Mạng hội tụ băng rộng và khả năng phát triển tại Việt Nam

Sự xuất hiện của các ứng dụng đa phương tiện với các yêu cầu về băng thông và chất lượng dịch vụ cao đã mở ra một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực công nghệ viễn thông. Cùng lúc đó, sự phát triển nhanh chóng của các mạng vô tuyến và cố định bao gồm các mạng di động tế bào thế hệ thứ ba (UMTS và CDMA2000), ADSL, Wi-Fi, WiMax, các mạng DVB vệ tinh và mặt đất đã làm nảy sinh các ý tưởng nghiên cứu về khả năng tích hợp cũng như hội tụ các mạng này. Sự hội tụ giữa các mạng di động và cố định sẽ cung cấp các mô hình kinh doanh mới cho các hệ thống viễn thông cũng như tạo ra các ứng dụng mới.

1. Giới thiệu về BcN

Mạng hội tụ băng rộng (hay còn gọi là BcN – Broadband convergence Network) ra đời nhằm đáp ứng được các yêu cầu của cả khách hàng và nhà cung cấp. Mạng này phải có khả năng phối hợp hoạt động được các mạng khác nhau để hợp nhất lại thành một mạng duy nhất. Hơn nữa, BcN phải có khả năng quản lý được chất lượng dịch vụ trên suốt toàn mạng (end-to-end). Về mặt giá thành, mạng phải có độ tin cậy và hiệu quả cao, giá thành phù hợp.

Mạng BcN là mạng IP dựa trên GMPLS/MPLS có khả năng đáp ứng được tất cả các loại hình dịch vụ với chất lượng dịch vụ bảo đảm. Việc quản lý mạng cũng được thực hiện thông qua các cơ chế SLA, quản lý luồng, lỗi theo mô hình FCAPS. Mạng dựa trên IPv6 với mức độ bảo mật cao thông qua các cơ chế cấp phép/xác thực, IPSec, SSH, mã hoá (cryptography) và không gian địa chỉ vô hạn. BcN cũng hỗ trợ các dịch vụ mới để tăng lợi nhuận của nhà cung cấp.

Khái niệm về BcN

Khái niệm BcN ban đầu được Hàn Quốc đề xướng. Đầu tiên, Hàn Quốc xây dựng mạng NGN của họ theo hướng hội tụ với tên gọi là NGcN (Next Generation convergence Network - mạng hội tụ thế hệ sau). Để thực hiện mục tiêu này, Hàn quốc đã vạch ra các giai đoạn phát triển mạng viễn thông của họ với các tiêu chí cụ thể. Sau đó, để phân biệt với NGN - một khái niệm rất chung chung, không có mục tiêu cụ thể, Hàn Quốc đã đưa ra khái niệm BcN và xác định các yêu cầu cụ thể cho mạng viễn thông của mình. Bộ thông tin và truyền thông Hàn Quốc đã định nghĩa BcN là:

- Mạng thế hệ sau băng rộng, hội tụ các mạng cố định và di động, hợp nhất viễn thông và truyền thông quảng bá.

- Mạng Internet thế hệ sau phân phối thông tin dựa trên cơ sở chuyển mạch gói IP với sự đảm bảo về chất lượng dịch vụ, có tốc độ rất cao mà không xảy ra các sự cố của mạng Internet tốc độ cao hiện tại đang gặp phải như việc dừng hay ngắt khi truyền dẫn dữ liệu.

- Cơ sở hạ tầng cho phép truy nhập các dịch vụ viễn thông, truyền thông quảng bá và Internet từ nhiều loại thiết bị khác nhau.

- Bao gồm các chức năng của mạng Internet thế hệ sau (NGI) và mạng thế hệ sau (ITU-T NGN).

Sau khi đưa ra khái niệm BcN, Hàn Quốc đã không sử dụng khái niệm NGN nữa. Có thể nói BcN là mạng NGN với những yêu cầu và tiêu chí cụ thể hơn. Nó định rõ mạng này được xây dựng để hợp nhất các mạng cố định - di động, viễn thông-quảng bá, cung cấp các dịch vụ băng rộng tốc độ cao trên cơ sở IPv6.

2. Các công nghệ truy nhập trong mạng BcN

Công nghệ truy nhập được phân thành 2 loại là: truy nhập hữu tuyến và truy nhập vô tuyến. Truy nhập vô tuyến bao gồm cả truy nhập không dây (cũng thường được gọi là vô tuyến) như các công nghệ Bluetooth, IEEE 802.11 và mạng di động “tế bào” như mạng GSM, 3G, 4G. Truy nhập hữu tuyến bao gồm các mạng dựa trên cáp đồng (xDSL), cáp quang (FTTH, FTTC,…) hay cáp đồng trục (DOCSIS).

Trong kiến trúc BcN, mạng Wi-Fi và các mạng doanh nghiệp, khu dân cư dựa trên truy nhập IP (DSL, FTTH, cáp) sẽ kết nối vào mạng lõi IP/MPLS thông qua phần tử ở biên (IP Gateway), các mạng PSTN và 2G/3G sẽ kết nối vào lõi này thông qua các media gateway với báo hiệu SS7 sẽ được kết nối tới Signalling Gateway.

Để cung cấp được các dịch vụ băng rộng trong BcN đến khách hàng thì yếu tố cần thiết là phát triển mạng truy nhập băng rộng. Các công nghệ truy nhập trong mạng BcN bao gồm:

- Truy nhập hữu tuyến băng rộng: gồm các công nghệ xDSL, cáp, FTTH/PON (FTTx/PON). Khi mạng BcN hoàn chỉnh, FTTH sẽ là công nghệ truy nhập hữu tuyến chủ yếu.

- Truy nhập di động tốc độ cao: GSM/GPRS & EDGE, CDMA 1x EVDO & 1x EVDV, UMTS/W-CDMA (họ các WAN vô tuyến).

- Các công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng khác: Wi-Fi (họ LAN vô tuyến 802.11), WiMax (họ MAN vô tuyến 802.16) và 802.20, UWB “WiMedia” (họ PAN vô tuyến 802.15).

3. Ảnh hưởng của quá trình tiêu chuẩn hoá và sự phát triển IMS đến BcN

Các tiêu chuẩn NGN hiện tại không đủ cho việc thực thi trong môi trường hội tụ dịch vụ băng rộng. Điều khiển cuộc gọi đã được định nghĩa rõ ràng, tuy nhiên việc điều khiển nội dung, dữ liệu (streaming) và quảng bá còn ít được đề cập đến trong các chuẩn NGN hiện tại. Ngoài ra, các thủ tục kiểm tra tính phối hợp hoạt động giữa các nền tảng (platform) dịch vụ khác nhau phục vụ cho dịch vụ hội tụ chưa có. Mạng viễn thông vẫn đang tiếp tục phát triển theo xu hướng hội tụ, do vậy các chuẩn cho mạng BcN vẫn còn đang được tiếp tục xây dựng và hoàn thiện.

Mục tiêu của mạng hội tụ là cho phép phát triển nhanh chóng các dịch vụ mới có thể truy nhập được từ nhiều loại thiết bị qua các mạng truy nhập khác nhau. Vấn đề chính để đạt được mức phối hợp hoạt động này là phải phát triển được tập hợp các chuẩn cho phần truy nhập và phân phát dịch vụ. Một thành phần quan trọng trong mạng hội tụ để thực hiện được việc liên kết giữa thiết bị và dịch vụ đó là IMS – cho phép một thiết bị bất kỳ được kết nối tới bất kỳ một dịch vụ nào. Để có được sự kết nối như vậy cần phải có một quá trình nghiên cứu và phát triển. Trong vài năm gần đây, các tổ chức như 3GPP và ETSI đã lần lượt đưa ra các phiên bản tiêu chuẩn. Mỗi phiên bản đều hứa hẹn cho phép các tính năng ưu việt hơn so với phiên bản trước của nó.

IMS là một kiến trúc chuẩn, mở nhằm mục đích chuyển tiếp các dịch vụ đa phương tiện qua các mạng di động và IP, sử dụng cùng một loại giao thức chuẩn cho cả các dịch vụ di động cũng như IP cố định. Dựa trên SIP, IMS định nghĩa các giao diện mặt bằng điều khiển chuẩn để tạo ra các ứng dụng mới.

IMS ban đầu được 3GPP định nghĩa và phiên bản đầu tiên được thiết kế riêng cho mạng di động nhằm tìm cách triển khai các ứng dụng IP trên mạng di động 3G. Tuy nhiên, việc giới hạn này là không cần thiết và các phiên bản kế tiếp của IMS đã được định nghĩa độc lập với phần truy nhập. Bước tiến này đã thúc đẩy sự phối hợp hoạt động giữa các thiết bị truy nhập khác nhau và do vậy đã kích thích sự hội tụ về mạng di động và cố định. Hiện nay, các kiểu truy nhập có thể hoạt động với lõi IMS là DSL, WLAN, GPRS hay bất kỳ một công nghệ mới nào chẳng hạn như WiMAX.

Hiện nay, IMS là sự lựa chọn tối ưu cho việc phân phát dịch vụ hội tụ và đa phương tiện, cũng như cho phép cung cấp các dịch vụ IP trên cả mạng di động và cố định. Trong các khảo sát gần đây về ngành công nghiệp viễn thông đều cho thấy mối quan tâm đặc biệt đến IMS. IMS được dự đoán sẽ thương mại hoá dần dần từ năm 2006-2008.

Ưu điểm của IMS là khả năng hỗ trợ đa dịch vụ và các kiểu truy nhập khác nhau. Thiết kế của IMS cho phép phối hợp hoạt động giữa các dịch vụ và ứng dụng IP cũng như phối hợp động giữa các thuê bao. IMS đặc biệt tối ưu hoá cho các ứng dụng SIP và đa phương tiện. Ngoài ra, IMS cho phép phát triển nhanh chóng và linh hoạt các dịch vụ mới, cùng với khả năng hội tụ cố định với di động, IMS cho phép giảm đáng kể chi phí đầu tư.

IMS hỗ trợ nhiều công nghệ truy nhập khác nhau. Mặc dù IMS 3GPP phiên bản 5 được thiết kế đặc biệt cho chuyển mạch gói UMTS, nó vẫn có thể dùng cho các loại công nghệ truy nhập khác như GPRS. Việc bổ sung sự hỗ trợ của mạng WLAN được đưa ra trong 3GPP phiên bản 6. Kiến trúc IMS cũng được sử dụng để hỗ trợ các truy nhập cố định như xDSL. Với khả năng này, nhiều dịch vụ mới và các mảng kinh doanh mới có thể được thực hiện, đem lại các dịch vụ thông qua các phương thức truy nhập và mạng khác nhau (như mạng cố định - di động, di động - mạng doanh nghiệp).

4. Sự phát triển BcN tại Hàn Quốc

Nhằm mục tiêu đưa Hàn Quốc trở thành quốc gia có thu nhập GDP trên một đầu người đạt 20.000 USD, Bộ Thông tin và Truyền thông Hàn quốc đã đề ra chiến lược công nghệ thông tin IT 839. Để thực hiện nhiệm vụ này, Hàn Quốc đưa ra việc xây dựng 3 cơ sở hạ tầng, đó là: mạng BcN (Broadband convergence Network), mạng U-Sensor và Internet dựa trên cơ sở giao thức IPv6. Tuy mạng băng rộng đã được triển khai ở Hàn Quốc từ năm 1995 nhưng do sự hội tụ của viễn thông, quảng bá và Internet cũng như đặt nền móng cho sự phát triển cơ cấu mới của công nghệ IT, việc xây dựng mạng BcN là cần thiết. Hàn Quốc hy vọng với việc xây dựng mạng BcN thì vào năm 2010, mạng này sẽ cung cấp được các dịch vụ chất lượng cao với tốc độ 50-100 Mbps cho 20 triệu thuê bao cố định và di động. Ngoài việc hỗ trợ QoS, mạng BcN còn phải đảm bảo tính an toàn dựa trên IPv6 cũng như có tính năng mở đối với các dịch vụ hội tụ mới.

Với mạng BcN, Hàn Quốc dự tính sẽ thu hút một lượng đầu tư là 67 nghìn tỷ Won và tạo ra 111 nghìn tỷ Won cho các sản phẩm viễn thông và quảng bá. Mạng BcN cũng sẽ cung cấp các dịch vụ công nghệ cao như e-learning, e-health, home network và các dịch vụ VoD thông qua các thiết bị đầu cuối hội tụ không liên quan đến thời gian và địa điểm sử dụng.

Để nâng cấp mạng truyền dẫn, chính phủ Hàn Quốc tiến hành nâng cấp hệ thống bảo đảm chất lượng và đánh giá QoS. Họ cũng tiến hành xây dựng hệ thống quản lý bảo an hợp nhất. Các kế hoạch này được thực hiện cùng với việc chuyển tất cả các chuẩn địa chỉ Internet cho toàn mạng viễn thông sang IPv6 vào năm 2010. Chính phủ cũng xúc tiến việc thực hiện mạng viễn thông mở cho phép phục vụ không hạn chế qua các mạng khác nhau. Để cải thiện mạng truy nhập, chính phủ Hàn Quốc vạch kế hoạch triển khai mạng thuê bao cố định FTTH cho phép truyền tốc độ 50-100 Mbps để truy nhập Internet băng rộng đồng thời cũng phát triển truy nhập vô tuyến băng rộng như WLAN, Internet di động (portable Internet), di động 4G,… Việc xây dựng mạng hội tụ viễn thông-quảng bá như CATV số, DMB,… cũng được thực hiện song song. Để có được môi trường truy nhập ở khắp mọi nơi, Hàn Quốc đã thử nghiệm rộng rãi dịch vụ trong nhà (home network) với sự trợ giúp về tài chính của chính phủ. Cùng với việc lập kế hoạch phát triển mạng BcN, mạng thử nghiệm tiên tiến cũng được tiến hành xây dựng. Mạng thử nghiệm này được thiết kế cho các nghiên cứu liên kết quốc tế, cho việc áp dụng thử nghiệm cũng như phát triển công nghệ và dịch vụ của BcN.

Mục tiêu của dự án BcN là xây dựng một cơ sở hạ tầng thông tin hiện đại, tạo nên một môi trường cho phép sử dụng các dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao và làm tiền đề cơ bản cho sự phát triển nền công nghiệp IT.

Kế hoạch phát triển BcN của Hàn Quốc

Chính phủ Hàn quốc đề ra các giai đoạn xây dựng và phát triển BcN như sau:

- Giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng (2004-2005):

+ Xây dựng mạng thoại và dữ liệu dựa trên IP cho các mạng hữu tuyến và vô tuyến.

+ Cung cấp các dịch vụ phối hợp hoạt động cố định-di động dựa trên IP và thực thi FTTH.

+ Triển khai DMB một chiều và áp dụng IPv6 cho mạng trong nhà.

- Giai đoạn phát triển (2006-2007):

+ Hợp nhất các mạng cố định-di động thành mạng IP và bước đầu hợp nhất đối với mạng quảng bá.

+ Triển khai IPv6 trong mạng chuyển tải và mở rộng FTTH.

+ Triển khai DMB hai chiều và cung cấp các dịch vụ.

+ Triển khai mạng u-sensor (USN).

- Giai đoạn hoàn thành (2008-2010):

+ Hợp nhất các mạng cố định, di động và quảng bá thành mạng duy nhất dựa trên IP.

+ Xây dựng mạng chuyển tải hợp nhất dựa trên cơ sở IP.

+ Hoàn thiện cơ sở hạ tầng cho các dịch vụ bảo đảm chất lượng cùng với sự hỗ trợ của các công nghệ FTTH, HPi, 4G,…

+ Xây dựng hoàn thiện mạng USN và triển khai các thiết bị đầu cuối tích hợp thông minh.

Mạng BcN thử nghiệm của KT

Trong công cuộc xây dựng và phát triển mạng BcN ở Hàn Quốc, KT - nhà cung cấp viễn thông lớn nhất Hàn quốc, là một thành viên có vai trò rất quan trọng. KT đã lập kế hoạch để xây dựng mạng BcN thử nghiệm ở Seoul, Gyeonggi-do, Daejeon và Daegu nhằm cung cấp các dịch vụ thế hệ sau hợp nhất viễn thông, quảng bá cũng như Internet cho khoảng 600 thuê bao và đã có trên 2.500 lượt người sử dụng dịch vụ trong năm 2005.

KT đã đầu tư xây dựng mạng thế hệ sau bằng việc xây dựng 2 nút mới cho mạng IPv6 ở Seoul (2 khu vực), Daejeon và Daegu. KT cũng đã tiến hành giới thiệu 30 kiểu dịch vụ đa phương tiện và các thiết bị/công nghệ thông tin thế hệ sau trên cơ sở BcN theo 5 nhóm là: Learning+, Communication UP, Fun & Fun, WellBeingLife và BcN Infra. Người tham dự buổi trình diễn này có thể sử dụng thử các ứng dụng đa phương tiện như điện thoại thấy hình chất lượng cao, các bài giảng trực tuyến dựa trên nền IPv6, điện thoại thấy hình tích hợp cố định/di động, các giải pháp QoS, dịch vụ FTTH và các báo cáo thời tiết sống động. Buổi trình diễn này cũng giới thiệu các hệ thống chuyển mạch, TGW, SGW và AGW dùng cho mạng BcN. Ngoài ra KT cũng đã phát triển các SoftSwitch và WDM-PON cần thiết cho BcN. Cấu trúc mạng BcN thử nghiệm của KT như hình 2.

5. Khả năng phát triển BcN tại Việt Nam

BcN thực chất là NGN với những tiêu chí và yêu cầu cụ thể. Hơn nữa, BcN nhấn mạnh đến việc cung cấp dịch vụ băng rộng dựa trên một cơ sở hạ tầng viễn thông thống nhất cho cả cố định và di động. Hiện nay, trên thế giới thì Hàn Quốc và Nhật Bản là những nước đi đầu trong việc nghiên cứu và triển khai mạng BcN cho mạng viễn thông của họ. Ở Việt Nam, các mạng di động cũng có những bước tiến nhảy vọt với 6 nhà cung cấp, số lượng thuê bao di động cũng như nhu cầu sử dụng các dịch vụ giải trí giá trị gia tăng ngày một tăng nhanh. Đồng thời, mạng NGN cũng đã được triển khai với nhiều dịch vụ mới. Mạng truy nhập băng rộng sử dụng công nghệ xDSL đã được triển khai trên khắp cả nước cho phép khách hàng có thể truy nhập Internet với tốc độ cao hơn, qua đó cho phép cung cấp thêm các loại dịch vụ băng rộng tới người sử dụng.

Việc xây dựng mạng BcN ở Việt Nam nên được xem xét nhằm cung cấp một hạ tầng cơ sở thông tin chất lượng cao với nhiều loại hình dịch vụ tiên tiến, tạo điều kiện cho việc phát triển nền công nghiệp IT cũng như sự phát triển kinh tế của đất nước. Tuy quá trình phát triển mạng theo hướng NGN cần phải thực hiện từng bước phù hợp với điều kiện của Việt nam và sự phát triển của công nghệ, nhưng rõ ràng hội tụ băng rộng sẽ là định hướng chủ đạo cho sự phát triển mạng viễn thông.

Để triển khai mạng BcN, cần thực hiện các nhiệm vụ cơ bản như sau:

- Xây dựng mạng BcN thử nghiệm với các dịch vụ hội tụ mới như dịch vụ video đa phương tiện, dịch vụ hội tụ cố định/di động, Internet vô tuyến và các dịch vụ trong nhà.

- Thay thế các tổng đài toll trên mạng PSTN, sau đó sẽ là thay thế các tổng đài nội hạt sang các gateway thế hệ sau.

- Nâng cấp mạng chuyển tải đảm bảo chất lượng QoS cao. Xây dựng hệ thống bảo an thống nhất. Chuyển từ IPv4 sang IPv6.

- Nâng cấp mạng truy nhập: phát triển mạng thuê bao hữu tuyến FTTH, FTTC kết hợp với VDLS, phát triển mạng truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, HPI, 3G, 4G.

- Xây dựng mô hình mạng mở để đáp ứng được các loại hình dịch vụ.

- Đưa trí tuệ vào mạng biên: các dịch vụ giá trị gia tăng dựa trên quản lý và điều khiển hồ sơ khách hàng cần được thiết lập tại nút dịch vụ biên. Việc xác thực kết nối và cấp phát tài nguyên, lọc dịch vụ, cung cấp VoD đều được thực hiện ở nút biên.

- Hội tụ thoại-dữ liệu dựa trên IP cho cả mạng cố định và di động.

- Hội tụ cố định-di động thành mạng IP duy nhất dựa trên kiến trúc IMS.

- Hội tụ viễn thông-quảng bá qua CATV số, DMB.

Để mở rộng phạm vi và khả năng cung cấp dịch vụ băng rộng, cần phải chú ý xây dựng và phát triển mạng truy nhập băng rộng hữu tuyến FTTH đến nhà thuê bao kết hợp với việc phát triển các công nghệ vô tuyến băng rộng tốc độ cao (Wi-Fi, WiMax, di động 4G). Ngoài ra, các công ty viễn thông cũng cần phải có chính sách hỗ trợ và phát triển mạng home network cho các hộ gia đình.

6. Kết luận

Công nghệ IP và Internet cùng với sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ vô tuyến tốc độ cao đã cho phép cung cấp dịch vụ một cách liên tục trong cả truy nhập cố định cũng như vô tuyến trên một thiết bị đầu cuối của khách hàng. Hội tụ mạng, dịch vụ và thiết bị đầu cuối là một xu thế tất yếu của nền công nghiệp viễn thông nhằm đáp ứng được nhu cầu của khách hàng cũng như nhà cung cấp dịch vụ. Quá trình hội tụ này nhằm mục tiêu cung cấp các dịch vụ mới cho người sử dụng và do vậy làm tăng doanh thu của nhà khai thác, mặt khác lại làm giảm chi phí vận hành, khai thác mạng.

Trong trào lưu phát triển viễn thông chung trên thế giới, việc nghiên cứu BcN là cần thiết để có thể định hướng, lập kế hoạch phát triển và triển khai ứng dụng các công nghệ mới vào mạng viễn thông Việt Nam. Việc triển khai BcN cần phải thực hiện theo nhiều giai đoạn và phụ thuộc vào quá trình phát triển của công nghệ và các tiêu chuẩn cần thiết quá trình hoàn thiện của IMS, một phần tử rất quan trọng trong cấu trúc mạng hội tụ băng rộng.

(Theo Nguyễn La Giang, Tạp chí BCVT)

Tài liệu tham khảo

[1]. IT 839 strategy: the road to $20,000 GDP/capita, MIC Republic of Korea, 2004.

[2]. 2004 Broadband IT Korea Infomatization white paper, National Computerzation Agency.

[3]. Chul Soo Kim, Injie University, BcN Reference Model in 2nd stage, April 26, 2005.

[4]. Chong Hoon Park, Hanaro Telecom – Rep. of Korea, Role of Telco in Convergence Era, Asia-Pacific Telecommunity (APT), 28 July 2005.

[5]. Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking (TISPAN); NGN Functional Architecture Release 1, ETSI ES 282 001 V1.1.1 (2005-08).

[6]. C. Severn, D.Kataria, Agere Systems, D. Logothetis – Ericsson, Fixed Mobile Convergence: Network Architecture, Services, Terminals and Traffic Management, PIMRC – Berlin, September 14, 2005.