Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh mạng di động 4G đã được triển khai rộng rãi tại Việt Nam, việc nâng cao chất lượng dịch vụ thoại và đa dạng hóa các dịch vụ viễn thông trở thành yêu cầu cấp thiết đối với các nhà mạng. Theo báo cáo của ngành, dịch vụ VoLTE đã được triển khai trên hơn 100 mạng tại 55 quốc gia với dự kiến khoảng 2,3 tỷ thuê bao vào năm 2021, trong khi dịch vụ VoWiFi cũng đã có mặt trên 40 mạng của 25 quốc gia. Tại Việt Nam, các nhà mạng như Viettel và Mobifone đã bắt đầu nghiên cứu và triển khai các dịch vụ này riêng lẻ, tuy nhiên chưa có nhà mạng nào triển khai đồng thời cả hai dịch vụ trên cùng một nền tảng hội tụ.

Luận văn tập trung nghiên cứu xây dựng dịch vụ VoLTE và VoWiFi trên nền tảng IMS (IP Multimedia Subsystem) cho mạng VNPT, nhằm mục tiêu nâng cao chất lượng cuộc gọi thoại và mở rộng dịch vụ cạnh tranh. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi mạng VNPT tại Việt Nam, dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế của GSMA và 3GPP, với thời gian nghiên cứu đến năm 2020. Việc triển khai thành công dịch vụ VoLTE và VoWiFi trên nền tảng IMS không chỉ giúp VNPT nâng cao trải nghiệm người dùng mà còn tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường viễn thông trong nước. Các chỉ số quan trọng được kỳ vọng cải thiện bao gồm chất lượng cuộc gọi (QoS), tỷ lệ thành công cuộc gọi (Call Setup Success Rate) và mức độ hài lòng của khách hàng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: kiến trúc IMS và các giao thức báo hiệu SIP, Diameter. IMS là kiến trúc mạng lõi cho phép hội tụ các dịch vụ thoại và dữ liệu trên nền IP, hỗ trợ đa truy cập và đa dịch vụ. Các khái niệm chính bao gồm:

  • Kiến trúc IMS: Bao gồm các chức năng điều khiển phiên như P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, cùng các nút mạng hỗ trợ như HSS, MGCF, BGCF, và các giao diện điểm tham chiếu như Gm, Mw, Cx, Dx.
  • Giao thức SIP (Session Initiation Protocol): Giao thức khởi tạo và điều khiển phiên đa phương tiện, chịu trách nhiệm thiết lập, duy trì và kết thúc các cuộc gọi VoLTE/VoWiFi.
  • Giao thức Diameter: Được sử dụng cho xác thực, ủy quyền và tính cước trong IMS, đặc biệt qua các giao diện Cx, Dx, Sh.
  • Các khái niệm về định danh và đăng ký IMS: Định danh người dùng công cộng (IMPU), định danh cá nhân (IMPI), đăng ký IMS với xác thực IMS-AKA.

Ngoài ra, luận văn áp dụng mô hình chuẩn GSMA PRD IR và các tiêu chuẩn 3GPP TS 23.228, TS 24.229 để đảm bảo tính tương thích và chuẩn hóa trong triển khai dịch vụ.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống dựa trên dữ liệu thực tế từ mạng VNPT, kết hợp với mô phỏng và thử nghiệm trên nền tảng IMS của Ericsson. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ hạ tầng mạng lõi IMS và các thiết bị đầu cuối hỗ trợ VoLTE/VoWiFi tại VNPT. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu toàn bộ các nút mạng và thiết bị đầu cuối có liên quan để đảm bảo tính toàn diện.

Phân tích dữ liệu được thực hiện thông qua các công cụ quản lý mạng và phần mềm mô phỏng, tập trung vào các chỉ số như tỷ lệ đăng ký thành công, tỷ lệ cuộc gọi thành công, thời gian thiết lập cuộc gọi và chất lượng thoại. Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2019 đến 2020, bao gồm các giai đoạn khảo sát hiện trạng, thiết kế giải pháp, triển khai thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tỷ lệ đăng ký IMS thành công của VoLTE đạt khoảng 95% trên mạng VNPT sau khi triển khai giải pháp IMS của Ericsson, cho thấy khả năng tích hợp và vận hành ổn định của hệ thống. Tỷ lệ này cao hơn khoảng 10% so với các thử nghiệm ban đầu chưa tối ưu cấu hình mạng.

  2. Tỷ lệ cuộc gọi VoLTE thành công đạt trên 90%, với thời gian thiết lập cuộc gọi trung bình giảm 20% so với cuộc gọi thoại truyền thống trên mạng 2G/3G. Điều này phản ánh hiệu quả của việc sử dụng kênh mang chuyên dụng và QoS được quản lý chặt chẽ qua PCRF.

  3. Dịch vụ VoWiFi cho phép người dùng thực hiện cuộc gọi qua mạng Wi-Fi với tỷ lệ thành công khoảng 85%, mở rộng vùng phủ sóng thoại trong các khu vực có sóng di động yếu. So với VoLTE, VoWiFi có độ trễ thiết lập cuộc gọi cao hơn khoảng 15%, do phụ thuộc vào chất lượng mạng Wi-Fi.

  4. Chuyển giao liền mạch SRVCC giữa VoLTE và mạng 2G/3G được thực hiện thành công với tỷ lệ thành công trên 92%, đảm bảo trải nghiệm người dùng không bị gián đoạn khi di chuyển giữa các vùng phủ sóng khác nhau.

Thảo luận kết quả

Các kết quả trên cho thấy giải pháp IMS của Ericsson phù hợp và hiệu quả khi triển khai dịch vụ VoLTE và VoWiFi trên mạng VNPT. Tỷ lệ đăng ký và cuộc gọi thành công cao phản ánh sự ổn định của kiến trúc IMS và khả năng xử lý các giao thức SIP, Diameter trong môi trường thực tế. Thời gian thiết lập cuộc gọi giảm giúp nâng cao trải nghiệm người dùng, đồng thời việc áp dụng QoS qua PCRF đảm bảo chất lượng thoại HD Voice.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, tỷ lệ thành công và chất lượng dịch vụ của VNPT tương đương hoặc vượt trội so với các mạng đã triển khai VoLTE/VoWiFi. Việc triển khai SRVCC thành công cũng là điểm mạnh, giúp duy trì liên tục dịch vụ thoại khi người dùng di chuyển giữa các mạng khác nhau.

Tuy nhiên, dịch vụ VoWiFi còn phụ thuộc nhiều vào chất lượng mạng Wi-Fi, dẫn đến độ trễ thiết lập cuộc gọi cao hơn. Đây là thách thức cần được cải thiện qua việc tối ưu hóa hạ tầng Wi-Fi và chính sách quản lý lưu lượng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tỷ lệ thành công đăng ký và cuộc gọi, bảng so sánh thời gian thiết lập cuộc gọi giữa các dịch vụ, cũng như biểu đồ luồng chuyển giao SRVCC để minh họa hiệu quả chuyển đổi mạng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường tối ưu cấu hình mạng IMS và PCRF nhằm nâng cao tỷ lệ đăng ký và cuộc gọi thành công, đặc biệt tập trung vào việc giảm thiểu lỗi đăng ký và cải thiện xử lý tín hiệu SIP. Thời gian thực hiện dự kiến 6 tháng, do bộ phận kỹ thuật mạng VNPT chủ trì.

  2. Mở rộng hạ tầng Wi-Fi chất lượng cao tại các khu vực đô thị và vùng sâu vùng xa để nâng cao trải nghiệm VoWiFi, giảm độ trễ và tăng tỷ lệ thành công cuộc gọi. Kế hoạch triển khai trong vòng 12 tháng, phối hợp giữa VNPT và các nhà cung cấp thiết bị Wi-Fi.

  3. Phát triển và hoàn thiện cơ chế chuyển giao SRVCC nhằm đảm bảo chuyển đổi liền mạch giữa VoLTE và mạng 2G/3G, giảm thiểu gián đoạn dịch vụ khi người dùng di chuyển. Thời gian thực hiện 9 tháng, do nhóm nghiên cứu và vận hành mạng thực hiện.

  4. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự kỹ thuật về IMS và các dịch vụ VoLTE/VoWiFi để đảm bảo vận hành và bảo trì hệ thống hiệu quả, đồng thời hỗ trợ khách hàng tốt hơn. Chương trình đào tạo liên tục hàng năm, do phòng đào tạo VNPT tổ chức.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và kỹ sư mạng viễn thông tại các nhà mạng di động, nhằm hiểu rõ kiến trúc IMS và cách triển khai dịch vụ VoLTE/VoWiFi trên nền tảng này, từ đó áp dụng vào thực tế vận hành mạng.

  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật viễn thông có nhu cầu tìm hiểu sâu về công nghệ IMS, giao thức SIP, Diameter và các dịch vụ thoại trên mạng LTE, phục vụ cho các đề tài nghiên cứu hoặc luận văn.

  3. Các nhà cung cấp thiết bị và giải pháp viễn thông để tham khảo mô hình triển khai thực tế, các giao diện và chức năng mạng cần thiết, từ đó phát triển sản phẩm phù hợp với thị trường Việt Nam.

  4. Các chuyên gia tư vấn và hoạch định chính sách viễn thông nhằm đánh giá tiềm năng và thách thức của việc triển khai dịch vụ thoại trên nền IMS, hỗ trợ xây dựng chiến lược phát triển mạng di động thế hệ mới.

Câu hỏi thường gặp

1. VoLTE và VoWiFi khác nhau như thế nào?
VoLTE là dịch vụ thoại qua mạng LTE sử dụng sóng di động 4G, còn VoWiFi là dịch vụ thoại qua mạng Wi-Fi nhưng vẫn sử dụng hạ tầng xác thực của mạng di động. VoWiFi giúp gọi điện ở nơi sóng di động yếu hoặc không có sóng.

2. IMS có vai trò gì trong triển khai VoLTE và VoWiFi?
IMS là nền tảng mạng lõi quản lý các phiên thoại và dịch vụ đa phương tiện, đảm bảo tính tương thích, xác thực và định tuyến cuộc gọi qua các giao thức chuẩn như SIP và Diameter.

3. Tại sao cần chuyển giao SRVCC giữa VoLTE và mạng 2G/3G?
SRVCC giúp duy trì cuộc gọi thoại khi người dùng di chuyển ra khỏi vùng phủ sóng LTE sang mạng 2G/3G, tránh gián đoạn dịch vụ và mất cuộc gọi.

4. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng cuộc gọi VoLTE?
Chất lượng được đảm bảo qua quản lý QoS bằng PCRF, thiết lập kênh mang chuyên dụng với các tham số QCI, ARP, và sử dụng codec AMR Wideband cho âm thanh HD.

5. VNPT đã triển khai dịch vụ VoLTE và VoWiFi như thế nào?
VNPT sử dụng giải pháp IMS của Ericsson, triển khai các nút mạng IMS, cấu hình các giao diện và thực hiện thử nghiệm thành công các dịch vụ VoLTE, VoWiFi và chuyển giao SRVCC trên mạng thực tế.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng thành công mô hình dịch vụ VoLTE và VoWiFi trên nền tảng IMS cho mạng VNPT, đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng và đa dạng hóa dịch vụ thoại.
  • Tỷ lệ đăng ký và cuộc gọi thành công đạt trên 90%, thời gian thiết lập cuộc gọi giảm đáng kể so với các dịch vụ truyền thống.
  • Dịch vụ VoWiFi mở rộng vùng phủ sóng thoại, hỗ trợ người dùng trong môi trường sóng di động yếu.
  • Chuyển giao SRVCC giữa VoLTE và mạng 2G/3G được thực hiện hiệu quả, đảm bảo trải nghiệm người dùng liền mạch.
  • Các bước tiếp theo bao gồm tối ưu hóa cấu hình mạng, mở rộng hạ tầng Wi-Fi, hoàn thiện cơ chế chuyển giao và đào tạo nhân sự kỹ thuật.

Để nâng cao hiệu quả triển khai, các nhà mạng và chuyên gia kỹ thuật được khuyến nghị nghiên cứu sâu hơn về các giải pháp IMS và áp dụng các đề xuất trong luận văn nhằm phát triển dịch vụ thoại thế hệ mới.