TÍCH HỢP MẠNG DI ĐỘNG VÀ CỐ ĐỊNH THEO ĐỊNH HƯỚNG NGN

TÍCH HỢP MẠNG DI ĐỘNG VÀ CỐ ĐỊNH THEO ĐỊNH HƯỚNG NGN

Trần Trung Hiếu

Mạng di động của Việt Nam đã có những bước tiến nhảy vọt với 6 nhà cung cấp dịch vụ di động
và số lượng thuê bao di động ngày một tăng. Đồng thời, mạng NGN cố định cũng đã được triển
khai cùng với nhiều dịch vụ giá trị gia tăng. Tuy nhiên, thuê bao của mạng này không thể sử
dụng dịch vụ của mạng khác. Để tăng nguồn thu cho nhà cung cấp mạng cố định cũng như bổ
sung dịch vụ có sẵn trên mạng cố định cho các thuê bao di động, hội tụ cố định – di động là một
định hướng quan trọng. Bài viết này trình bày một phương án hội tụ mạng.

Xu hướng hội tụ cố định – di động
Khái niệm hội tụ cố định – di động thường được sử dụng để ám chỉ việc tích hợp công nghệ hữu
tuyến và công nghệ vô tuyến. Tuy nhiên, khái niệm hội tụ không chỉ dừng lại ở đó mà còn mở
rộng thành sự hội tụ giữa media, số liệu và viễn thông và có thể được chia thành 3 nhóm khác
nhau là hội tụ dịch vụ, hội tụ thiết bị và hội tụ mạng. Hội tụ dịch vụ là khả năng truyền tải dịch vụ
đến thuê bao sử dụng bất kỳ một thiết bị cầm tay sử dụng bất kỳ công nghệ truy nhập nào. Hội tụ
thiết bị là việc một thiết bị có khả năng hỗ trợ nhiều công nghệ truy nhập khác nhau như
CDMA2000, WCDMA, GSM, hữu tuyến băng rộng và WLAN. Hội tụ mạng là việc hợp nhất
mạng để cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau với chất lượng cao mà không phụ thuộc vào công
nghệ truy nhập, đem lại hiệu quả kinh tế cho nhà khai thác mạng.

Hiện nay, hội tụ được coi là một cơ hội để giành khách hàng cũng như cung cấp giá trị gia tăng
cho khách hàng. Ví dụ về các dịch vụ và công nghệ tích hợp hiện có là:

• Dịch vụ khách hàng: thuê bao trọn gói cho dịch vụ cố định, di động và băng rộng, triple play,
một số - một hộp thư thoại.
• Thiết bị: đồng thời hỗ trợ WLAN/2G/3G, điện thoại di động sử dụng băng tần có phép và
không phép, thiết bị di động có tính năng đa phương tiện và máy tính PC.
• Mạng: kiến trúc nhiều lớp với IMS.

Do khái niệm hội tụ là một khái niệm tương đối mở, trong khuôn khổ của bài viết này, chúng tôi
đưa ra kiến trúc của mạng hội tụ với mục tiêu như sau:

• Sử dụng một cơ sở hạ tầng truyền tải chung dựa trên công nghệ IP.
• Có kiến trúc báo hiệu IP chung cho các dịch vụ đa phương tiện có yêu cầu báo hiệu (các
dịch vụ truyền số liệu sẽ không cần báo hiệu IP).
• Môi trường kiến tạo dịch vụ mở, có giao diện chuẩn mở với phần báo hiệu IP, cho phép
triển khai dịch vụ của nhà khai thác cũng như của bên thứ 3.
• Cho phép truy nhập mạng bằng nhiều công nghệ truy nhập khác nhau (như xDSL, WLAN,
3G).

Trong môi trường kinh doanh biến động hôm nay, các loại nhà khai thác khác nhau sẽ có các
cách tiếp cận khác nhau. Tuy nhiên, rõ ràng rằng hội tụ sẽ có một vai trò quan trọng với mọi loại
nhà khai thác và mọi hướng tiếp cận khác nhau.

Nhà khai thác phải phản ứng nhanh nhạy với thị trường và thích nghi nhanh với môi trường kinh
doanh cũng như có các chương trình marketing để tạo đà cho tăng trưởng và giảm chí phí. Một
môi trường dịch vụ cho phép triển khai các gói dịch vụ tích hợp nhanh chóng là một điều không
thể thiếu để đi đến thành công.

Hình 1- Kiến trúc mạng hội tụ

Xu thế sử dụng công nghệ IP trong mọi lĩnh vực của viễn thông đã tương đối rõ ràng. Một mạng
IP chung cung cấp các tính năng chung và do đó giảm chi phí kế hoạch và vận hành. Khả năng
cắt giảm chi phí cho nhà khai thác cũng là một trong những động lực thúc đẩy việc hội tụ mạng.
Ngoài ra, khi cấu trúc nền tảng mạng đã được chuẩn hoá, các dịch vụ mới dành riêng cho một
phân đoạn thị trường nào đó sẽ được phát triển và triển khai dễ dàng và hiệu quả hơn.

Tình hình chuẩn hoá và thương mại hoá
Hiện có 3 tổ chức đang hoạt động tích cực trong việc xây dựng một kiến trúc mạng IP thích hợp

cho việc hội tụ cố định - di động là 3GPP, 3GPP2 và ETSI-TISPAN. Tổ chức 3GPP là liên minh
được thành lập năm 1998 nhằm xây dựng một tiêu chuẩn quốc tế cho mạng không dây 3G. Tiêu
chuẩn của 3GPP bao gồm chuẩn GSM (GPRS và EDGE) và 3G. Tổ chức 3GPP2 cũng là một
hiệp hội quốc tế xây dựng chuẩn mạng không dây 3G, tập trung vào công nghệ CDMA. TISPAN
(The Telecoms & Internet converged Services & Protocols for Advanced Networks) là nhóm tiêu
chuẩn của ETSI, tập trung vào phần hội tụ mạng cố định và Internet.

Kiến trúc mạng IP cần thiết cho hội tụ cố định – di động đều dựa trên kiến trúc IMS của 3GPP.
Vị trí của IMS trong kiến trúc NGN của ETSI (tổng quan hơn kiến trúc mạng của 3GPP) được
thể hiện trong [4]. Về cơ bản, kiến trúc mạng NGN cũng gồm các lớp tương tự như kiến trúc
mạng NGN của ITU-T hay MSF (Multiservice Forum). Trong kiến trúc này, phân hệ đa phương
tiện IP (IMS – IP Multimedia Subsystem) nằm giữa và liên kết các lớp truyền tải (mạng truy nhập
thông qua phân hệ điều khiển tài nguyên và mạng lõi) và lớp dịch vụ, tương ứng với lớp Báo hiệu
IP trong Hình 2.

Được đề xuất bởi tổ chức 3GPP như một lớp điều khiển và tích hợp dịch vụ đa phương tiện cho
mạng di động dựa trên công nghệ GSM, IMS đã được các tổ chức khác như 3GPP2, ETSI, và cả
ITU-T ứng dụng vào kiến trúc mạng thế hệ sau của mình. Nói một cách ngắn ngọn thì IMS là
một kiến trúc báo hiệu mở, cho phép hỗ trợ các loại dịch vụ IP trên nền mạng chuyển mạch gói
cũng như chuyển mạch kênh với công nghệ truy nhập hữu tuyến cũng như vô tuyến.

Phương án phát triển mạng cố định
Để bảo toàn nguồn vốn và phục vụ các thuê bao hiện có một cách liên tục, các nhà khai thác
mạng không thể ngay lập tức bỏ mạng cũ và xây dựng mạng mới. Quá trình chuyển đổi công
nghệ cần thực dần hiện từng bước. Mỗi nhà khai thác có phương pháp, lộ trình chuyển đổi riêng
theo hoàn cảnh và đặc tính riêng của họ. Tuy vậy, các kịch bản chuyển đổi lên NGN đều dựa vào

Hình 2 - Kiến trúc mạng NGN (nguồn ETSI 2005)

việc phân tách các chức năng trong mạng: truyền tải, điều khiển, dịch vụ, và quản lý. Việc triển

khai các giải pháp mạng NGN được thực hiện thông qua một hay nhiều bước tuỳ thuộc vào mức
độ mở rộng của từng giải pháp.

Giai đoạn 1: Phỏng tạo PSTN/ISDN
Kịch bản chuyển đổi từ PSTN/ISDN sang PBN (Packet Based Network) được sử dụng nhiều nhất
đó là mạng PSTN/ISDN PBN cùng tồn tại trong giai đoạn chuyển giao. Giải pháp này được thực
hiện thông qua 2 bước.

Bước 1
Tại bước này một vài tổng đài nội hạt LE được thay thế bằng các AG. Các chức năng của LE sẽ
được cung cấp bởi AG và CS (Circuit Switching). Các thiết bị truy nhập khác như: thiết bị truy
nhập của khách hàng (UAM – User Access Mode), các thiết bị truy nhập từ xa của khách hàng
(RUAM – Remote UAM) và các tổng đài nội bộ (PABX) kết nối với các tổng đài LE đã bị thay
thế sẽ kết nối trực tiếp với AG. Trong bước này cũng có thể triển khai các AG bổ sung để cung
cấp dịch vụ cho các thuê bao mới. Các TG – Trungking Gateway và SG được triển khai để phối
hợp kết nối giữa PBN và mạng PSTN/ISDN của các nhà cung cấp dịch vụ khác. Tất cả các AG
và TG được điều khiển bởi CS.

Bước 2
Trong bước này, tất cả các tổng đài nội hạt LE còn lại sẽ được thay thế bằng các AG và các tổng
đài chuyển tiếp (TE) sẽ được loại bỏ, các chức năng của TE sẽ được thực hiện tại CS. Các TG và
SG được triển khai để phối hợp kết nối giữa PBN và mạng PSTN/ISDN của các nhà cung cấp
dịch vụ khác. Tất cả các AG và TG được điều khiển bởi CS.

Giai đoạn 2: Phỏng tạo và mô phỏng PSTN/ISDN
Giai đoạn này sử dụng đồng thời emulation và simulation PSTN/ISDN (xem phần tiếp theo).
Điều này cho phép nhà khai thác triển khai đồng thời mạng mới dựa trên NGN R1 cho các dịch
vụ mới và mạng cũ sử dụng phỏng tạo dựa trên CS (CS-based emulation). Khi đó cần có sự phối
hợp hoạt động giữ mạng dựa trên chuyển mạch kênh và mạng dựa trên NGN R1. Giao thức SIP
là một giải pháp để thực hiện việc phối hợp hoạt động này.

Giai đoạn 3: Mô phỏng PSTN/ISDN
Trong giai đoạn này mạng được chuyển đổi lên kiến trúc mạng lõi NGN R1. Các thuê bao sẽ sử
dụng trực tiếp các thiết bị đầu cuối NGN hoặc các thiết bị đầu cuối truyền thống kết nối thông
qua NGN-AG để kết nối với mạng. Cấu trúc mạng theo NGN R1 cho phép mạng mới có thể cung
cấp, bên cạnh các dịch vụ tương tự như các dịch vụ được cung cấp bởi mạng PSTN/ISDN, các
dịch vụ NGN khác cho các đầu cuối NGN. Các TG và SG được triển khai để phối hợp kết nối
giữa mạng NGN với mạng PSTN/ISDN của các nhà cung cấp dịch vụ khác.

Giai đoạn 4: Mạng NGN
Trong giai đoạn cuối cùng này, các khối softswitch trong mạng phỏng tạo hay mô phỏng
PSTN/ISDN còn lại sẽ được bổ sung các tính năng của các CSCF (Call Session Control
Function). Cơ sở dữ liệu người dùng được tập trung tại các nút HSS (Home Subscriber Server).
Chức năng SLF (Subscription Locator Function) cũng được triển khai để giúp cho việc xác định
thông tin thuê bao. Chức năng NASS (Network Attachment Subsystem) cũng cần đuợc bổ sung
để có thể quản lý thuê bao xDSL kết nối vào mạng. Khả năng liên vận giữa mạng di động và cố
định được đảm bảo ở mức tối đa. Lộ trình hội tụ bên phần mạng cố định đã hoàn tất.

Phương án phát triển mạng di động

Giai đoạn 1: Gói hoá mạng di động
Mạng di động hiện tại của VNPT gồm phần mạng lõi chuyển mạch kênh (cho dịch vụ thoại) và
phần lõi chuyển mạch gói (cho dịch vụ truyền số liệu). Bước đầu tiên trong lộ trình phát triển
mạng là tích hợp lưu lượng thoại và lưu lượng truyền số liệu vào mạng lõi IP có hỗ trợ QoS. Các
bước cần thực hiện là:

1. Xây dựng mạng lõi IP có hỗ trợ chất lượng dịch vụ.

2. Tách MSC (Mobile Switching Centre) thành MSC server và MGW.

Giai đoạn này chưa đem lại sự thay đổi nào trong dịch vụ thuê bao. Tuy nhiên, việc tích hợp lưu
lượng vào một mạng lõi IP sẽ giúp giảm chi phí vận hành mạng một cách đáng kể, hỗ trợ việc
giảm cước phí dịch vụ thoại, tăng tính cạnh tranh của VNPT trong lĩnh vực thông tin di động.

Giai đoạn 2: Bổ sung chức năng điều khiển phiên
Việc chuyển đổi được tiếp tục với việc bổ sung thêm chức năng CSCF vào lớp điều khiển mạng
thông qua các bước sau:

1. Chuyển đổi chức năng của MSC server thành MGCF (Media Gateway Control Function) (chỉ
có nhiệm vụ chuyển đổi báo hiệu SS7/IP thành báo hiệu SIP, và điều khiển các media gateway
trong mạng).

2. Bổ sung CSCF vào lớp điều khiển.

3. Bổ sung chức năng chuyển đổi giữa báo hiệu IN với báo hiệu của IMS (IM SSF), cho phép
giao tiếp giữa CSCF với dịch vụ IN hiện có.

4. Nâng cấp khối HLR thành HSS.

5. Nâng cấp thiết bị đầu cuối di động để hỗ trợ IMS (hỗ trợ SIP, VoIP).

6. Nếu cần thiết, nâng cấp mạng truy nhập vô tuyến lên 3/4G.

Có thể thấy là trong giai đoạn này, lưu lượng thoại và lưu lượng số liệu vẫn được chuyển tải trên
2 mạng riêng (mặc dù vẫn trong cùng một mạng chuyển tải IP chung).

Về dịch vụ, có thể tập trung triển khai các dịch vụ IMS phi thời gian thực. Ngoài ra, nếu mạng
truy nhập 3G được triển khai thì các dịch vụ video streaming và online game có thể được cung
cấp.

Giai đoạn 3: Hoàn thiện lớp điều khiển IMS
Chuyển đổi mạng của giai đoạn 2 thành mạng tuân thủ IMS (3GPP Release 7) theo các bước sau:

1. MGW không kết nối trực tiếp với RNC mà kết nối qua mạng GPRS.

2. Các chức năng cần thiết khác như PEF (tại GGSN) hay PDF cũng cần được bổ sung (tại P-
CSCF).

3. Nâng cấp thiết bị di động đầu cuối để hỗ trợ IP QoS.

Tại thời điểm này, mạng di động và mạng cố định có thể hoạt động liên vận hoàn toàn và hỗ trợ
di động giữa hai mạng.

Cấu hình mạng hội tụ
Cấu hình mạng có thể chỉ gồm 1 hoặc 2 phần điều khiển IMS trong toàn bộ mạng. Thay vì mỗi
công ty vùng sở hữu một phần IMS thì có thể cung cấp 1 hệ thống IMS cho phần mạng cố định
và một hệ thống khác cho mạng di động như ở Hình 3.

Hình 3. Cấu hình mạng hội tụ với hai vùng IMS
(truy nhập cố định và truy nhập di động)

Kết luận

Hội tụ mạng là một xu hướng quan trọng đối với một nhà khai thác mạng cố định và di động. Để
làm được điều này, chúng tôi đề xuất việc phát triển mạng cố định và mạng di động một cách
đồng thời. Mục tiêu cuối cùng là hai mạng có thể hoạt động liên thông cả về truyền tải cũng như
dịch vụ dựa trên kiến trúc chuẩn IMS.

Tài liệu tham khảo

[1] DSL Forum, News Release, September 2005.
[2] NGUYỄN VIỆT ANH, Nghiên cứu, đề xuất định hướng phát triển các dịch vụ mới trên mạng
NGN của TCT đến năm 2010, Viện KHKT Bưu điện 2004.
[3] Tổ công tác NGN cố định, Xây dựng nguyên tắc triển khai mạng NGN cố định giai đoạn
2006-2010, VNPT 2005.
[4] Tổ công tác NGN di động, "Xây dựng nguyên tắc triển khai mạng NGN di động giai đoạn
2006-2010," VNPT 2005.