Hội tụ giữa cố định và di động đã và đang là hướng phát triển của mạng viễn thông. Hội tụ trở thành một hướng đi tất yếu của ngành viễn thông trong tương lai. Tại sao hội tụ cố định- di động lại có sức hấp dẫn đến thế (đối với cả người dùng và cả nhà cung cấp dịch vụ)? Câu trả lời nằm gói gọn trong 4 từ bắt đầu bằng chữ C: Cost, Coverage, Capacity và Convenience.
Cost (Chi phí): Việc giảm chi phí là một động lực cơ bản và quan trọng nhất cho cả nhà cung cấp dịch vụ và người dùng. Thực tế nhà cung cấp mạng di động dùng giải pháp hội tụ FMC để thay thế những loại hình truy nhập tốn kém (dùng mạng xDSL để chuyển tải thông tin thay vì mạng riêng của nhà cung cấp mạng di động) đồng thời sẽ tăng được vùng phủ sóng (thông qua femtocell hay WiFi) trong các tòa nhà…. Chính điều này đã làm giảm đáng kể chi phí triển khai và vận hành (OPEX và CAPEX). Về phía nhà cung cấp mạng cố định, họ dùng giải pháp hội tụ để cung cấp dịch vụ quadruple-play đến người dùng. Lợi ích về phía người dùng là họ sẽ được hưởng các mức giá ưu đãi khi dùng dịch vụ thoại tại nhà (thông qua WiFi hay femtocell). Về phía các công ty, với giải pháp này họ có thể tích hợp nhiều dịch vụ truyền thông như di động, tổng đài PBX cố định, mạng bộ
đàm, mạng nội bộ…từ đó giảm chi phí quản lý, giảm chi phí cho thiết bị đầu cuối, giảm chi phí dịch vụ hằng tháng.
Hình 2.3: Tính tất yếu của mạng hội tụ cố định – di động
Coverage (vùng phủ sóng): Giải pháp hội tụ cố định di động giúp cho các nhà cung cấp mạng di động dễ dàng lắp đầy các khoảng trống phủ sóng rađio trong các tòa nhà cũng như những khu vực xa xôi mà không cần thiết phải triển khai cơ sở hạ tầng mạng di động. Đối với các khu vực xa xôi, việc triển khai các trạm phát sóng, triển khai đường trục backbone để phục vụ một số ít người dùng là quá tốn kém và không có lợi nhuận. Trong trường hợp đó, chỉ cần cung cấp dịch vụ di động tại một số phạm vi như văn phòng, trong nhà, một vài nơi công cộng là đã đủ đáp ứng nhu cầu cho người dùng. Nói rộng ra trong hội tụ mạng nói chung, thì vấn đề tương trợ nhau về vùng phủ sóng giữa nhiều công nghệ khác nhau vẫn giữ nguyên giá trị của nó.
Capacity (Dung lƣợng) : Hội tụ cố định - di động là một giải pháp để tăng dung lượng đỉnh (peak capacity) của một mạng một cách nhanh chóng và không tốn kém. Rõ ràng khả năng của mạng di động là có hạn, trong khi đó mạng cố định IP thì lại có băng thông rộng có khả năng vận tải khối lượng lớn traffic. Do đó, đối với các ứng dụng như video streaming, chia sẻ nội dung,…tại từng thời điểm, người dùng (nếu có thể) sẽ được chuyển giao sang kết nối với mạng WiFi, WiMAX hay IP- based femtocell để giảm bớt tải trên mạng di động. Điều này liên quan đến việc cân bằng tải (load balancing) liên mạng cũng như liên quan đến việc sử dụng tài nguyên
một cách tối ưu (Radio Resource Management). Do vậy, nó cũng liên quan đến việc cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) cho người dùng.
Convenience (Tiện nghi): Hội tụ cố định - di động cải tiến đáng kể tính hữu dụng của các dịch vụ cũng như cung cấp nhiều tiện nghi cho người dùng bằng nhiều cách khác nhau. Người dùng chỉ cần một thiết bị, một hợp đồng dịch vụ, có thể dùng nhiều loại hình dịch vụ và chỉ phải trả một biên lai thu tiền hàng tháng. Sự hài lòng của người dùng= unified user experience + dịch vụ đồng nhất + thiết bị đa mốt/ đa chức năng. Chính điều này sẽ làm giảm tỉ lệ thuê bao bỏ nhà cung cấp dịch vụ này sang dùng dịch vụ của nhà cung cấp dịch vụ khác đồng thời tăng doanh thu bình quân của một thuê bao/tháng (ARPU - Average Revenue Per User).
Trên thực tế sự hội tụ đã và đang diễn ra. Các công nghệ của mạng 2,5/3G và WLAN cho phép tạo kết nối sử dụng các dịch vụ băng rộng. Một số dịch vụ trước kia chỉ được cung cấp thông qua một nhà khai thác mạng, giờ đã có thể được cung cấp thông qua nhà khai thác mạng sử dụng công nghệ khác. Ví dụ, từ điện thoại cố định có thể gửi SMS tới máy di động, thông qua máy di động có thể truy nhập internet. Một số dịch vụ đa phương tiện có thể cung cấp cho cả thuê bao di động và thuê bao cố định. Các hội tụ trên xuất phát từ yêu cầu cụ thể về một dịch vụ nào đó. Để có thể cung cấp đồng thời dịch vụ như vậy phải có phương án cụ thể triển khai cho từng dịch vụ. Đó là xu hướng đang phát triển mạnh.
Các xu hƣớng hội tụ
Doanh thu từ dịch vụ thoại của nhà cung cấp dịch vụ thoại truyền thống đã tiến tới ngưỡng tối đa và đang có xu hướng giảm dần do sự có sự cạnh tranh rất lớn từ các nhà cung cấp khác. Các công nghệ mới cho phép nhà cung cấp mới thâm nhập vào lĩnh vực kinh doanh dịch vụ thoại truyền thống. Thị trường này đang có sự xuất hiện của các ISP, và các doanh nghiệp khác. Sự cạnh tranh, hấp dẫn rất lớn từ dịch vụ IP-Phone dẫn tới sự biến động của thị trường này. Các nhà cung cáp ISP có thể cung cấp dịch vụ IP-Phone giá rẻ, ngoài ra còn có các dịch vụ băng rộng khác như: thoại truyền hình, xem phim theo yêu cầu... Băng thông rộng chính là yếu tố hình thành khái niệm xVNO. Tồn tại các Nhà khai thác mạng ảo; có thể là mạng cố định ảo (FVNO), hoặc mạng di động ảo. Như vậy ranh giới giữa Nhà khai thác mạng di động và Nhà khai thác mạng cố định không rõ rệt, tiến tới loại hình chung – xVNO. Đây là xu hướng của hội tụ giữa các loại hình mạng khác nhau, cụ thể là giữa mạng cố định và mạng di động. Một Nhà khai thác mạng nói chung có thể đóng vai trò Nhà khai thác mạng di động, hoặc mạng cố định.
Hiện nay, có một số giải pháp hội tụ khác nhau được đề xuất:
dịch vụ sử dụng chung cho các công nghệ mạng truy nhập khác nhau.
UMA: Giải pháp sử dụng công nghệ Truy nhập di động không cấp phép – Unlicensed Mobile Access (UMA) cho phép cung cấp các dịch vụ thoại và số liệu di động chất lượng cao trên mạng GSM và các mạng vô tuyến băng rộng Wi-Fi/Bluetooth sử dụng ở trong nhà, văn phòng và các điểm truy nhập công cộng. Việc truy nhập trong các phổ tần vô tuyến không cấp phép của các mạng vô tuyến băng rộng có giá thành thấp hơn nhiều so với các mạng di động 2,5 G và 3G.
Các yếu tố tác động đến sự hội tụ
Một số yếu tố chính tác động tới sự hội tụ:
Hạ tầng viễn thông
Sự cạnh tranh giữa các nhà khai thác
Sự phát triển của công nghệ, chuẩn viễn thông
Những Nhà khai thác mạng nếu không hướng tới sự hội tụ, cho phép sự tham gia của các nhà phát triển thứ ba sẽ bị giảm sức cạnh tranh và lợi nhuận thu được. Khả năng cung cấp dịch vụ mới là một trong tiêu chí hàng đầu của các Nhà khai thác mạng.
Các công nghệ mới cho phép xây dựng hạ tầng phát triển dịch vụ chung, tuân theo chuẩn. Điều này cho phép các Nhà khai thác mạng có thể đưa ra những dịch vụ mới nhanh chóng, kinh tế.
Căn cứ vào các yếu tố trên các Nhà khai thác mạng quyết cách thức, lộ trình xây dựng mạng hội tụ của mình. Theo những phân tích hiện nay, có thể khẳng định sự hội tụ là tất yếu, và đây là thời điểm đủ điều kiện để xây dựng Mạng hội tụ.
2.2 Tình hình chuẩn hoá của mạng hội tụ
Có rất nhiều hoạt động chuẩn hóa để xây dựng kiến trúc hội tụ, các tổ chức chuẩn hóa đóng góp vai trò quyết định trong việc thống nhất các tiêu chẩn trong mạng FMC.
Xuất phát từ việc hỗ trợ cho mạng không dây, tổ chức 3GPP đã chuẩn hóa mạng lõi IMS. Kiến trúc IMS cho phép cung cấp các ứng dụng đa phương tiện trên môi trường GPRS/UMTS.
Tổ chức 3GPP2 cũng xây dựng một kiến trúc tương tự, là tập con của kiến trúc MMD. 3GPP2 đã kế thừa rất nhiều các chuẩn trong IMS của 3GPP.
cố định lên mạng FMC theo kiến trúc của 3GPP, 3GPP2.
Hình 2.4: Các tổ chức chẩn hóa liên quan đến mạng FMC
2.2.1. Tìm hiểu về kiến trúc mạng hội tụ của 3GPP
Hình 2.5: Mạng di động 3GPP và sự tiến tới mạng hội tụ FMC
3GPP là một liên minh được thành lập năm 1998 nhằm xây dựng một chuẩn quốc tế cho mạng di động 3G, tiêu chuẩn mà 3GPP hướng đến bao gồm chuẩn GSM (GPRS, EDGE) và 3G và hướng đến mạng di động All-IP. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kiến trúc IMS được 3GPP đề xuất ban đầu nhằm điều khiển cho mạng di động 3G và sau này được TISPAN chấp nhận và tích hợp trong kiến trúc mạng hội tụ FMC (Hình 2-4).
3GPP2 là một hiệp hội quốc tế xây dựng chuẩn cho mạng không dây 3G tập trung vào công nghệ CDMA. Kiến trúc điều khiển của 3GPP2 có tên là MMD (Multimedia Domain) cũng sử dụng lại nhiều từ 3GPP. MMD được đưa ra tháng 10/2003 và được cập nhật tháng 4/2004 và tương ứng với IMS release 5 của 3GPP
Hình 2.6: Kiến trúc MMD – do 3GPP2 đề xuất
2.2.3. Tìm hiểu về kiến trúc điều khiển trong mạng hội tụ của ETSI
Nhóm TISPAN được thành lập nhằm tập trung vào chuẩn hóa mạng hội tụ FMC đúng nghĩa, khác với 3GPP và 3GPP2, TISPAN quan tâm toàn diện đến sự hội tụ cố định và di động. TISPAN đưa ra cấu trúc mạng FMC như (Hình 2.7).
TISPAN cũng chấp nhận IMS do 3GPP đề xuất làm phân hệ điều khiển cho các dịch vụ multimedia trên mạng hội tụ
Hình 2.7: FMC theo TISPAN
Hình 2.8 là bảng lộ trình phát triển liên quan đến mạng hội tụ của TISPAN
Trong lộ trình này, các vấn đề khác nhau của kiến trúc tổng thể được xem xét và ban hành chính thức trong các Release
Hình 2.8: Lộ trình về các chuẩn của ETSI TISPAN
Cấu trúc của TISPAN là cấu trúc có tính tổng quát nhất về FMC, nó có sự kế thừa từ mô hình NGN của MSF trước đây cũng như cấu trúc điều khiển IMS của 3GPP, kiến trúc này hiện nay được quan tâm nhiều nhất nên sẽ dùng để phân tích các chức năng cụ thể trong các phần tiếp theo của báo cáo đề tài này
2.2.4. So sánh, phân tích các cấu trúc IMS của 3GPP, 3GPP2 và ETSI
IMS của 3GPP và 3GPP2 vốn được thiết kế ban đầu cho 3G tiến đến All-IP. Kiến trúc IMS của TISPAN hoàn thiện hơn bởi khả năng kết hợp với Fix-NGN. TISPAN quan tâm các phân hệ khác ngoài IMS và IMS chỉ là một phần trong số các phân hệ (ví dụ PSTN emulator, streaming..)
Báo hiệu đều dựa trên một số giao thức đã chuẩn hóa: SIP và diameter.
Tên một số thực thể chức năng có thể khác nhau do sự phân tán chức năng hay gộp lại của một số chức năng trong các thực thể vật lý
TISPAN được phân thành các nhóm làm việc khác nhau từ WG1..WG8, mỗi nhóm này có chức năng nghiên cứu về một khía cạnh khác nhau của FMC. Quan hệ của các nhóm làm việc này như Hình 2-9.
Services & Applications WG1 Architecture WG2 Protocols WG3 Numbering, Addressing, Routeing WG4 Testing WG6 Security WG7 Network Management WG8 STFs Interest Groups FMMS Project TISPAN PLENARY System Group
Hình 2.9: Các nhóm làm việc trong tổ chức của TISPAN
Tóm lại
Mạng hội tụ đã hình thành và đang từng bước được thực hiện trên thực tế, đây là một xu hướng tất yếu và các nhà khai thác cũng đang cố gắng tiếp cận nhằm hưởng các lợi ích do mạng hội tụ mang lại.
Đối với nhà khai thác lớn như VNPT, sự tiếp cận mạng hội tụ không chỉ từ trên quan điểm kinh doanh mà cũng cần quan tâm đến vấn đề làm chủ công nghệ bởi lẽ có quá nhiều các kỹ thuật mới ra đời, thay đổi và bị bãi bỏ.... Nếu không dễ dẫn đến lãng phí trong đầu tư mạng và thiết bị.
2.3. Giới thiệu mạng lõi IMS (IP Multimedia Subsystems) 2.3.2. Cấu trúc IMS của 3GPP 2.3.2. Cấu trúc IMS của 3GPP
Hình 2.10 minh hoạ kiến trúc IMS (từ R5 đến R7) do tổ chức 3GPP đề xuất và được TISPAN chấp nhận. Phân hệ IMS là lớp nằm ở giữa và bao gồm các khối chức năng như hình dưới đây.
Kiến trúc IMS được phân thành 3 lớp : lớp ứng dụng, lớp điều khiển (hay còn gọi là lớp IMS hay IMS lõi) và lớp vận tải (hay lớp người dùng).
Lớp dịch vụ bao gồm các máy chủ ứng dụng AS (Application Server) và các máy chủ thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server).
Lớp điều khiển bao gồm nhiều hệ thống con trong đó có hệ thống IMS lõi.
Lớp vận tải bao gồm thiết bị người dùng UE (User Equipment), các mạng truy nhập kết nối vào mạng lõi IP. Hai thực thể chức năng NASS và RACS định nghĩa bởi TISPAN có thể được xem như thuộc lớp vận tải hay thuộc lớp điều khiển ở trên.
Tại thời điểm hiện tại, kiến trúc cuối cùng của IMS chưa được thống nhất. Tuy nhiên về cơ bản nó sẽ vẫn dựa trên các thành phần như miêu tả trong hình 2.10.Một điểm đáng lưu ý là kiến trúc IMS là một kiến trúc chức năng, tức là các thực thể được định nghĩa dựa theo các chức năng của chúng. Điều này có nghĩa là chúng có thể được thiết kế trên cùng một thiết bị phần cứng.
2.3.2. ETSI-TISPAN
Kiến trúc phần Core IMS trong kiến trúc NGN của ETSI được minh hoạ trong hình dưới đây. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kiến trúc NGN của TISPAN bổ sung thêm hai khối chức năng mới so với IMS của 3GPP là phần Kết nối mạng (Network Attachment Subsystem – NASS) và Điều khiển truy nhập và tài nguyên (Resource and Admission Control Subsystem – RACS).
Hình 2.11: Core IMS trong phiên bản NGN release 1 (Nguồn ETSI TISPAN)
NASS
Khối chức năng này có nhiệm vụ thực hiện quá trình đăng ký tại mức truy nhập và khởi tạo thiết bị đầu cuối để truy nhập vào dịch vụ NGN:
Cung cấp chức năng nhận diện và xác thực ở mức mạng, quản lý vùng địa chỉ IP của mạng truy nhập và nhận thực phiên truy nhập,
O ther IP Net w or ks
IP Transport (Access and Core)
T-MGF I-BGF AS HSS IBCF A-BGF P-CSCF S-CSCF BGCF I-CSCF SLF Charging Functions IWF UE « Core IMS » Mw Mw Mw/Mk/Mm Mr Mg Mj Mi Mp Mn Gm Gq ISC Cx Dx Dh Sh Ic Rf/Ro Rf/Ro Cx Ib Ia Id PSTN /ISD N SGF MRFC MGCF MRFP
Resource and Admission Control Subsystem Network Attachment Subsystem If Ie Mi Mw O ther IP Net w or ks
IP Transport (Access and Core)
T-MGF I-BGF AS HSS IBCF A-BGF P-CSCF S-CSCF BGCF I-CSCF SLF Charging Functions IWF UE « Core IMS » Mw Mw Mw/Mk/Mm Mr Mg Mj Mi Mp Mn Gm Gq ISC Cx Dx Dh Sh Ic Rf/Ro Rf/Ro Cx Ib Ia Id PSTN /ISD N SGF MRFC MGCF MRFP
Resource and Admission Control Subsystem Network Attachment Subsystem If Ie Mi Mw
Thông báo điểm truy nhập dịch vụ và ứng dụng cho người dùng cuối.
RACS
Khối này có nhiệm vụ điều khiển truy nhập và điều khiển cổng bao gồm chức năng điều khiển chuyển đổi địa chỉ và cổng mạng (NAPT) và DSCP (Differentiated Services field code point). Điều khiển truy nhập bao gồm việc kiểm tra xác thực người dùng dựa trên profile thông qua khối NASS, cấp phép cho người sử dụng dựa trên profile, chính sách riêng của nhà cung cấp và tài nguyên mạng hiện có.
Khối RACS phối hợp với chức năng truyền tải để điều khiển một hay nhiều chức năng trên lớp truyền tải như:
Lọc gói tin.
Phân loại lưu lượng.