Tổng quan nghiên cứu

Từ năm 2000 đến 2008, lượng thuê bao di động toàn cầu tăng bình quân khoảng 22.63% mỗi năm, với khu vực Châu Á – Thái Bình Dương chiếm khoảng 43% tổng số thuê bao di động toàn thế giới. Tỷ lệ thuê bao 3G cũng tăng nhanh, từ 0.98% năm 2004 lên 8.53% năm 2008, dự kiến đạt 21.96% vào năm 2012, tương đương khoảng 1.3 tỷ thuê bao. Trong bối cảnh này, công nghệ IMS (IP Multimedia Subsystem) ra đời như một kiến trúc mạng đa phương tiện IP, cho phép quản lý và điều khiển các dịch vụ đa phương tiện trên nhiều loại mạng truy nhập khác nhau, từ mạng di động đến mạng cố định.

Luận văn tập trung nghiên cứu kiến trúc IMS và các dịch vụ gia tăng liên quan, với mục tiêu phân tích hệ thống các thành phần chức năng, giao thức và mô hình dịch vụ trên nền tảng IMS, đồng thời đề xuất giải pháp phát triển mạng IMS tại Việt Nam, đặc biệt trong môi trường mạng của Tổng công ty Viễn thông Viettel. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các điểm mấu chốt về công nghệ như điều khiển phiên, kiến trúc IMS, phát triển dịch vụ và tính cước, trong khoảng thời gian từ năm 2000 đến 2009.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện ở việc xây dựng cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho việc triển khai mạng IMS tại Việt Nam, giúp các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông nâng cao hiệu quả quản lý mạng, giảm chi phí vận hành và phát triển các dịch vụ đa phương tiện mới, đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của khách hàng. Các số liệu và phân tích trong luận văn cũng cung cấp cơ sở cho việc hoạch định lộ trình phát triển mạng IMS trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Kiến trúc IMS (IP Multimedia Subsystem): IMS được phân thành ba lớp chính gồm lớp ứng dụng (Application Server - AS), lớp điều khiển (IMS Core với các chức năng CSCF, HSS, SLF) và lớp vận tải (User Equipment - UE và mạng truy nhập). IMS cho phép quản lý phiên đa phương tiện, độc lập với loại mạng truy nhập, sử dụng các giao thức chuẩn như SIP (Session Initiation Protocol) và Diameter.

  • Mô hình điều khiển phiên trong IMS: Bao gồm ba thực thể CSCF chính: P-CSCF (Proxy Call Session Control Function) chịu trách nhiệm điều khiển phiên uỷ quyền và bảo mật; I-CSCF (Interrogating CSCF) định tuyến và tương tác mạng; S-CSCF (Serving CSCF) quản lý phiên và lựa chọn dịch vụ cho người dùng.

  • Mô hình tính cước dịch vụ: Phân thành tính cước offline và online, sử dụng các bản tin SIP và ISUP để thu thập dữ liệu, với các thực thể AAA, ECF và OCS tham gia quản lý và kiểm soát tài nguyên dịch vụ.

Các khái niệm chính bao gồm: điểm tham chiếu trong IMS (Gm, Mw, Cx, Dx, Sh, Ut...), các giao thức chính (SIP, Diameter, RTP), và các chức năng mạng hỗ trợ như MGCF, BGCF, MRFC, MRFP.

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa phân tích tài liệu chuẩn quốc tế, khảo sát thực tế tại Tổng công ty Viễn thông Viettel và mô phỏng kiến trúc mạng IMS. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các tài liệu kỹ thuật chuẩn 3GPP, ETSI, IETF và các báo cáo kỹ thuật của Viettel.

Phương pháp chọn mẫu là lựa chọn các thành phần chức năng và giao thức tiêu biểu trong kiến trúc IMS để phân tích chi tiết. Phân tích dữ liệu dựa trên mô hình chức năng, luồng tín hiệu và các điểm tham chiếu trong mạng IMS.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2007 đến 2009, bao gồm giai đoạn thu thập tài liệu, phân tích kiến trúc, khảo sát thực tế tại Viettel và đề xuất giải pháp phát triển dịch vụ IMS.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Kiến trúc IMS phân lớp rõ ràng và chức năng chuyên biệt: IMS được chia thành ba lớp chính với các thực thể chức năng như P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, HSS, SLF, AS, MGCF, BGCF, MRFC, MRFP. Ví dụ, P-CSCF là điểm truy cập đầu tiên của UE, chịu trách nhiệm đăng ký và bảo mật, trong khi S-CSCF quản lý phiên và lựa chọn dịch vụ. Số liệu cho thấy P-CSCF xử lý tất cả các thông điệp báo hiệu SIP, đảm bảo an toàn và tính toàn vẹn thông tin.

  2. Giao thức SIP và Diameter là xương sống của IMS: SIP được sử dụng cho điều khiển phiên và báo hiệu, còn Diameter dùng cho chức năng AAA và trao đổi dữ liệu thuê bao. Các điểm tham chiếu như Gm, Mw, Cx, Dx, Sh, Ut được chuẩn hóa để đảm bảo tính tương thích và mở rộng. Ví dụ, điểm tham chiếu Cx giữa HSS và CSCF sử dụng giao thức Diameter để quản lý vị trí và nhận thực người dùng.

  3. Tính cước dịch vụ đa dạng và linh hoạt: IMS hỗ trợ tính cước offline và online, cho phép tính cước theo từng dịch vụ sử dụng, phân chia cước giữa nhà cung cấp dịch vụ và mạng. Hệ thống tính cước online (OCS) kiểm soát tài nguyên theo thời gian thực, giúp giảm thiểu rủi ro và tăng hiệu quả quản lý.

  4. Phát triển dịch vụ gia tăng trên nền IMS: Các dịch vụ như nhắn tin tức thời, Push-to-Talk, hội nghị đa phương tiện, quản lý nhóm được triển khai hiệu quả trên nền tảng IMS. Ví dụ, dịch vụ Push-to-Talk sử dụng kiến trúc PoC (Push-to-talk over Cellular) với các server PoC điều khiển phiên nhóm, hỗ trợ chính sách truy cập người dùng.

Thảo luận kết quả

Kiến trúc IMS với sự phân chia chức năng rõ ràng giúp tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng của mạng viễn thông. Việc sử dụng các giao thức chuẩn như SIP và Diameter đảm bảo khả năng tương tác giữa các nhà cung cấp và thiết bị khác nhau, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện phức tạp.

So với các nghiên cứu trước đây, luận văn đã bổ sung phân tích chi tiết về các điểm tham chiếu và giao thức trong IMS, cũng như áp dụng thực tiễn tại Viettel để đề xuất giải pháp phát triển mạng IMS phù hợp với điều kiện Việt Nam. Việc triển khai IMS giúp Viettel và các nhà mạng khác giảm chi phí vận hành, tăng tốc độ triển khai dịch vụ mới và nâng cao trải nghiệm khách hàng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân lớp kiến trúc IMS, sơ đồ luồng tín hiệu SIP giữa các CSCF, bảng so sánh các điểm tham chiếu và giao thức sử dụng, cũng như biểu đồ tăng trưởng thuê bao 3G và dịch vụ IMS tại Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai kiến trúc IMS đồng bộ tại các nhà mạng Việt Nam: Đẩy mạnh đầu tư hạ tầng IMS với các thành phần chức năng chuẩn hóa như CSCF, HSS, AS để đảm bảo khả năng mở rộng và tích hợp dịch vụ đa phương tiện. Thời gian thực hiện trong 2-3 năm, chủ thể là các nhà mạng lớn như Viettel, VNPT.

  2. Phát triển dịch vụ gia tăng đa dạng trên nền IMS: Tập trung phát triển các dịch vụ nhắn tin tức thời, hội nghị đa phương tiện, Push-to-Talk, quản lý nhóm để tăng trải nghiệm khách hàng và tạo nguồn doanh thu mới. Thời gian triển khai dịch vụ thử nghiệm trong 1 năm, mở rộng sau 2 năm.

  3. Xây dựng hệ thống tính cước linh hoạt và chính xác: Áp dụng cơ chế tính cước online và offline, tích hợp với hệ thống quản lý khách hàng để hỗ trợ các mô hình cước phức tạp, phân chia cước giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Chủ thể thực hiện là bộ phận kỹ thuật và tài chính của nhà mạng, thời gian 1-2 năm.

  4. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho đội ngũ nhân sự: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về IMS, SIP, Diameter và các công nghệ liên quan cho kỹ sư viễn thông để đảm bảo vận hành và phát triển mạng hiệu quả. Chủ thể là các trường đại học, trung tâm đào tạo và nhà mạng, thời gian liên tục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Kỹ sư và chuyên gia viễn thông: Nắm bắt kiến thức chuyên sâu về kiến trúc IMS, các giao thức và dịch vụ gia tăng, phục vụ cho việc thiết kế, triển khai và vận hành mạng IMS.

  2. Nhà quản lý và hoạch định chiến lược mạng viễn thông: Hiểu rõ xu hướng phát triển công nghệ IMS, các lợi ích và thách thức để xây dựng kế hoạch đầu tư và phát triển mạng phù hợp.

  3. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành điện tử viễn thông: Là tài liệu tham khảo quan trọng để học tập, nghiên cứu về công nghệ mạng lõi IMS và các dịch vụ đa phương tiện.

  4. Nhà cung cấp thiết bị và dịch vụ viễn thông: Tham khảo các mô hình kiến trúc, giải pháp kỹ thuật và các điểm tham chiếu chuẩn để phát triển sản phẩm tương thích và đáp ứng nhu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. IMS là gì và tại sao nó quan trọng trong viễn thông?
    IMS là hệ thống con đa phương tiện IP, cung cấp kiến trúc mạng để quản lý và điều khiển các dịch vụ đa phương tiện trên nhiều loại mạng truy nhập. Nó giúp hội tụ mạng di động và cố định, tăng hiệu quả quản lý và phát triển dịch vụ.

  2. Các thành phần chính trong kiến trúc IMS gồm những gì?
    IMS gồm ba lớp chính: lớp ứng dụng (AS), lớp điều khiển (CSCF, HSS, SLF) và lớp vận tải (UE và mạng truy nhập). Các CSCF gồm P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF chịu trách nhiệm điều khiển phiên và định tuyến.

  3. Giao thức SIP và Diameter có vai trò gì trong IMS?
    SIP dùng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên đa phương tiện, còn Diameter dùng cho chức năng AAA, quản lý thuê bao và tính cước. Hai giao thức này là xương sống của IMS.

  4. Làm thế nào IMS hỗ trợ tính cước dịch vụ đa dạng?
    IMS hỗ trợ tính cước offline và online, cho phép tính cước theo từng dịch vụ, phân chia cước giữa nhà cung cấp dịch vụ và mạng, giúp quản lý tài nguyên hiệu quả và tăng doanh thu.

  5. Tại sao việc triển khai IMS tại Việt Nam là cần thiết?
    IMS giúp hội tụ mạng di động và cố định, phát triển các dịch vụ đa phương tiện mới, giảm chi phí vận hành và nâng cao trải nghiệm khách hàng, phù hợp với xu hướng phát triển viễn thông toàn cầu và nhu cầu thị trường Việt Nam.

Kết luận

  • IMS là kiến trúc mạng đa phương tiện IP quan trọng, hỗ trợ hội tụ mạng di động và cố định, phát triển dịch vụ đa phương tiện.
  • Kiến trúc IMS phân thành ba lớp với các thực thể chức năng chuyên biệt như CSCF, HSS, AS, đảm bảo quản lý phiên và dịch vụ hiệu quả.
  • Giao thức SIP và Diameter là nền tảng kỹ thuật chính trong IMS, hỗ trợ điều khiển phiên và quản lý thuê bao.
  • Tính cước dịch vụ trong IMS linh hoạt, hỗ trợ cả offline và online, giúp nhà mạng tối ưu hóa doanh thu và quản lý tài nguyên.
  • Đề xuất triển khai IMS đồng bộ tại Việt Nam, phát triển dịch vụ gia tăng, xây dựng hệ thống tính cước và đào tạo nhân lực để đáp ứng xu hướng công nghệ và nhu cầu thị trường.

Tiếp theo, các nhà mạng và tổ chức nghiên cứu cần tập trung vào việc thử nghiệm, triển khai thực tế và hoàn thiện các dịch vụ trên nền IMS, đồng thời cập nhật các chuẩn mới để duy trì tính cạnh tranh và đáp ứng nhu cầu khách hàng ngày càng cao. Hành động ngay hôm nay để không bỏ lỡ cơ hội phát triển mạng viễn thông thế hệ mới!