Khi một thiết bị đầu cuối kết nối qua mạng truy nhập vô tuyến hoặc hữu tuyến, lƣu lƣợng đƣợc định tuyến tới mạng lõi. Tuy nhiên, đối với thiết bị đầu cuối sử dụng mạng truy nhập di động GSM, GPRS hoặc 3G, lƣu lƣợng thoại đƣợc định tuyến tới mạng lõi chuyển mạch kênh (CS: Channel Switching) dựa trên GSM, còn lƣu lƣợng dữ liệu sẽ đƣợc định tuyến tới mạng lõi chuyển mạch gói IP.
b. Hợp nhất mạng viễn thông và mạng dữ liệu: chọn giao thức IP làm giao thức thống nhất cho mạng truyền tải viễn thông. Đồng thời, từng bƣớc chuyển các giao thức của viễn thơng sang giao thác IP. Trong đó, IP phiên bản 6 là chủ đạo, bởi vì IPv6 đƣợc thiết kế bao gồm những chức năng và định dạng mở rộng hơn IP phiên bản 4 với số lƣợng địa chỉ cực lớn (IP phiên bản 6 sử dụng tới 128 bit, do đó đựa số địa chỉ Internet có thể đƣợc sử dụng lên tới 3.4*1038
địa chỉ), giải pháp chọn đƣờng đã đƣợc tối ƣu; khả năng hỗ trợ di động, tăng cƣờng bảo mật và tồn vẹn dữ liệu, tích hợp các tiêu chuẩn chất lƣợng dịch vụ, có khả năng tự động cấu hình mạng, tích hợp với cơng nghệ di động, truyền thông dữ liệu...
c. Hợp nhất mạng viễn thông và mạng quảng bá: chọn giao thức IP làm
giao thức thống nhất cho mạng truyền tải viễn thơng và cả mạng truyền tải tín hiệu truyền hình (IPTV) và từng bƣớc chuyển các giao thức của cả viễn thông và cả truyền hình truyền thống giao thức IP, trong đó, IP phiên bản 6 là chủ đạo.
Vấn đề hợp nhất các mạng viễn thông, dữ liệu và quảng bá là một vấn đề rất lớn. Tuy nhiên, việc hợp nhất mạng dữ liệu và quảng bá với viễn thông điều quan trọng và cốt lõi nhất là chọn giao thức truyền tải IP (IPv6) cho mạng truyền tải của cả 3 mạng. Một vấn đề phức tạp nhất trong mạng hội tụ BcN là hợp nhất mạng cố định và di động.
Mơ hình tổng qt của hệ thống đƣợc chỉ ra ở hình sau:
Hình 3.9. Mơ hình tổng quát của hệ thống hợp nhất
3.5.2 Các bƣớc hợp nhất
Việc hợp nhất các công nghệ truy nhập hiện tại và tƣơng lai, qua đó làm tăng tính đa dạng của các kiểu truy nhập cũng nhƣ làm cho việc cung cấp các dịch vụ thoại và dữ liệu khơng bị gián đoạn trong q trình dịch chuyển sang mạng hội tụ là một thách thức và vẫn còn nhiều vấn đề phải tiếp tục nghiên cứu.
Bước hội tụ thứ nhất: Bƣớc đầu tiên của hội tụ là việc hợp nhất cả mạng lõi PS
của mạng cố định cũng nhƣ di động. Việc hội tụ nhƣ vậy là hoàn toàn trong suốt đối với khách hàng đầu cuối và cho phép tối ƣu hoá CAPEX cũng nhƣ OPEX trong chi phí về cơ sở hạ tầng mạng của các nhà khai thác.
Hub Head-end Hub khu vực Hub quang Cáp quang Cáp đồng Node quang
Bước hội tụ thứ hai: Bƣớc thứ hai bao gồm việc chuẩn bị cho các mạng truy nhập và mạng lõi thực thi các dịch vụ đa phƣơng tiện dựa trên IP trong khi vẫn đảm bảo đƣợc sự phát triển liên tục. Thách thức lớn nhất là việc xử lý các dịch vụ thời gian thực, đặc biệt là thoại, cho phép chuyển vùng giữa các mạng truy nhập khác nhau khi khách hàng di chuyển từ mạng truy nhập này sang mạng truy nhập khác.
Ở phía mạng cố định, lƣu lƣợng thoại sẽ đƣợc dịch chuyển trong những năm kế tiếp từ mạng lõi chuyển mạch kênh CS (PSTN và ISDN) sang mạng lõi chuyển mạch gói PS dựa trên VoIP, do vậy từng bƣớc loại bỏ dần mạng lõi CS. Xu hƣớng này cũng đƣợc hỗ trợ mạnh mẽ trong môi trƣờng cạnh tranh thúc đẩy các nhà khai thác truyền thống triển khai rộng rãi các dịch vụ dựa trên SIP ngang hàng. Tuy nhiên, ở phía mạng di động, phần lƣu lƣợng thoại có thể đƣợc chuyển sang VoIP chỉ thực hiện đối với các thiết bị đầu cuối sử dụng các mạng truy nhập vô tuyến (Wi-Fi và WiMAX). Ở mạng truy nhập di động “tế bào”, thoại sẽ vẫn dựa trên CS (GSM) trong một thời gian dài, vì sự kết hợp của truy nhập di động với lõi PS đã đƣợc thiết kế chỉ dành cho các dịch vụ dữ liệu (các dịch vụ phi thời gian thực). Về cơ bản, việc thực thi VoIP qua GPRS hay UMTS với cơng nghệ hiện nay cịn chƣa đạt tới giải pháp tối ƣu về mặt hiệu quả thông lƣợng cũng nhƣ về các tham số QoS.
3.5.3 Các phƣơng án triển khai
Handover được khởi tạo
Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller)
Trung tâm chuyển mạch di động MSC (Mobile Switching Centre) xDSL
Wi-Fi, WiMAX
Thoại qua IP (SIP Server) Mạng lõi chuyển mạch gói (IP) Truy nhập vơ tuyến Truy nhập vô tuyến Mạng lõi chuyển mạch kênh (GSM)
Handover được quản lý bởi BSC gần nhất
Hộp mô phỏng BSC 2
1
BSC MSC
GSM Điện thoại GSM/Wi-Fi
Hình 3.10. Chuyển vùng khơng bị gián đoạn nhờ mơ phỏng BSC Có 2 phƣơng án chủ yếu: Có 2 phƣơng án chủ yếu:
Phƣơng án 1- Hợp nhất ở mức truy nhập: Các cơ chế quản lý tính di động của mạng di động đƣợc phỏng tạo bởi các phần tử mạng mới dùng cho cả mạng truy nhập hữu tuyến và vô tuyến. Thiết bị này tạo giả hành vi của BSC di động. Trong
cách thực thi này, khách hàng đầu cuối khởi tạo trên máy điện thoại 2 ngăn Wi- Fi/GSM một cuộc gọi VoIP tại nhà riêng sử dụng kiểu SIP-over-WLAN. Lƣu lƣợng sẽ đƣợc gửi đi trên mạng truy nhập DSL tới mạng lõi PS để tới đƣợc SIP server. SIP server này cũng đƣợc kết nối tới hộp mô phỏng BSC để đảm bảo việc quản lý tính di động. Khi khách hàng rời khỏi nhà riêng, tín hiệu WLAN sẽ đƣợc phát hiện thấy ở mức thấp do vậy yêu cầu chuyển vùng sẽ đƣợc thiết bị đầu cuối gửi tới hộp mô phỏng BSC. Phần tử này sẽ chịu trách nhiệm liên lạc với BSC gần nhất để chuyển tiếp cuộc gọi tới mạng GSM. Lúc này máy điện thoại của khách hàng cũng sẽ tự chuyển sang chế độ GSM
Ƣu điểm là việc chuyển vùng khơng bị gián đoạn nhờ có mơ phỏng truy nhập di động trên các mạng truy nhập hữu tuyến và vơ tuyến (mơ tả ở hình 3.9). Nhƣợc điểm của nó là giá thành cao vì cần số lƣợng lớn thiết bị đặt gần phía khách hàng. Các hãng tham gia lĩnh vực này là các thành viên của tổ hợp Truy nhập di động không đƣợc cấp phép (UMA) nhƣ Kineto và Motorola. (Với UMA, ngƣời sử dụng chỉ cần 1 thiết bị điện thoại, khi ở nhà thì thiết bị này kết nối vào mạng truy nhập xDSL bằng các công nghệ vô tuyến 802.11 hoặc Bluetooth, khi ra khỏi nhà thì thiết bị sẽ chuyển sang chế độ giống nhƣ máy điện thoại di động để truy nhập vào mạng di động). Ericsson, Motorola và British Telecoms đã cùng phối hợp cho giải pháp tiền- IMS có tên gọi là “Blue Phone” chỉ sử dụng một hoặc một số điện thoại, một hố đơn tính cƣớc và một nhà cung cấp. Chuyển mạch gói PSTN/PLMN PSTN/PLMN MSC MG HLR AM R/E VRC o ver BSC MM SS7 SIP ANSI-41/ GSM MAP A I/F Mạch TDM Điểm truy nhập không dây WLAN SIP CDMA/GSM Air I/F
Dual Mode Handset CDMA/GSM/WLAN
H.248 WiFi/SIP
Client
Hình 3.11 Giải pháp tiền-IMS: Hợp nhất di động/WLAN
b) Phương án 2- Hợp nhất ở mức đường trục: Phƣơng án này hoàn toàn giống với
phƣơng án trên ngoại trừ việc hộp mô phỏng đƣợc đặt ở mức MSC. Vì một MSC phục vụ cho nhiều BSC nên rõ ràng ƣu điểm của kịch bản này là việc giảm chi phí đầu tƣ so với kịch bản thứ nhất. Tuy nhiên, trễ chuyển vùng rõ ràng là cao hơn so
với kịch bản thứ nhất có thể làm ảnh hƣởng đến khả năng chuyển vùng không bị gián đoạn. Giải pháp này vẫn chƣa đƣợc kiểm chứng ở trong phòng thử nghiệm nhƣng nó có thể là một sự thoả hiệp giữa chi phí đầu tƣ và mức độ khơng gián đoạn dịch vụ khi chuyển vùng. Các hãng chính tham gia vào lĩnh vực này là các công ty nhỏ nhƣ Bridgeport, PhoneDo,…
3.5.4 Hội tụ mạng toàn IP (All IP)
Bƣớc này chỉ xảy ra sau loại bỏ tồn bộ các mạng lõi CS. Điều này có nghĩa là tất cả các dịch vụ thoại cũng nhƣ dữ liệu sẽ đƣợc thực hiện chỉ trên một mạng PS lõi qua các công nghệ truy nhập khác nhau. Với bƣớc này, chỉ cần một mặt phẳng điều khiển SIP để thực hiện các dịch vụ đa phƣơng tiện. Kiến trúc IMS đang đƣợc 3GPP chuẩn hoá là một giải thực thi mặt phẳng điều khiển SIP duy nhất cho tất cả các công nghệ truy nhập.
Kiến trúc IMS đƣợc thiết kế nhằm đạt 2 mục đích:
Sử dụng các giao thức SIP ngang hàng và các giao thức có liên quan.
Duy trì sự điều khiển ở phía nhà khai thác nhờ việc quản lý hiệu quả QoS trên các kiểu truy nhập khác nhau, bảo mật các cơ chế xác thực dựa trên thẻ SIM và thiết lập các thoả thuận chuyển vùng với các nhà khai thác khác
Gateway Legancy Internetworking POST GSM Mạng di động PSTN IMS Cố định Di động video Vị trí thoại
Miền chuyển mạch gói
Điều khiển phiên
Máy khách IP Các ứng dụng Miền chuyển mạch kênh