng công nghệ TDMA kết hợp với FDMA ba băng tần 900MHz, 1800MHz, 1900 MHz cung cấp dịch vụ thoại với tốc độ 13kbps tốc độ liệu tối đa 9.6kbps 1.1.3 Hệ thống thông tin di động 2.5G Hệ thống thông tin di động 2.5G coi bước chuyển tiếp từ 2G lên 3G với đại diện điển hình GPRS/EDGE Hai cơng nghệ sử dụng chuyển mạch gói hệ thống 2G có để tăng tốc độ truyền liệu lên tới 160kbps cách ghép nhiều khe thời gian vào kênh truyền Người sử dụng trả tiền dựa dung lượng liệu tải xuống/lên thay trả tiền dựa thời gian chiếm kênh dịch vụ chuyển mạch kênh mạng 2G EDGE pha GPRS thường coi công nghệ 3G EDGE sử dụng phương pháp tầng vật lý để tăng tốc độ truyền liệu mặt lý thuyết lên tới tối đa 500 kbps mà không cần phải thay đổi hay nâng cấp phần tử mạng GPRS có 1.1.4 Hệ thống thơng tin di động 3G Hệ thống 3G hoạt động băng tần 2000MHz với hiệu phổ cao có khả cung cấp tốc độ liệu từ vài trăm kbps tới Mbps Ngoài ra, thiết kế 3G cho phép đảm bảo QoS tương thích cao chuẩn công nghệ khác Các công nghệ 3G cho phép nhà khai thác mạng cung cấp dịch vụ truyền thông đa phương tiện tiên tiến với phương thức tính cước đa dạng 3G chuẩn hóa ITU với tên gọi IMT-2000 bao gồm họ tiêu chuẩn công nghệ cho giao diện truy nhập vơ tuyến, bật WCDMA CDMA2000 WCDMA hay CDMA băng rộng tên thương mại IMT-2000 CDMA Direct Spread với hệ thống điển hình UMTS, sử dụng sóng mang kênh MHz công nghệ CDMA Direct Sequence để truyền dẫn liệu với tốc độ 384 kbps vùng phủ rộng 2Mbps vùng phủ hẹp Trong kiến trúc UMTS, mạng lõi gồm miền chuyển mạch CS PS riêng biệt 1.1.5 Hệ thống thông tin di động 4G Hệ thống thông tin di động hệ thứ tư sử dụng nhiều công nghệ cho phép truy nhập di động băng thông siêu rộng IP từ đầu cuối với khả tùy chỉnh dịch vụ cao Được chuẩn hóa ITU với tên gọi IMT-Advanced, 4G đáp ứng yêu cầu đề ITU-R M.2134 tốc độ lên đến 100 Mbps điều kiện di chuyển tốc độ cao Gbps di chuyển tốc độ thấp; khả triển khai quy mô rộng hỗ trợ nhiều ứng dụng, dịch vụ đa dạng chất lượng cao với chi phí phải chăng; khả tương thích cao dịch vụ di động cố định; thiết bị ứng dụng thân thiện với người dùng 1.2 Tiêu chuẩn hóa ITU-R tổ chức chịu trách nhiệm trực tiếp cho việc định nghĩa họ tiêu chuẩn IMT bao gồm IMT2000 (3G) IMT-Advanced (4G) Đến tháng 10-2010, ITU-R thức chọn công nghệ LTEAdvanced WirelessMAN-Advanced công nghệ dành cho mạng 4G LTE-Advanced mô tả 3GPP R10, cải tiến mạng LTE Trong 3GPP R8, LTE đề cập tới với tốc độ đỉnh lên tới 300Mbps cho đường xuống 75 Mbps cho đường lên sử dụng OFDMA/SC-FDMA cho giao diện vô tuyến 1.3 Cấu trúc mạng di động 4G/LTE 1.3.1 Mơ hình kiến trúc Giai đoạn đầu LTE tập trung vào phần mạng truy nhập vô tuyến Evolved RAN bao gồm trạm gốc eNodeB kết nối trực tiếp tới mạng lõi thông qua giao diện S1 kết nối trực tiếp với qua giao diện X2 tạo nên kiến trúc phẳng Tiếp sau LTE, dự án SAE đời với nhiệm vụ định nghĩa mạng lõi chuyển mạch gói tồn IP hay EPC Sự kết hợp EPC Evolved RAN tạo thành EPS Và thế, EPS thuật ngữ để hệ thống nhiều trường hợp thường thay LTE/SAE đơn giản LTE với mục đích ám hệ thống mạng gói phát triển 1.3.2 Phân chia chức Trong mạng truy nhập LTE, có loại phần tử mạng eNodeB, tất chức Evolved RAN thực eNodeB Mỗi eNodeB chịu trách nhiệm cho tập ô tương tự nodeB, đồng thời thực chức RNC WCDMA/HSPA Mạng lõi EPC bao gồm thành phần MME, SG PDN Gateway Trong MME thực thể mặt phẳng điều khiển EPS SG giữ vai trò neo di động cho trình hoạt động mạng PDN GW thực lọc gói tin phân bổ địa IP 1.3.3 Mơ hình cung cấp dịch vụ mạng LTE LTE thiết kế mạng chuyển mạch gói hướng tới dịch vụ liệu Do đó, tất dịch vụ mạng LTE cung cấp mạng gói tồn IP từ đầu cuối đến đầu cuối Trong pha triển khai LTE, số dịch vụ chuyển mạch kênh thoại cung cấp mạng truyền thống Trong giai đoạn tiếp theo, tất dịch vụ (kể thoại) cung cấp hoàn toàn LTE thông qua IMS 1.4 Kết luận chương Chương trình bày khái quát trình phát triển hệ thống thông tin di động từ 1G đến 4G/LTE, đồng thời mơ tả sơ lược q trình tiêu chuẩn hóa kiến trúc chức hệ thống thơng tin di động 4G để có nhìn tổng qt LTE vị trí tiến trình phát triển thơng tin di động Chương trình bày phương án cung cấp dịch vụ thoại mạng LTE Chương 2: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC DỊCH VỤ THOẠI TRÊN LTE 2.1 Giới thiệu chương 2.1.1 Yêu cầu dịch vụ Trong 3GPP R8, LTE định nghĩa hệ thống chuyển mạch gói đơn khơng tiếp tục cung cấp dịch vụ chuyển mạch kênh Tuy nhiên, với nhà vận hành mạng, thoại SMS hai dịch vụ mang lại doanh thu không nhỏ Do vậy, mạng định hướng liệu LTE, yêu cầu hỗ trợ tối đa cho hai dịch vụ chuyển mạch kênh truyền thống vô quan trọng 6 2.1.2 Các phương án tổ chức dịch vụ thoại LTE Theo 3GPP, mục tiêu hướng tới LTE cung cấp thoại mạng lõi IMS Tuy nhiên, IMS chưa triển khai rộng rãi LTE yêu cầu tất yếu phải có nhiều phương án lựa chọn khác để cung cấp dịch vụ thoại LTE Hiện có ba phương án đề xuất để cung cấp dịch vụ thoại LTE CSFB, VoLGA VoIMS 2.2 Circuit switched fallback (CSFB) 2.2.1 Giới thiệu chung CSFB hỗ trợ dịch vụ thoại LTE cách tái sử dụng mạng GSM/UMTS Theo đó, thiết bị đầu cuối sử dụng dịch vụ liệu mạng LTE bị bắt buộc quay lại mạng truyền thống muốn sử dụng dịch vụ chuyển mạch kênh CSFB đề cập tới 3GPP release 8, sau bổ sung 3GPP release Có vài chế CSFB khác nhiên khơng có phương án CSFB hỗ trợ mạng GSM/UMTS CDMA2000 2.2.2 Cấu hình mạng mơ tả kiến trúc mạng sử dụng CSFB Điểm đặc trưng kiến trúc kết nối MSC MME thông qua giao diện SGs Chức giao diện dựa giao diện Gs MSC SGSN, bao gồm quản lý di động thực quy trình tìm gọi EPS miền chuyển mạch kênh Hình 2.1 Cấu hình mạng sử dụng CSFB Error! Reference source not found 2.2.3 Yêu cầu hệ thống mạng thiết bị đầu cuối Đầu cuối sử dụng CSFB phải có khả truy cập đồng thời vào mạng LTE mạng GSM/UMTS Các thiết bị mạng LTE MME, E-UTRAN MSC cần thêm tính bổ sung để hỗ trợ CSFB MME mạng LTE MSC mạng GSM/UMTS phải nâng cấp để hỗ trợ giao diện SGs thực chức bổ sung khác Ngoài ra, vùng phủ mạng phương án quy hoạch chia ô LTE cần tương đương với GSM/UMTS để việc chuyển đổi hiệu 2.2.4 Phương thức hoạt động 2.2.4.1 Đăng ký Để sử dụng mơ hình này, thiết bị đầu cuối phải đăng ký mạng LTE mạng GSM/UMTS Quá trình đăng ký vào mạng GSM/UMTS bắt đầu tin cập nhật vị trí khởi tạo MME gửi qua giao diện SGs tới MSC, mã số LAI tính tốn từ mã số TAI tương ứng sử dụng mạng LTE 2.2.4.2 Khởi tạo nhận gọi Để khởi tạo gọi, UE gửi tin yêu cầu dịch vụ chứa thị CSFB tới MME để yêu cầu MME thực quy trình đổi sang mạng chuyển mạng kênh Sau nhận tin này, MME yêu cầu eNode B chuyển hướng thiết bị di động sang mạng GSM/UMTS Khi cell đích xác định, eNode B thực chuyển UE sang mạng GSM/UMTS quy trình giải phóng kết nối RRC kèm chuyển hướng quy trình PSHO Thiết bị di động sau chuyển sang cell thực kết nối tài nguyên vơ tuyến theo quy trình mạng GSM/UMTS cũ Quy trình nhận gọi diễn tương tự 2.2.4.3 Giải phóng kết nối RRC chuyển giao PS RRC giao thức mặt phẳng điều khiển lớp sử dụng để trao đổi tin báo hiệu liệu người dùng Trong trường hợp khởi tạo gọi, kết nối dùng để gửi tin yêu cầu Còn trường hợp nhận gọi, kết nối RRC dùng để gửi tin tìm gọi tới UE Quy trình giải phóng kết nối RRC kèm chuyển hướng sử dụng để kết thúc kết nối đồng thời cung cấp cho UE thơng tin chuyển hướng sang cell đích mạng GSM/UMTS Tuy nhiên, giải pháp không hỗ trợ đồng thời phiên liệu LTE phiên thoại CS PSHO phương án khác thực eNodeB để chuyển đổi từ kênh mang chuyển mạch gói sang mạng truy nhập vơ tuyến hệ thống chuyển mạch kênh Ưu điểm khả trì phiên liệu LTE suốt thời gian diễn gọi thoại Chuyển đổi sang mạng GSM sử dụng PSHO phía mạng thiết bị đầu cuối hỗ trợ DTM 2.2.5 Ưu nhược điểm CSFB cho phép tận dụng mạng GSM/UMTS có, nhờ nhà vận hành mạng khơng cần bổ sung thêm thiết bị Những yêu cầu nâng cấp hệ thống mạng sẵn có khơng đáng kể Nhược điểm lớn CSFB sử dụng kiểu báo hiệu cũ cần thời gian tương đối lớn (khoảng 500ms) để chuyển đổi từ mạng LTE sang mạng GSM/UMTS Ngoài ra, uộc gọi thoại phiên liệu trước diễn đồng thời mạng UMTS mạng GSM có hỗ trợ DTM 2.3 Voice over LTE via Generic Access (VoLGA) 2.3.1 Giới thiệu chung VoLGA phát triển VoLGA Forum dựa 3GPP TS 23.879, cho phép cung cấp dịch vụ thoại LTE mà không cần phải nâng cấp hay thay đổi khối chức có Với VoLGA, tồn lưu lượng báo hiệu lưu lượng mặt phẳng người dùng vận chuyển suốt đến mạng truy nhập LTE 2.3.2 Cấu hình mạng Hình 2.3 Cấu hình mạng sử dụng VoLGA VoLGA sử dụng khối chức tương tác dành riêng hay VANC để kết nối LTE GSM/UMTS VANC đóng vai trị trung tâm mơ hình VoLGA, cung cấp kênh truy cập ảo LTE giúp kết nối thiết bị đầu cuối MSC 2.3.3 Yêu cầu hệ thống mạng thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối sử dụng VoLGA phải có khả truy cập đồng thời vào mạng LTE mạng GSM/UMTS phải hỗ trợ số tính bổ sung cho dv VoLGA Ngoài phần tử bổ sung VANC AAA Server, ảnh hưởng VoLGA tới mạng EPS có nhỏ 8 2.3.4 Phương thức hoạt động 2.3.4.1 Đăng ký Để khởi tạo nhận gọi thoại, thiết bị đầu cuối phải kích hoạt tính VoLGA phải đăng ký mạng LTE cho dịch vụ VoLGA Việc thực qua hai bước tìm kiếm VANC đăng ký VoLGA 2.3.4.2 Khởi tạo nhận gọi Trước thiết bị di động sử dụng dịch vụ chuyển mạch kênh, phải thiết lập kênh báo hiệu GA-CSR dành riêng đến VANC để dùng cho báo hiệu CS NAS VANC giữ vai trị định tài ngun cho Q trình nhận gọi diễn tương tự 2.3.4.3 Chuyển giao từ LTE sang GSM/UMTS VoLGA hỗ trợ chuyển giao từ mạng LTE sang mạng GSM/UMTS cách tái sử dụng chế định nghĩa 3GPP (SRVCC) để tăng tính tương thích với phương án cung cấp dịch vụ thoại LTE khác CSFB VoIMS 2.3.5 Ưu nhược điểm VoLGA cho phép nhà khai thác cung cấp dịch vụ thoại qua truy nhập LTE cách tái sử dụng mạng lõi có GSM/UMTS mà không thiết phải chuyển sang IMS hay thay đổi hệ thống dịch vụ hỗ trợ tính cước, quản lý th bao hay chăm sóc khách hàng VoLGA cho phép chuyển giao LTE sang GSM/UMTS cách dễ dàng dựa chuyển mạch kênh Cũng giống CSFB, VoLGA cung cấp suốt dịch vụ chuyển mạch kênh cho mạng LTE Tuy nhiên, VoLGA chuyển lưu lượng thoại từ mạng GSM/UMTS sang LTE cịn CSFB khơng VoLGA hỗ trợ đồng thời gọi thoại CS phiên liệu LTE Ngoài ra, thời gian thiết lập gọi nhanh thiết bị người dùng khơng phải chuyển qua mạng mà tồn mạng LTE Một nhược điểm lớn VoLGA chuẩn dùng cho chưa chấp nhận 3GPP Nếu VoLGA không chấp nhận quy mô lớn, thiết bị mạng đầu cuối khó đưa thị trường, nhà khai thác sử dụng giải pháp VoLGA nhà cung cấp khác gặp nhiều vấn đề khó khăn tính tương thích sản phẩm VoLGA u cầu kiến trúc mạng mơ hình báo hiệu phức tạp liên quan đến ba phần tử mạng VANC, security gateway AAA server Và cuối cùng, VoLGA không hỗ trợ dịch vụ IMS hỗn hợp tiên tiến vốn coi điểm nhấn khác biệt LTE 2.4 Voice IMS 2.4.1 Giới thiệu chung 2.4.1.1 IMS IMS kiến trúc điều khiển dịch vụ dựa kết nối toàn IP độc lập với công nghệ truy nhập IMS không cung cấp dịch vụ thoại truyền thống mà cung cấp nhiều dịch vụ giá trị gia tăng dịch vụ đa phương tiện tiên tiến Hình 2.4 mơ tả khái qt kiến trúc IMS dùng mạng lõi di động Trong mơ hình CSCF phần tử mạng lõi quan trọng IMS, bao gồm ba loại: P-CSCF, S-CSCF I-CSCF 9 Hình 2.4 Mơ hình khái qt kiến trúc IMS Mạng lõi IMS sử dụng mạng truy nhập kết nối IP (IP-CAN) để vận chuyển lưu lượng kênh mang báo hiệu đa phương tiện Nhiệm vụ IP-CAN trì dịch vụ cung cấp IMS cho thiết bị đầu cuối di động Với LTE, IP-CAN E-UTRAN EPC 2.4.1.2 VoIMS VoIMS xem giải pháp lâu dài cho LTE, sử dụng điều khiển gọi IMS định nghĩa 3GPP TS23.228 cung cấp dịch vụ thoại LTE mô tả thành phần hệ thống mạng sử dụng VoIMS Hình 2.5 Cấu hình mạng sử dụng VoIMS Trong mơ hình có thêm xuất máy chủ ứng dụng TAS để hỗ trợ dịch vụ thoại đa phương tiện Các dịch vụ chuyển mạch kênh GSM/UMTS cung cấp với giúp đỡ ICS SRVCC nhằm đảm bảo liên tục suốt dịch vụ thuê bao chuyển giao mạng LTE mạng GSM/UMTS 2.4.1.3 SRVCC SRVCC chế đảm bảo liên tục dịch vụ thoại IMS (trên mạng truy nhập PS) mạng truy nhập CS UE khơng có khả trì hai kết nối thời điểm Với SRVCC trình chuyển giao thực hiện, nhờ đầu cuối thực gọi liên tục mà không cần phải attach đồng thời hai mạng truy nhập khác Hình 2.6 SRVCC từ LTE sang GSM/UMTS Error! Reference source not found 10 mô tả SRVCC trường hợp chuyển giao từ LTE sang GSM/UMTS Trong hình này, đường gạch đậm mô tả kênh mang trước thực chuyển giao với báo hiệu SIP (đường chấm) Trong đó, đường nét đứt thể kênh mang thiết lập sau trình chuyển giao 2.4.1.4 ICS ICS cho phép cung cấp tất loại dịch vụ điều khiển dịch vụ dựa IMS cho phép dịch vụ IMS sử dụng truy nhập CS Với ICS, phiên IMS sử dụng hạ tầng chuyển mạch kênh coi phiên IMS chuẩn khía cạnh quản lý liên tục dịch vụ ICS đảm bảo thuê bao VoIMS không nhận thấy khác biệt hay thay đổi chất lượng tính dịch vụ họ mạng LTE hay GSM/UMTS cách kết nối suốt mạng truy nhập GSM/UMTS với điều khiển gọi IMS thông qua kênh mang CS Có hai phương án thực ICS sử dụng MSC UE Với ICS MSC, MSC đóng vai trị phối hợp hoạt động báo hiệu CS SIP Với ICS UE, chức ICS hỗ trợ trực tiếp với UE thông qua phần tử dành riêng thiết kế thiết bị điện thoại ICS UE sử dụng điều khiển gọi IMS cho truy nhập GSM/UMTS với báo hiệu SIP UE lõi IMS, vận chuyển mạng GSM/UMTS sẵn có Với mạng hỗ trợ đồng thời dịch vụ PS CS, kết nối IP cung cấp lõi chuyển mạch gói truyền thống thơng qua điểm tham chiếu Gm Với trường hợp khác, báo hiệu SIP ICS vận chuyển qua dòng điều khiển USSD thông qua điểm tham chiếu I1 Phương án ICS UE coi có khả triển khai cao so với ICS MSC cần nâng cấp thiết bị cầm tay 2.4.2 Yêu cầu hệ thống mạng Phương án VoIMS với ICS SRVCC yêu cầu đầu cuối phải hỗ trợ ICS SRVCC, mạng cần bổ sung hai máy chủ ứng dụng SCC AS SRVCC AS SCC AS ứng dụng IMS có nhiệm vụ cung cấp chức cần thiết cho ICS thay mặt UE cung cấp chức báo hiệu SIP dùng cho thiết lập điều khiển phiên IMS, thích ứng truy nhập CS lựa chọn miền truy nhập cuối.SRVCC yêu cầu phải nâng cấp E-UTRAN, MME HSS mạng LTE Mạng GSM/UMTS yêu cầu phải có MGCF để thiết lập kết nối tới IMS Thành phần đứng riêng tích hợp với MSC Để hỗ trợ chuyển giao SRVCC, MSC phải nâng cấp với giao diện Sv phải có khả điều phối quy trình chuyển phiên SRVCC Đồng thời, MSC phải có khả đăng ký tự động cho UE sau q trình chuyển giao hồn tất 2.4.3 Phương thức hoạt động 2.4.3.1 Đăng ký Cho dù sử dụng mạng truy nhập LTE hay GSM/UMTS, UE hỗ trợ VoIMS /ICS/SRVCC luôn đăng ký mạng IMS nhận dịch vụ thoại liệu từ mạng IMS Với UE hỗ trợ ICS SRVCC, thị ICS SRVCC đính kèm tin đăng ký 2.4.3.2 Khởi tạo nhận gọi Khi thiết bị di động khởi tạo nhận gọi thoại mạng IMS sử dụng truy nhập LTE UMTS PS, phiên thiết lập dựa theo quy trình khởi tạo nhận gọi IMS chuẩn mô tả 3GPP TS 23.228 Với gọi thoại liên quan đến đầu cuối hỗ trợ VoIMS/ICS, S-CSCF chèn thêm SCC AS vào đường dẫn phiên IMS để cung cấp cho ICS 11 2.4.3.3 Chuyển giao a) Chuyển giao từ LTE sang UMTS PS LTE cho phép gọi thoại liệu chuyển giao đồng thời sang UMTS PS cách nhanh chóng liền mạch mà không cần tham gia SRVCC không cần tách riêng phiên thoại CS b) Chuyển giao SRVCC SRVCC cho phép gọi chuyển giao liền mạch từ LTE tới mạng truy nhập GSM/UMTS phần điều khiển phiên hay điều khiển gọi nằm mạng IMS Nếu tồn đồng thời hai phiên PS thoại hai chuyển giao sang mạng GSM/UMTS trường hợp mạng truyền thống có hỗ trợ 2.4.4 Ưu nhược điểm VoIMS giải pháp chấp nhận rộng rãi quy mô giới để cung cấp dịch vụ thoại LTE Nó tận dụng tồn hệ thống mạng LTE/IMS, giúp giảm chi phí triển khai hệ thống mạng toàn IP VoIMS cung cấp dịch vụ thoại cho phép nhà vận hành mạng triển khai dịch vụ thoại – liệu hỗn hợp tiên tiến, hứa hẹn mang lại doanh thu cao Ngoài ra, nhà cung cấp dịch vụ có tiềm phát triển dịch vụ hội tụ cố định – di động mạng khơng dây có dây sử dụng VoIMS Tuy nhiên, VoIMS yêu cầu đầu tư lớn cho mạng LTE nhà khai thác dịch vụ phải triển khai lõi IMS với CSCF, TAS nhiều thành phần khác 2.5 So sánh, đánh giá phương án cung cấp dịch vụ thoại LTE 2.5.1 Các yêu cầu triển khai hệ thống mạng 2.5.1.1 CSFB Triển khai phương án CSFB tương đối đơn giản, không yêu cầu phải đầu tư nhiều Với phương án không cần thêm node mạng mới, yêu cầu nâng cấp phần tử mạng LTE (E-UTRAN, MME) GSM/UMTS (toàn MSC vùng phủ LTE) Thay đổi phía đầu cuối khơng đáng kể, nhờ phương án triển khai dễ dàng nhanh chóng Error! Reference source not found Tuy nhiên, mặt lâu dài việc nâng cấp hệ thống có (và tương lai loại bỏ) lãng phí mà khơng nhà khai thác mạng muốn Ngồi ra, để thực CSFB việc triển khai mạng LTE phải phụ thuộc nhiều vào hệ thống GSM/UMTS có Cụ thể vùng phủ LTE phải chồng lấn với vùng phủ GSM/UMTS kế hoạch chia ô hai mạng tương tự 2.5.1.2 VoLGA Triển khai VoLGA phức tạp so với CSFB cần đầu tư lớn Mặc dù không yêu cầu thay đổi mạng lõi thoại cũ phương án yêu cầu phải bổ sung node mạng VANC, security gateway AAA server đồng thời với việc nâng cấp E-UTRAN MME Ngoài ra, chuẩn dùng cho VoLGA phát triển VoLGA Forum chưa công nhận 3GPP Điều gây khó khăn cho khai thác mạng sử dụng giải pháp VoLGA hãng khác 2.5.1.3 VoIMS Phương án VoIMS yêu cầu đầu tư lớn thay đổi đáng kể hệ thống mạng, đặc biệt với nhà khai thác chưa đầu tư hệ thống mạng lõi IMS 12 Nếu CSFB hay VoLGA giải pháp tạm thời giai đoạn chuyển tiếp VoIMS coi mục tiêu tiến tới LTE đầu tư ban đầu không nhỏ giải pháp mang tính hiệu lâu dài cao cho nhà khai thác mạng 2.5.2 Hiệu 2.5.2.1 CSFB CSFB phương án tương đối đơn giản, nhiên người sử dụng nhận thấy dịch vụ cung cấp có yếu thời gian thiết lập gọi dài, không hỗ trợ dịch vụ hỗn hợp không cho phép phiên thoại liệu diễn đồng thời mạng GSM khơng hỗ trợ DTM Ngồi ra, việc quay lại mạng GSM/UMTS có gọi thoại làm gia tăng đáng kể lưu lượng báo hiệu mạng lõi số lượng chuyển giao phải thực hệ thống khác dẫn đến tăng tỷ lệ nghẽn mạng rớt gọi 2.5.2.2 VoLGA VoLGA có phần phức tạp phương án CSFB dựa mạng lõi GSM/UMTS để cung cấp dịch vụ thoại đồng thời sử dụng mạng truy nhập LTE PS nhờ giảm phần trễ thiết lập gọi Sử dụng truy nhập LTE cho phép VoLGA hỗ trợ phiên thoại liệu đồng thời, nhờ nhà khai thác mạng hưởng lợi từ kiến trúc toàn IP Do VoLGA sử dụng chuyển giao CS cung cấp MSC hệ thống mạng cũ nên chất lượng thoại trình chuyển giao LTE GSM/UMTS tương đối cao 2.5.2.3 VoIMS VoIMS giải pháp mang tính định hướng cho việc cung cấp dịch vụ thoại LTE VoIMS không hỗ trợ phiên thoại – liệu đồng thời dịch vụ đa phương tiện tiên tiến hứa hẹn mang lại doanh thu cao mà giúp tiết kiệm chi phí vận hành, cung cấp băng thơng lớn độ trễ nhỏ kiến trúc phẳng toàn IP 2.6 Kết luận chương Chương trình bày ba phương án đề xuất để cung cấp dịch vụ thoại LTE CSFB, VoLGA, VoIMS đưa so sánh phương án dựa tiêu chí khác phương thức hoạt động, dịch vụ hỗ trợ yêu cầu hệ thống mạng; từ đưa đánh giá chung phương án Theo đó, phương án có ưu nhược điểm riêng tùy theo khía cạnh đánh giá Và khơng có phương án tốt cho trường hợp mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Chương xem xét yếu tố đưa đề xuất nhà khai thác mạng việc lựa chọn phương án phù hợp với Chương 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI DỊCH VỤ THOẠI TRÊN LTE CHO CÁC NHÀ KHAI THÁC DI ĐỘNG Ở VIỆT NAM 3.1 Đặt vấn đề LTE cung cấp băng thông lớn độ trễ nhỏ kiến trúc phẳng toàn IP, cho phép nhà vận hành mạng triển khai dịch vụ liệu phức tạp với tính đa dạng lớn giá thành phù hợp nhằm tăng khả cạnh tranh thị trường Ngoài ra, LTE hứa hẹn đem đến tương thích cao hệ thống mạng có Các phương án triển khai dịch vụ VoLTE đưa với ưu nhược điểm riêng phù hợp với hoàn cảnh áp dụng khác Do vậy, để lựa chọn phương án phù hợp với mình, nhà khai thác mạng cần lưu ý đến nhiều nhân tố khác 13 3.2 Các vấn đề quan tâm triển khai dịch vụ thoại LTE 3.2.1 Roaming Để thuê bao chuyển vùng tiếp tục sử dụng dịch vụ thoại mạng LTE mạng khách thiết bị đầu cuối thuê bao phải hỗ trợ phương án cung cấp dịch vụ thoại giống Thơng thường, thiết bị đầu cuối hỗ trợ nhiều phương án cung cấp dịch vụ thoại LTE phương án lựa chọn để kết nối với mạng LTE khách dựa số tiêu chí khả thiết bị đầu cuối, thơng tin đăng ký HSS sách nhà khai thác mạng Bảng 3.1 mô tả phương án lựa chọn để cung cấp dịch vụ thoại LTE dựa vào kết hợp phương án cung cấp mạng khách phương án hỗ trợ UE Bảng 3.1 Các phương án VoLTE roaming Phương án hỗ trợ mạng khách LTE (theo thứ tự ưu tiên) Phương án CSFB VoLGA VoLGA + CSFB VoIMS + VoLGA VoIMS VoIMS + CSFB CSFB - CSFB - - CSFB - VoLGA VoLGA VoLGA - - VoLGA + CSFB CSFB VoLGA VoLGA VoLGA - CSFB VoIMS + VoLGA - VoLGA VoLGA VoIMS VoIMS VoIMS VoIMS - - - VoIMS VoIMS VoIMS CSFB - CSFB VoIMS VoIMS VoIMS hỗ trợ UE CSFB VoLGA VoIMS + CSFB 3.2.2 Các vấn đề khác Một vấn đề quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới việc lựa chọn giải pháp cho định hướng phát triển tương lai Mỗi nhà khai thác mạng cần xác định rõ mục tiêu hạ tầng dịch vụ thời điểm triển khai để từ có lộ trình hợp lý cho việc nâng cấp, bổ sung thay thành phần kiến trúc mạng cho hiệu Bên cạnh cần có lưu tâm đến tảng hạ tầng, cơng nghệ mơ hình hoạt động, cung cấp dịch vụ có nhằm tận dụng tối đa có sẵn để giảm thiểu lãng phí thời gian tiền Cuối cùng, vấn đề cần quan tâm nhà khai thác mạng liệu doanh thu từ dịch vụ có tương xứng với khoản đầu tư để triển khai cung cấp dịch vụ đến người sử dụng Theo đó, phương án thích hợp khơng phải phương án hiệu mặt kỹ thuật lại phương án cân chi phí đầu tư khả thương mại hóa để đem lại hiệu kinh tế cao cho nhà cung cấp dịch vụ 3.3 Đề xuất số phương án cho nhà khai thác di động Việt Nam 3.3.1 Tình hình triển khai dịch vụ di động Việt Nam Tháng 4/1994 thị trường di động Việt Nam hình thành với đời mạng di động với công nghệ sử dụng GSM Ngày 1/7/2003 mạng di động cơng nghệ CDMA thức vào hoạt động Đến tháng 10/2009, dịch vụ 3G thức cung cấp với công nghệ lựa chọn sử dụng WCDMA Hiện tại, số nhà khai thác mạng nâng cấp hệ thống 3G lên 3,5G với tốc độ download tối đa lên tới 21,6 Mbps upload 5,76 Mbps 14 Cho đến thời điểm tại, thị trường viễn thơng di động Việt Nam có tổng cộng nhà khai thác mạng hoạt động với số thuê bao ước tính lên đến 100 triệu Trong có mạng di động cung cấp dịch vụ 3G với tổng số thuê bao tính đến hết năm 2012 đạt xấp xỉ 20 triệu (theo số liệu Bộ TT&TT) Công nghệ 2.5G chủ đạo sử dụng GSM/GPRS với sở hạ tầng mạng bao phủ toàn 54 tỉnh thành nước có nhiều khu vực vùng sâu, vùng xa hải đảo Bảng 3.2 Đề xuất VoLTE cho nhà khai thác mạng VoIMS Đặc điểm nhà khai thác mạng Vùng phủ LTE lớn GSM, bắt đầu triển khai LTE UMTS, bắt đầu triển khai LTE Có kế hoạch triển khai UMTS VoIMS Sử dụng đồng thời GSM/UMTS CDMA Mạng có dây khơng dây Đang cung cấp dịch vụ IMS tiên tiến CSFB VoLGA x x VoIMS LTE VoIMS UMTS PS VoIMS GSM/UMTS CS (ICS SRVCC) x x x x x x x x x x x x x x x x x Các dịch vụ mở rộng từ chỗ có dịch vụ thoại SMS sang đến hàng trăm loại dịch vụ giá trị gia tăng khác Theo số nhà vận hành mạng có triển khai 3G, doanh thu từ dịch vụ phi thoại lên tới 50% tổng số doanh thu Tuy nhiên, điều dịch vụ thoại truyền thống giữ vai trị vơ quan trọng tính chất đơn giản, dễ sử dụng giá thành vừa phải Và đó, song song với q trình phát triển nâng cấp hệ thống mạng cho phù hợp với nhu cầu không ngừng gia tăng khách hàng việc trì dịch vụ thoại điều tất yếu mà nhà khai thác mạng cần phải quan tâm 3.3.1 tổng kết đề xuất nhà khai thác mạng phương án cung cấp dịch vụ thoại LTE 3.3.2 CSFB Nhìn chung, với nhà khai thác mạng bắt đầu triển khai LTE để dùng cho dịch vụ liệu CSFB giải pháp ngắn hạn tiết kiệm để cung cấp dịch vụ thoại thời gian chờ đợi triển khai IMS Ngoài ra, CSFB phương án lý tưởng cho nhà khai thác mạng với vùng phủ UMTS lớn hỗ trợ chuyển giao PS để cung cấp dịch vụ thoại liệu đồng thời 3.3.3 VoLGA Mặc dù thay đổi bắt buộc phải có để triển khai VoLGA phần trì hỗn phát triển kế hoạch dài hạn liên quan đến IMS VoLGA lựa chọn tốt cho nhà khai thác mạng GSM với vùng phủ UMTS hạn chế 3.3.4 VoIMS VoIMS giải pháp mang tính định hướng nên thực vùng phủ LTE đủ lớn Trong trường hợp lại nên kết hợp với truy nhập UMTS PS hay GSM/UMTS hay hai 15 VoIMS lựa chọn tốt cho nhà mạng muốn triển khai dịch vụ đa phương tiện tiên tiến RCS Nó cho phép mạng khơng dây có dây cung cấp dịch vụ hội tụ cố định – di động, đem lại tiện lợi lớn cho người sử dụng doanh thu cao cho nhà khai thác VoIMS lựa chọn tốt cho nhà khai thác mạng sử dụng đồng thời GSM/UMTS CDMA IMS khơng cho phép hội tụ mạng cố định không dây mà cịn cho phép hội tụ cơng nghệ truy nhập không dây khác 3.4 Kết luận chương Như đề cập chương 2, với phương án cung cấp dịch vụ thoại LTE tồn ưu nhược điểm riêng khơng có phương án tốt cho nhà khai thác mạng Trong chương đề cập tới vấn đề cần quan tâm triển khai dịch vụ thoại LTE, để từ đưa đề xuất riêng trường hợp cụ thể Theo đó, nhà khai thác dịch vụ cần có nhìn xác tình hình mình, đồng thời có lộ trình phát triển rõ ràng tương lai để từ lựa chọn phương án phù hợp cho 16 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Luận văn trình bày phương án tổ chức dịch vụ thoại LTE Chương khái quát trình phát triển tiêu chuẩn hóa hệ thống thơng tin di động qua hệ từ 1G đến 4G, đồng thời mơ tả sơ lược kiến trúc 4G/LTE để có nhìn tổng qt LTE vị trí tiến trình phát triển thơng tin di động Chương tập trung trình bày ba phương án đề xuất để cung cấp dịch vụ thoại LTE CSFB, VoLGA, VoIMS; đồng thời đưa so sánh phương án dựa nhiều tiêu chí khác nhau; từ đưa đánh giá chung phương án Theo đó, phương án có ưu nhược điểm riêng Và khơng có phương án tốt cho trường hợp mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Chương số vấn đề đưa đề xuất trường hợp khác nhà khai thác mạng việc lựa chọn phương án phù hợp với Theo đó, nhà khai thác dịch vụ cần có nhìn xác tình hình mình, đồng thời có lộ trình phát triển rõ ràng tương lai để từ lựa chọn phương án phù hợp cho Hướng nghiên cứu tiếp theo: Nếu có điều kiện, thời gian tới, học viên tiếp cận nhiều với đặc trưng doanh nghiệp cụ thể để đưa phương án sát cho nhà khai thác định dựa điều kiện thực tế doanh nghiệp  ... đích nghiên cứu Nghiên cứu phương án cung cấp dịch vụ thoại LTE đề xuất phương án cho nhà khai thác di động Việt Nam việc triển khai dịch vụ Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Dịch. .. thiết trên, đề tài tập trung nghiên cứu phương án tổ chức dịch vụ thoại LTE Trên sở đưa so sánh, đánh giá đề xuất, kiến nghị cho nhà khai thác di động Việt Nam việc triển khai dịch vụ thoại LTE. .. xuất nhà khai thác mạng việc lựa chọn phương án phù hợp với Chương 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI DỊCH VỤ THOẠI TRÊN LTE CHO CÁC NHÀ KHAI THÁC DI ĐỘNG Ở VIỆT NAM 3.1 Đặt vấn đề LTE cung cấp băng