Thứ Sáu, 22 tháng 11, 2013

QoS là gì?

QoS là gì?

QoS (Quality of Service) là khả năng giúp cho việc truyền dữ liệu với thời gian trễ tối thiểu và cung cấp băng thông cho những ứng dụng truyền thông đa phương tiện thời gian thực.

Chức năng QoS trên router Draytek cho phép người dùng điều khiển được sự lưu thông thông qua cổng hay máy chủ. Sự lưu thông xuyên qua router sẽ được phân loại vào trong bốn lớp truyền thông. Mỗi lớp có độ ưu tiên riêng, tỷ lệ băng thông còn lại và người dùng có thể khai báo lớp đầu tiên cho yêu cầu của họ. Ví dụ để độ ưu tiên cao cho một số ứng dụng độ trễ thấp (như duyệt web, download file…) để phần băng thông còn lại sử dụng âm thanh (VoIP) và cứ thế.

Chúng ta sẽ tìm hiểu các ví dụ dưới đây để hiểu rõ hơn về chức năng QoS.

Ví dụ 1: QoS cho HTTP và email.

Jacky đang cần gửi email có kèm theo 1 file rất quan trọng cho khách hàng, trong khi đó Danny đang download game, điều đó cho thấy việc gửi email của Jacky quan trọng hơn và Danny có thể chờ trong thời gian lâu mà không ảnh hưởng đến công việc.

Router DrayTek với tính năng QoS mạnh mẽ sẽ giúp bạn giải quyết vấn đề trên bằng cách cho phép download game chỉ chiếm 10% băng thông của đường truyền và gửi email chiếm 50% băng thông của đường truyền, ưu tiên cho việc gửi nhận email hơn việc download game.

Để tiến hành cài đặt chúng ta thực hiện các bước sau:

Bước 1: Đăng nhập vào cấu hình của router, vào mục Bandwidth Management >> Quality of Service, check vào mục Enable the QoS Control, chọn Direction "IN" và điền vào Reserved_bandwidth Ratio số phần trăm mà bạn muốn ưu tiên cho dịch vụ đó.



Bước 2: Trên Index 1 nhấn vào nút Basic và Add giao thức HTTP(TCP:80).

Bước 3: Tại Index 1 nhấn vào nút Advance sau đó nhấn vào Edit để tạo rule.

Bạn nhấn vào nút Edit, trong phần Local Address bạn có thể chọn 1 IP hoặc 1 dãy IP (theo ví dụ chúng ta sẽ điền IP của Danny), các thông số khác bạn cứ để mặc định. Sau đó check vào ACT để rule có hiệu lực và nhấn OK.

Bước 4: Tại Index 2 vào Basic và nhấp nút Add giao thức POP3 (TCP:110) và giao thức SMTP (TCP:25).

Bước 5: Tại Index 2 nhấp vào nút Advance sau đó nhấp vào Edit để tạo rule.

Bạn nhấn vào nút Edit, trong phần Local Address bạn có thể chọn 1 IP hoặc 1 dãy IP (theo ví dụ chúng ta sẽ điền IP của Jacky), các thông số khác bạn cứ để mặc định. Sau đó check vào ACT để rule có hiệu lực.

Bước 6: Bây giờ bạn có thể kiểm tra chức năng QoS tại bảng QoS Online Statistics.(Nếu như băng thông của email không đầy thì nó sẽ được chỉ định dành cho băng thông của Others)

Ví dụ 2: QoS VoIP SIP Traffic

Tính năng VoIP (tham khảo bài VoIP) hiện nay được các công ty sử dụng như 1 phần tất yếu vì lý do đơn giản sử dụng, tiết kiệm chi phí, chất lượng cuộc gọi tốt. Vì vậy phải đảm bảo VoIP được ưu tiên trên mọi dịch vụ như email, duyệt web, download… để thiết lập 1 tỉ lệ băng thông cao ưu tiên cho VoIP chúng ta cần làm các bước sau

Bước 1: Đăng nhập vào trang cấu hình của router, vào mục Bandwidth Management >> Quality of Service, check mục Enable the QoS Control, chọn Direction "BOTH" và đánh vào tỷ lệ băng thông mà bạn muốn dành cho VoIP (lấy ví dụ là 70%).

Bước 2: Nhấn vào nút Basic và Add 2 giao thức SIP(UDP:5060) và SIP2 (UDP:5065)

Nhấn OK, sau đó nhấn vào nút Advance và vào Edit để tạo rule

Ở phần Service Type bạn chọn giao thức SIP (UDP:5060)

Sau đó bạn tạo thêm 1 rule nữa và Add giao thức SIP2 (UDP:5065)

*Lưu ý: nếu như router của bạn không có sẳn 2 giao thức SIP(UDP:5060) và SIP2(UDP:5065) thì bạn phải vào cấu hình thêm 2 mục này. Ở phần Service Type nhấn nút Add để thêm vào.

Bước 3: Thêm vào giao thức RTP (real-time transport protocol) là giao thức được dành cho mạng end-to-end chuyển tải những ứng dụng nhạy cảm với thời gian như VoIP, audio, video hoặc sự mô phỏng dữ liệu. Nếu như bạn không tìm thấy giao thức này trong cấu hình QoS Basic, thì bạn vào cấu hình QoS Advance ở phần Service Type bạn nhấn nút Add.

Bước 4: Điền vào Service Name, chọn Service Type và điền vào thông số port range.

*Lưu ý : UDP port 10050 – port 15000 chỉ là port ví dụ dành cho thiết bị Vigor, đối với các thiết bị VoIP khác sẽ có từng RTP port tương ứng.

Bước 5: Bạn vào cấu hình QoS Basic để Add giao thức RTP vào

Bước 6: Bây giờ bạn có thể quan sát trong QoS Online Statistics để thấy sự ưu tiên cho dịch vụ VoIP
Hình ảnh
Ví dụ 3: QoS VPN traffic

Hiện nay tính năng VPN (tham khảo bài viết về VPN) được rất nhiều doanh nghiệp triển khai, vì do tính bảo mật cao, tiết kiệm chi phí, tốc độ truyền dữ liệu tương đối, tiện lợi cho công việc. Chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn thiết lập ưu tiên cho VPN bằng tính năng QoS trên router DrayTek.

Bước 1: Bạn phải kết nối thành công VPN theo kiểu LAN to LAN

.

Bước 2: Cấu hình QoS
- Đăng nhập vào trang cấu hình của router.
- Vào Bandwidth Management >> Quality of Service, Enable chức năng QoS.
- Direction chọn là OUT.
- Bạn có thể chọn số phần trăm cho dịch vụ VPN (chúng tôi lấy ví dụ là 85% băng thông của mạng dành cho VPN).

Bạn vào Advance để Edit rule, bạn nhập Local Address (lớp mạng LAN của bạn) và Remote Address (lớp mạng của mạng LAN bên đầu xa).

Bước 3: Bây giờ bạn có thể vào QoS Online Statistics để kiểm tra (Nếu băng thông dành cho VPN không sử dụng hết thì router sẽ chỉ định băng thông cho các dịch vụ khác – Mục Others).

Sau khi cấu hình chức năng QoS thì các dịch vụ bạn cấu hình sẽ được ưu tiên đối với các dịch vụ khác, tính năng QoS là 1 tính năng cần thiết để ngăn cản sự chiếm băng thông mạng của một số dịch vụ không cần thiết (như download game, download phim ảnh…), đồng thời giúp cho bạn ưu tiên một số dịch vụ cần thiết (như VoIP, VPN, Email…) để hỗ trợ công việc của bạn một cách tối ưu nhất.

Quản lý băng thông chuyên nghiệp, hạn chế băng thông mạng đối với các ứng dụng không cần thiết, ưu tiên các dịch vụ nhạy cảm với thời gian thực (như VoIP, Email…) là những gì mà tính năng QoS mang lại cho bạn.
 http://www.thegioitongdai.com.vn/khuyen-mai/tu-van-lap-dat-tong-dai-dien-thoai/qos-la-gi/99.html

Thế nào là mạng 4G

Thế nào là mạng 4G?

 Thế nào là mạng 4G?
Trong những năm gần đây, ngành công nghệ viễn thông đã chứng kiến những bước phát triển ngoạn ngục. Khi mà công nghệ mạng thông tin di động thế hệ thứ ba 3G chưa có đủ thời gian để khẳng định vị thế của mình trên toàn cầu, người ta đã bắt đầu nói về công nghệ 4G (Fourth Generation) từ một vài năm gần đây. Thế nhưng, nói một cách chính xác thì 4G là gì? Liệu đã có một định nghĩa thống nhất cho thế hệ mạng thông tin di động tương lai 4G hay chưa?
Ngược dòng thời gian…
Trong hơn hai thập kỷ qua, sự phát triển của mạng thông tin di động và Internet đã làm thay đổi lối sống của con người từ cách họ liên lạc với nhau đến cách họ làm việc, vui chơi và giải trí. Mạng thông tin di động thế hệ đầu tiên 1G ra đời vào thập niên 80. Đây là thế hệ mạng thông tin di động dùng tín hiệu tương tự (analog). Tuy thế hệ 1G chứa đựng nhiều khuyết điểm kỹ thuật, song nó đã đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử truyền thông.
Song, để chứng kiến sự bùng nổ của mạng thông tin di động rộng khắp thế giới thì người ta phải đợi đến thế hệ thứ hai 2G, ra đời từ đầu những năm 90. Mạng 2G có thể phân ra hai loại: mạng 2G dựa trên nền TDMA và mạng 2G dựa trên nền CDMA. Đánh dấu điểm mốc bắt đầu của mạng 2G là sự ra đời của mạng D-AMPS (hay IS-136) dùng TDMA phổ biến ở Mỹ. Tiếp theo là mạng CdmaOne (hay IS-95) dùng CDMA phổ biến ở châu Mỹ và một phần của châu Á, rồi mạng GSM dùng TDMA, ra đời đầu tiên ở Châu Âu và hiện được triển khai rộng khắp thế giới. Sự thành công của mạng 2G là do các dịch vụ và tiện ích mà nó mạng lại cho người dùng, tiêu biểu là chất lượng thoại và khả năng di động.
technology evolution Thế nào là mạng 4G?
Hình 1: Sơ đồ tóm lược quá trình phát triển của mạng thông tin di động tế bào
Tiếp nối thế hệ thứ 2, mạng thông tin di động thế hệ thứ ba 3G đã và đang được triển khai nhiều nơi trên thế giới. Sự cải tiến nổi bật nhất của mạng 3G so với mạng 2G là khả năng cung ứng truyền thông gói tốc độ cao nhằm triển khai các dịch vụ truyền thông đa phương tiện. Mạng 3G bao gồm mạng UMTS sử dụng kỹ thuật WCDMA, mạng CDMA2000 sử dụng kỹ thuật CDMA và mạng TD-SCDMA được phát triển bởi Trung Quốc. Gần đây công nghệ WiMAX cũng được thu nhận vào gia đình 3G bên cạnh các công nghệ nói trên. Tuy nhiên, câu chuyện về sự thành công của mạng 2G rất khó lặp lại với mạng 3G. Một trong những lý do chính là dịch vụ mà 3G mang lại chưa có một bước nhảy rõ rệt so với mạng 2G. Mãi gần đây người ta mới quan tâm tới việc tích hợp MBMS (Multimedia broadcast and multicast service) và IMS (IP multimedia subsystem) để cung ứng các dịch vụ đa phương tiện. Mạng 3G cũng như những cải tiến của nó đã , đang và sẽ tiếp tục được triển khai khắp thế giới. Người ta dự đoán 3G cũng sẽ có một thời gian sống tương tự như mạng 2G trước khi một công nghệ khác (4G) chiếm ưu thế trong khoảng 20 năm nữa.
Khái niệm 4G bắt nguồn từ đâu?
Có nhiều định nghĩa khác nhau về 4G, có định nghĩa theo hướng công nghệ, có định nghĩa theo hướng dịch vụ. Đơn giản nhất, 4G là thế hệ tiếp theo của mạng thông tin di động không dây. 4G là một giải pháp để vượt lên những giới hạn và những điểm yếu của mạng 3G. Trên thực tế, vào giữa năm 2002, 4G là một khung nhận thức để thảo luận những yêu cầu của một mạng băng rộng tốc độ siêu cao trong tương lai, cho phép hội tụ với mạng hữu tuyến cố định. 4G còn là hiện thể của ý tưởng và hy vọng của những nhà nghiên cứu ở các trường đại học, các viện, các công ty như Motorola, Qualcomm, Nokia, Ericsson, Sun, HP, NTT DoCoMo và nhiều công ty viễn thông khác với mong muốn đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện mà mạng 3G không thể đáp ứng được.
Theo dòng phát triển…
Ở Nhật, nhà cung cấp mạng NTT DoCoMo định nghĩa 4G bằng khái niệm đa phương tiện di động với khả năng kết nối mọi lúc, mọi nơi, khả năng di động toàn cầu và dịch vụ đặc thù cho từng khách hàng. NTT DoCoMo xem 4G như là một mở rộng của mạng thông tin di động tế bào 3G. Quan điểm này được xem như là một “quan điểm tuyến tính” trong đó mạng 4G sẽ có cấu trúc tế bào được cải tiến, để cung ứng tốc độ lên trên 100Mbit/giây. Với cách nhìn nhận này thì 4G sẽ chính là mạng 3G LTE (Long Term Evolution), UMB (Ultra-Mobile Broadband) hay WiMAX 802.16m.
Bên cạnh đó, mặc dù 4G là thế hệ tiếp theo của 3G nhưng trong tương lai nó không hẳn chỉ là một sự mở rộng của mạng tế bào. 4G hướng đến sự hội tụ của nhiều loại hình mạng đảm bảo cung cấp dịch vụ một cách liên tục, không ngắt quãng. Người dùng trong tương lai sẽ có khả năng kết nối với nhiều loại hình mạng truy nhập vô tuyến khác nhau. Tại một thời điểm, hệ thống sẽ chọn một mạng vô tuyến thích hợp nhất để truyền tải dịch vụ đến người dùng một cách tối ưu.  Quan điểm này được xem như là “quan điểm hội tụ”. Trong đó khái niệm “ABC-Always Best Connected” (luôn được kết nối tốt nhất) là đặc tính hàng đầu của mạng thông tin di động 4G. Định nghĩa này được nhiều công ty viễn thông lớn và nhiều nhà nghiên cứu, nhà tư vấn viễn thông chấp nhận nhất hiện nay.
Dù theo quan điểm nào, tất cả đều kỳ vọng rằng mạng thông tin di động thế hệ thứ tư 4G sẽ nổi lên vào khoảng 2010-2015 như là một mạng vô tuyến băng rộng tốc độ siêu cao.
Thiên về hướng “hội tụ”
Mạng 4G sẽ không phải là một công nghệ tiên tiến vượt bậc, đủ khả năng đáp ứng tất cả các loại hình dịch vụ cho tất cả các đối tượng người dùng. Mặc dù những công nghệ “đình đám” nổi lên gần đây như WiMAX 802.16m, WiBro, UMB, 3G LTE, DVB-H… đã đáp ứng được yêu cầu về tốc độ truyền lớn nhưng chúng chỉ được xem là những công nghệ tiền 4G (pre-4G).
4g convergence Thế nào là mạng 4G?
Hình 2: Sự hội tụ của nhiều công nghệ  tạo nên mạng 4G
Mạng 4G sẽ là một sự hội tụ của nhiều công nghệ mạng hiện có và đang phát triển như 2G, 3G, WiMAX, Wi-Fi, IEEE 802.20, IEEE 802.22, pre-4G, RFID, UWB, vệ tinh…để cung cấp một kết nối vô tuyến theo đúng nghĩa rộng khắp, mọi lúc, mọi nơi, không phụ thuộc vào nhà cung cấp hay thiết bị di động của người dùng. trong tương lai, người dùng sẽ thực sự sống trong một môi trường “kết nối mạng” (connected), nơi mà họ có thể kết nối mạng bất cứ nơi đâu với tốc độ cao, giá thành thấp, dịch vụ chất lượng cao và mang tính đặc thù cho từng cá nhân.
Lấy người dùng làm trung tâm
Hiện tại khi chúng ta mua một kết nối di động, kết nối ấy gắn với một hợp đồng, với các ràng buộc của nhà cung cấp dịch vụ. Người dùng hầu như không có bất cứ sự lựa chọn nào khác ngoài dịch vụ mà nhà cung cấp cung ứng. Mỗi người ít nhất cũng có vài loại hợp đồng khác nhau để sử dụng các loại hình dịch vụ khác nhau: hợp đồng dùng điện thoại di động, hợp đồng dùng điện thoại cố định, hợp đồng dùng Internet, hợp đồng dùng GPS, hợp đồng dùng dịch vụ TV di động….Mọi liên lạc, kết nối của người dùng đều chịu sự quản lý chặt chẽ của nhà cung cấp dịch vụ (nên còn gọi là “network-centric”).
Trên thực tế, người sử dụng dịch vụ chính là mục đích cuối cùng mà một sản phẩm hay một công nghệ muốn hướng tới. Do vậy, việc cung cấp một mạng chỉ với tốc độ dữ liệu cao liệu đã đủ đề đáp ứng nhu cầu của người dùng chưa, hay 4G cần phải đáp ứng các yêu cầu khác nữa? Nếu chúng ta nắm được những nhu cầu của người sử dụng mà các công nghệ mạng hiện tại chưa đáp ứng được, chúng ta đã cầm trong tay chìa khóa cho sự thành công của 4G! Hãy cùng nhau xem xét một vài tình huống.
Tình huống 1: Trước khi bạn đi ra khỏi nhà để đến nơi làm việc, bạn cần biết những thông tin như giờ tàu/buýt, tình trạng kẹt xe trên đường, cũng như dự báo thời gian cần thiết để đi đến chỗ làm việc. Nếu bạn chọn một phương tiện đi lại, các thông tin về thời gian, thời điểm chuyển đổi phương tiện tiếp theo..sẽ được cập nhật liên tục với thời gian thực. Trong lúc ngồi trên phương tiện công cộng, bạn có thể đọc e-mail, nghe rađio, xem TV, kết nối với intranet của công ty để chuẩn bị tài liệu cho buối họp….
Tình huống 2: Có thể bạn sẽ rất thích nhận được những thông tin shopping, hàng giảm giá, thông tin vui chơi giải trí hấp dẫn khi bạn ngồi ở nhà hay đang trong xe buýt. Tuy nhiên bạn sẽ không thích nhận những thông tin này khi đang trong một cuộc họp. Cũng có bạn lại rất ghét những thông tin kiểu thế này. Do đó, dịch vụ trong tương lai phải tùy theo sở thích, thói quen của từng người dùng. Cũng tương tự ví dụ khi bạn đi du lịch sang một thành phố hay nước nào đó, bạn sẽ rất hài lòng khi nhận được những thông tin hướng dẫn như bản đồ, những địa danh cần tham quan, các món ngon nên thưởng thức… Mỗi khi đến trước một địa điểm tham quan bạn sẽ nhận được thông tin cụ thể về lịch sử, đặc điểm nơi bạn đang tham quan. Và sẽ thật tuyệt nếu các thông tin được cung cấp đến bạn bằng đúng tiếng mẹ đẻ của bạn.
Trên đây chỉ là hai tình huống tiêu biểu mà người dùng trong tương lai chờ đợi. Để làm được điều đó, hệ thống mạng 4G phải đặt người dùng vào vị trí trung tâm (user-centric) và các dịch vụ trong tương lai sẽ phải tính đến sở thích, yêu cầu, địa điểm, tình huống, thuộc tính của từng người sử dụng (nghề nghiệp, tuổi tác, quốc tịch…).
Tóm lược
Mặc dù thuật ngữ 4G vẫn chưa được bất kỳ một tổ chức chuẩn hóa nào định nghĩa một cách rõ ràng, tuy nhiên mạng 4G được kỳ vọng đáp ứng các đặc điểm sau:
  • Đặc tính được kỳ vọng nhất của mạng 4G là cung cấp khả năng kết nối ABC, mọi lúc, mọi nơi. Để thỏa mãn được điều đó, mạng 4G sẽ là mạng hỗn tạp (bao gồm nhiều công nghệ mạng khác nhau), hội tụ với nhau trên nền toàn IP. Thiết bị di động của 4G sẽ mang đặc tính đa công nghệ (multi-technology), đa phương thức (multi-mode) để có thể kết nối với nhiều loại mạng truy nhập khác nhau. Muốn vậy, thiết bị di động sẽ phải sử dụng giải pháp SDR (Software Defined Radio) để có thể tự cấu hình nhiều loại rađio khác nhau thông qua một phần cứng rađio duy nhất.
  • Mạng 4G cung cấp giải pháp chuyển giao liên tục, không vết ngắt (seamless) giữa nhiều công nghệ mạng khác nhau và giữa nhiều thiết bị di động khác nhau.
  •  Mạng 4G cung cấp kết nối băng rộng với tốc độ vào khoảng 100Mbit/giây cho người dùng di động và khoảng 1Gbit/giây cho người dùng cố định hay có tốc độ di chuyển thấp. Dịch vụ trên mạng 4G sẽ được cung cấp trên nền IMS để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực.
  • Để vượt lên khỏi tình trạng bão hòa của thị trường viễn thông, các nhà cung cấp mạng sẽ phải tìm kiếm khách hàng bằng các dịch vụ tùy biến theo yêu cầu của khách hàng.
  • Mạng 4G sẽ lấy người dùng làm tâm điểm.
Tóm lại, mạng 4G là sự hội tụ của nhiều mạng, cung cấp các kết nối tốc độ cao, thích ứng với yêu cầu của người dung tại mọi nơi, mọi lúc.
 http://vienthongkysu.com/mobile/mang_4g/


Chiến tranh giữa các vì sao: WiMAX vs LTE

Cuộc chiến giữa hai công nghệ WiMAX và  LTE (Long Term Evolution)  dường như chưa đến hồi kết thúc. Mỗi một công nghệ có những thế mạnh và những điểm yếu riêng. Chúng đều là hai ứng cử viên sáng giá cho mạng di động thế hệ thứ 4. Trong bài viết này, trước hết quá trình phát triển của hai công nghệ sẽ được tóm lược, kế đó tính cạnh tranh của hai công nghệ này sẽ được lần lượt xem xét ở khía cạnh thuần túy kỹ thuật cũng như khía cạnh chiến lược kinh tế.
Đôi nét về WiMAX
WiMAX là tên thông dụng thường dùng để chỉ công nghệ truy nhập không dây băng rộng sử dụng giao diện của chuẩn IEEE 802.16. Gần đầy WiMAX đã được ITU-R chính thức công nhận là một chuẩn 3G trong họ IMT-2000. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với tương lai của WiMAX vì nó sẽ thúc đẩy sự triển khai rộng khắp của WiMAX, đặc biệt trên băng tần 2.5-2.69GHz, để cung cấp dịch vụ Internet băng rộng, bao hàm cả VoIP và nhiều dịch vụ thông qua kết nối Internet.
Trong họ IEEE 802.16 nổi bật nhất là chuẩn 802.16e-2005 với khả năng đáp ứng cả các ứng dụng cố định cũng như các dịch vụ di động, nên còn được gọi là WiMAX di động. Chuẩn này đã và đang được thử nghiệm ở nhiều nước. Hiện tại, WiMAX di động “Wave 2″ dùng 2 ăng-ten phát và 2 ăng-ten thu đã cho tốc độ tối đa tầm 75Mbps. Bên cạnh đó, nhóm làm việc IEEE 802.16 đang phát triển phiên bản 802.16j trong đó nghiên cứu triển khai các trạm relay (tiếp sức) bên cạnh các trạm phát sóng BS để sử dụng kênh truyền một cách hiệu quả, tăng tốc độ truyền dẫn và mở rộng vùng phủ sóng.
Nhóm IEEE 802.16 cũng đang nghiên cứu phiên bản 802.16m với mục đích đẩy tốc độ dữ liệu của WiMAX lên hơn nữa trong khi vẫn tương thích với WiMAX cố định và di động đã và đang được triển khai. Phiên bản này theo dự kiến sẽ được hoàn thiện vào cuối năm 2009, như là một bước tiến để vượt trội hơn 3G LTE. Phiên bản 802.16m sẽ vẫn dựa trên kỹ thuật ăng-ten MIMO trên nền công nghệ đa truy nhập OFDMA  với số lượng ăngten phát và thu nhiều hơn WiMAX di động « Wave 2 ». 802.16m trang bị 4 ăng-ten phát và 4 ăng-ten thu sẽ có thể đẩy tốc độ truyền lên lớn hơn 350Mbps. Theo dự kiến, WiMAX Release 2 với sự hoàn thiện của 802.16m sẽ hoàn thành vào cuối năm 2009 và có thể bắt đầu triển khai dịch vụ từ 2010 (xem hình 1).
 Chiến tranh giữa các vì sao: WiMAX vs LTE
Hình 1 : Sơ đồ phát triển của công nghệ WiMAX
Nói tới WiMax , người ta có thể nghĩ tới rất nhiều giải pháp thay thế mà công nghệ này có thể mang lại. Đó chính là khả năng thay thế đường xDSL giúp tiếp cận nhanh hơn các đối tượng người dùng băng rộng mà không cần phải đầu tư lớn. Đặc biệt WiMAX rất hữu ích để cung cấp dịch vụ băng thông rộng ở những vùng xa xôi mà giải pháp ADSL hoặc cáp quang là rất tốn kém. Bên cạnh các dịch vụ cố định, WiMAX còn cung ứng các dịch vụ di động giống như những dịch vụ của mạng 3G : thoại VoIP, internet di động, TV di động…. Trong năm tới 2008, các thiết bị di động mà hiện nay được tích hợp WiFi sẽ được tích hợp WiMAX. Đối với các thiết bị cũ sẽ cần phải trang bị thêm thẻ PCMCIA WiMAX, hoặc usb WiMAX để có thể kết nối băng rộng của WiMAX.
Đôi nét về 3G LTE
3G LTE  là một công nghệ di động mới đang được phát triển và chuẩn hóa bởi 3GPP (The Third Generation Partnership Project). Dự án được bắt đầu từ cuối năm 2004, nhằm đảm bảo tính cạnh tranh của mạng 3G trong vòng 10 năm tới. Mặc dù 3GPP đã phát triển HSPA để tăng tốc độ dữ liệu (tốc độ tối đa  có thể là 14.4 Mbps), nhưng 3G HSPA vẫn không thể cung cấp tốt những dịch vụ như video, TV di động…. Đứng trước sự ra đời và cạnh tranh của WiMAX cũng như nhu cầu cung cấp dịch vụ băng thông rộng ngày càng cao, 3GPP buộc phải phát triển 3G LTE để có thể đứng vững.
3G LTE hứa hẹn sẽ cho tốc độ dữ liệu truyền trên kênh xuống (downlink) lớn hơn 100 Mbps và trên kênh lên (uplink) lớn hơn 50 Mbps. Giống như WiMAX, 3G LTE dựa trên nền gói IP do đó sẽ không còn chuyển mạch kênh như trong các thế hệ 2G, 3G hiện tại. Kiến trúc mạng của 3G LTE sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện thời. Tuy nhiên mạng 3G LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G. Điều này hết sức quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai 3G LTE mà không cần thay đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có. 3G LTE sử dụng công nghệ đa truy cập OFDMA cho kênh xuống và SC-FDMA cho kênh lên và nó vẫn dựa trên công nghệ ăng-ten MIMO để đạt tốc độ truyền dự liệu cao như mong muốn.
Những thử nghiệm gần đây đã cho thấy rằng đối thủ của công nghệ di động WiMAX – 3G LTE đạt được những kết quả khả quan như dự kiến. Cho dù được ra đời muộn hơn rất nhiều so với WiMAX, nhưng với những kết quả bước đầu mang tính hứa hẹn công nghệ LTE mới này vẫn có tính cạnh tranh cao trong tương lai. Gần đây trong dịp triễn lãm di động châu Á  (Mobile Asia Congress), hiệp hội GSM (GSM Association – GSMA), hiệp hội của nhiều nhà cung cấp mạng trên thế giới, cho biết sẽ chọn công nghệ LTE như là một chuẩn di động tương lai, công nghệ tiếp nối của HSPA. Thông báo này đã đẩy LTE tiến một bước trên cuộc cạnh tranh giữa LTE với WiMAX và cả công nghệ UMB (Ultra Mobile Broadband) của Qualcom.  GSMA ủng hộ các công ty và các tổ chức đang phát triển công nghệ LTE. Tuy nhiên việc chuẩn hóa công nghệ LTE  theo dự kiến thì chưa thể kết thúc trước 2010.
So sánh công nghệ kỹ thuật dùng trong WiMAX và 3G LTE
 Chiến tranh giữa các vì sao: WiMAX vs LTE
Bảng 1 : So sánh các đặc điểm nổi bật của WiMAX và 3G LTE
Hiện tại WiMAX di động Rel 1 (802.16e) đã có đủ sức cạnh tranh về mặt công nghệ so với 3G LTE. Tuy nhiên, nếu nhìn kỹ trên bảng so sánh thì ta thấy công nghệ 3G LTE vẫn vượt hơn 802.16e về cả tính năng di động và tốc độ truyền dự liệu. Song, đổi với những nhà phát triển WiMAX thì họ không chấp nhận so sánh 3G LTE với 802.16e mà phải là 802.16m (cột thứ 3 trên bảng 1).  Nhìn vào đây ta thấy WiMAX di động Rel 2 hứa hẹn những tính năng vượt trội so với 3G LTE.
Ngày nay tất cả đều đóng ý với nhau rằng để đạt được tốc độ dữ liệu cao chỉ có thể nhờ vào công nghệ ăngten MIMO và kỹ thuật đa truy cập OFDMA. 3G LTE ra đời muộn hơn WiMAX và nó cũng không thể nào không dùng MIMO và OFDMA. Do vậy, nếu xét trình bình diện kỹ thuật truyền thông không dây (wireless communication) thì 3G LTE không có bất cứ một kỹ nghệ cơ bản nào vượt trội so với WiMAX di động. Nếu nhìn lại bảng so sánh ở trên sẽ thấy điểm khác nhau nổi bật là 3G LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập SC-FDMA cho đường lên thay vì OFDMA như trong WiMAX.
Song, theo nhiều chuyên gia thì sự khác biệt này lại là một điểm yếu của 3G LTE. Thực tế SC-FDMA cho phép cải tiến PAR (Peak-to-Average power Ratio) tầm 2dB ở máy phát. Tuy nhiên nó lại gây mất tầm 2-3dB về hiệu suất (performance) truyền thông trên kênh truyền nhiễu fading ở đầu máy thu. Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy SC-FDMA thực tế cho một hiệu suất trên kênh lên thấp hơn so với OFDMA.
Nhìn chung về mặt kỹ thuật, hai công nghệ WiMAX và 3G LTE dường như ngang tài ngang sức với nhau. Song, công nghệ mạnh nhất, vượt trội nhất đôi khi không phải là công nghệ giành chiến thắng mà một công nghệ thành công là một công nghệ phù hợp nhất, hòa hợp nhất. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét các khía cạnh khác liên quan đến sự cạnh tranh của WiMAX và 3G LTE trên đường tiến tới mạng di động thế hệ thứ 4.
Cạnh tranh giữa WiMAX và 3G LTE
WiMAX là một khao khát gia nhập vào thị trường thông tin di động của cộng đồng « công nghệ thông tin ». WiMAX là thuật ngữ được bắt đầu nhắc đến từ những năm 2000, với mục đích ban đầu chỉ hướng đến thị trường Internet băng rộng ở các vùng hẻo lánh. Tiếp theo, WiMAX hướng đến cung cấp giải pháp Internet băng rộng di động. Kể từ đó, nó được xem như là một đối thủ cạnh tranh của mạng thông tin di động 3G và bây giờ là 3G LTE.  Nếu đặt WiMAX vào vị trí cạnh tranh với mạng thông tin di động, biết rằng mạng thông tin di động ngày nay có khoảng hơn 2,6 tỉ thuê bao trên thế giới, rõ ràng WiMAX gặp nhiều khó khăn để tìm kiếm thị phần của mình.
Lợi điểm của WiMAX so với 3G LTE là WiMAX đã sẵn sàng để được triển khai dịch vụ rộng khắp : thiết bị mạng WiMAX  đã hoàn thiện, thiết bị đầu cuối WiMAX sẽ có mặt trong năm tới trong khi đó 3G LTE phải đợi thêm vài năm nữa. WiMAX vừa cung cấp giải pháp cố định vừa cung cấp giải pháp di động băng rộng với chi phí triển khai thấp hơn so với triển khai một mạng 3G/3G LTE hoàn toàn mới. Do vậy, WiMAX thực sự gây được chú ý của các nước đang phát triển mà ở đó mạng 3G chưa có, mạng Internet tốc độ cao bằng cáp xDSL chưa rộng khắp.
So với WiMAX, 3G LTE đã có một công nghệ đi trước là 2G, 3G với số lượng thuê bao đã có sẵn. Đây là một lợi thế lớn để triển khai 3G LTE. Đặc biệt các thiết bị di động 3G LTE sẽ tương thích với các mạng thông tin di động thế hệ trước, do vậy người dùng sẽ có thể chuyển giao dễ dàng giữa mạng 3G LTE với các mạng 2G GSM/GPRS/EDGE và 3G UMTS đã tồn tại. Điều này cho phép những nhà cung cấp mạng 3G LTE có thể triển khai mạng dần dần cũng giống hệt khi họ nâng cấp mạng 2G lên 3G.
Trong khi đó WiMAX phải triển khai mạng từ con số không. Do WiMAX không tương thích với các chuẩn di động không dây trước đó nên việc thiết bị đầu cuối WiMAX có được tích hợp với chip 2G/3G hay không vẫn còn là một câu hỏi mở.  Nó hoàn toàn không phải là một câu hỏi về kỹ thuật mà là một vấn đề mang tính chiến lược. Nó tùy thuộc vào tác nhân nào sẽ triển khai mạng WiMAX trong tương lai : nhà cung cấp mạng thông tin di động 2G/3G hiện tại hay một nhà cung cấp mạng WiMAX hoàn toàn mới. Nếu là một nhà cung cấp mạng 2G/3G thì chắc chắn họ sẽ triển khai 3G LTE nếu như WiMAX không mang lại lợi ích nào đặt biệt vượt trội so với 3G LTE. Nếu nhà cung cấp chỉ có mạng 2G/2.5G, họ cũng có thể chọn lựa WiMAX như một sự nhảy cốc lên « gần » 4G thay vì đi lên 3G/3.5G rồi 3G LTE.
Như đã phân tích ở trên, việc triển khai 3G LTE từ mạng 3G, 3.5G có sẵn là một con đường dễ dàng. Làm như vậy các nhà cung cấp mạng có thể triển khai 3G LTE dần dần không cần thiết phải đảm bảo một vùng phủ rộng kín. Bên cạnh nhà cung cấp mạng vẫn tận dụng được mạng lõi 3G đã có, tận dụng hệ thống quản lý thuê bao và tính cước có sẵn. Từ này đến khi 3G LTE hoàn thiện và được vào sử dụng, 3.5G có đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu dịch vụ băng rộng trước khi WiMAX thực sự chiếm được một thị phần quan trọng. Và thực tế có thể nhận thấy là các nhà cung cấp mạng 3G/3.5G họ không hề vội vàng trong việc tiến đến 3G LTE. Về khía cạnh kinh tế họ sẽ không triển khai 3G LTE trước khi thu lại được vốn và lãi từ việc nâng cấp lên 3G.
Kết luận
Dẫu rằng mỗi người có những nhận định khác nhau, những cái nhìn khác nhau về tính cạnh tranh của hai công nghệ này. Có một điều thống nhất là hai công nghệ này đã thu hút được một sự quan tâm lớn, tạo được một bước nhảy trong công nghệ thông tin di động không dây. Điểm yếu của WiMAX là nó không có tính kế thừa từ các hệ thống mạng có sẵn như 3G LTE đôi khi lại trở thành một điểm mạnh vì nó cho phép nhiều tác nhân mới thâm nhập vào thị trường thông tin di động. Sự thâm nhập này sẽ làm tăng tính cạnh tranh, tăng chất lượng dịch vụ và giảm giá cước viễn thông cho người dùng.
Cạnh tranh không phải bao giờ cũng là một giải pháp tốt nhất. Tại sao không nghĩ đến một sự kết hợp giữa WiMAX và 3G LTE để cùng nhau mang đến những dịch vụ tốt nhất cho người dùng ?

Mạng LTE (4G)

 

Tổng quan về công nghệ mạng không dây

I. Dẫn nhập
Trong gần 10 năm qua mạng vô tuyến (không dây) đã phát triển với tốc độ chóng mặt. Có rất nhiều loại hình mạng, nhiều công nghệ, nhiều chuẩn vô tuyến đã và đang được chuẩn hóa. Liệu các bạn có biết hết về sự tồn tại của các công nghệ mạng không dây hiện nay? Làm thế nào để phân biệt giữa chúng? Và đâu là sự khác biệt đấy?
Công nghệ mạng không dây là hầu như gần gũi nhất với nhiều người đó là công nghệ mạng thông tin di động tế bào. Đấy chính là mạng điện thoại di động 2G/3G/…. Tên thông dụng mà mọi người hay gọi là mạng GSM/CDMA hay UMTS/WCDMA/CDMA2000… Bên cạnh chắc hẳn các bạn cũng biết mạng cục bộ không dây WLAN sử dụng công nghệ Wifi 802.11. Có thể các bạn cũng nghe nói về các chuẩn khác nhau của Wifi a/b/g/i/k/m… Và chắc hẳn những “chú dế” thân yêu của các bạn cũng được trang bị công nghệ Bluetooth để truyền tải thông tin giữa các điện thoại di động hay giữa điện thoại và máy tính của bạn. Trên đây tôi vừa chỉ kể ra 3 công nghệ gần gũi nhất.
Nếu các bạn theo dõi sự phát triển của công nghệ di động chắc hẳn sẽ nghe nói đến công nghệ WiMAX. Nếu tìm hiểu thêm một tí bạn sẽ nghe nói đến WiMAX cố định và WiMAX di động và rằng WiMAX đã và đang được thử nghiệm tại Việt Nam (cụ thể ở Lào Cai, Hà nội,…).
Bên cạnh đó các công nghệ kể trên, các bạn có biết gì về công nghệ siêu băng rộng UWB (hứa hẹn sẽ thay thế Bluetooth) hay Wibree ? Các bạn có nghe nói về IEEE 802.20, IEEE 802.22…? Trong bài viết này tôi sẽ cố gắng trình bày với các bạn một cái nhìn tổng quan về các công nghệ mạng vô tuyến đã và đang được phát triển.
II. Phân loại mạng vô tuyến
Một cách truyền thống để phân loại các công nghệ mạng vô tuyến là dựa vào vùng phủ sóng của một trạm phát sóng. Các bạn xem hình dưới đây:
classification Tổng quan về công nghệ mạng không dâyHình 1: Phân loại mạng vô tuyến
Dựa vào hình trên ta có thể phân mạng vô tuyến thành các nhóm sau:
- WPAN : mạng vô tuyến cá nhân. Nhóm này bao gồm các công nghệ vô tuyến có vùng phủ nhỏ tầm vài mét đến hàng chục mét tối đa. Các công nghệ này phục vụ mục đích nối kết các thiết bị ngoại vi như máy in, bàn phím, chuột, đĩa cứng, khóa USB, đồng hồ,…với điện thoại di động, máy tính. Các công nghệ trong nhóm này bao gồm: Bluetooth, Wibree, ZigBee, UWB, Wireless USB, EnOcean,… Đa phần các công nghệ này được chuẩn hóa bởi IEEE, cụ thể là nhóm làm việc (Working Group) 802.15. Do vậy các chuẩn còn được biết đến với tên như IEEE 802.15.4 hay IEEE 802.15.3 …
- WLAN : mạng vô tuyến cục bộ. Nhóm này bao gồm các công nghệ có vùng phủ tầm vài trăm mét. Nổi bật là công nghệ Wifi với nhiều chuẩn mở rộng khác nhau thuộc gia đình 802.11 a/b/g/h/i/… Công nghệ Wifi đã gặt hái được những thành công to lớn trong những năm qua. Bên cạnh WiFi thì còn một cái tên ít nghe đến là HiperLAN và HiperLAN2, đối thủ cạnh tranh của Wifi được chuẩn hóa bởi ETSI.
- WMAN: mạng vô tuyến đô thị. Đại diện tiêu biểu của nhóm này chính là WiMAX. Ngoài ra còn có công nghệ băng rộng BWMA 802.20. Vùng phủ sóng của nó sẽ tằm vài km (tầm 4-5km tối đa).
-WAN : Mạng vô tuyến diện rộng: Nhóm này bao gồm các công nghệ mạng thông tin di động như UMTS/GSM/CDMA2000… Vùng phủ của nó cũng tầm vài km đến tầm chục km.
- WRAN: Mạng vô tuyến khu vực. Nhóm này đại diện là công nghệ 802.22 đang được nghiên cứu và phát triển bởi IEEE. Vùng phủ có nó sẽ lên tầm 40-100km. Mục đích là mang công nghệ truyền thông đến các vùng xa xôi hẻo lánh, khó triển khai các công nghệ khác. Nó sẽ sử dụng băng tần mà TV analog không dùng để đạt được vùng phủ rộng.
III. Sự phát triển của mạng thông tin di động tế bào.
Để bắt đầu, mình xin trích dẫn một đoạn sau:
“In telecommunications, just like any other field of human endeavor, fashions come and fashions go. No sooner is one technology safely out of the laboratory than attention turns to the next new innovation. Over the last few years, 4G has been slowly taking shape as the next big development in wireless communications. (Alun Lewis, Independent telecommunications writer and consultant)”.
Trong hơn 25 năm qua, sự phát triển của Internet cũng như các công nghệ không dây đã có ảnh hưởng rất lớn đến cuộc sống của con người trên toàn thế giới. Hai nhân tố này đã làm thay đổi cách con người liên lạc với nhau, cách họ làm việc, cách họ hưởng thụ cuộc sống thông qua các loại hình giải trí mới.
Với sự ra đời của mạng thông tin di động tế bào, chúng ta đã chứng kiến sự tăng vọt về nhu cầu dịch vụ không dây & di động. Chúng ta đã và đang chứng kiến sự phát triển đến chóng mặt của mạng không dây : năm 2002 đánh dấu thời điểm lịch sử của mạng viễn thông với số thuê bao di động vượt số thuê bao cố định. Theo ITU, tháng 9 năm 2005, số thuê bao di động trên thế giới đã vượt con số 2 tỷ. Theo thống kê của GSA (Global mobile Suppliers Association) gần đây, con số này đã vượt 3 tỷ. Tuy nhiên, lịch sử của mạng tế bào còn rất ngắn ngủi. Nó mới trải qua 3 thế hệ và ở nhiều quốc gia nó vẫn còn đang ở thế hệ thứ 2.
Trong mạng thông tin di động tế bào, mỗi một thập kỷ chứng kiến một thế hệ mạng mới. Thế hệ đầu tiên (1G) khởi đầu từ những năm 80s. Đó là thế hệ điện thoại di động analog. Thế hệ thứ 2G bắt đầu nổi lên từ nhưng năm đầu của thập kỷ 90. Thế hệ thứ 2G là công nghệ di động kỹ thuật số, cung cấp dịch vụ voice và cả data. Thế hệ thứ 3 bắt đầu từ năm 2001 ở Nhật, đặc trưng bởi dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương tiện với tốc độ cao. Hệ thống tiền-4G, những viên đá tảng cho thế hệ thứ 4G, hy vọng sẽ được thương mại hóa vào khoảng đầu năm 2010. Một thế hệ 4G sẽ cất cánh vào những năm 2012. Con đường phát triển của các công nghệ mạng tế bào được thể hiện ở hình dưới đây.
technology evolution Tổng quan về công nghệ mạng không dây
Thế hệ thứ 1 (1G): Mạng di động thế hệ thứ nhất khơi mào ở Nhật vào năm 1979. Đây là hệ thống truyền tín hiệu tương tự (analog). Những công nghệ chính thuộc thế hệ thứ nhất này có thể kể đến là AMPS (Advanced Mobile Phone System), TACS ( Total Access Communication System), JTACS ( Japan TACS), NMT (Nordic Mobile Telephone). Tuy chưa hoàn hảo về mặt công nghệ và kỹ thuật, thế hệ thông tin di động 1G này thực sự là một mốc phát triển quan trọng của ngành viễn thông (khái niệm di động (mobile) đã bắt đầu đi vào phục vụ nhu cầu liên lạc của con người trong đời sống hằng ngày). Những điểm yếu nổi bật của thế hệ 1G liên quan đến chất lượng truyền tin kém, vấn đề bảo mật và việc sử dụng kém hiệu quả tài nguyên tần số.
Thế hệ thứ 2 (2G): Hệ thống mạng 2G được đặc trưng bởi công nghệ chuyển mạch kỹ thuật số (digital circuit-switched). Kỹ thuật này cho phép sử dụng tài nguyên băng tần hiệu quả hơn nhiều so với 1G. Hầu hết các thuê bao di động trên thế giới hiện đang dùng công nghệ 2G này. Công nghệ 2G sẽ còn tồn tại thêm một thời gian dài nữa trước khi 3G thay thế hoàn toàn nó. Những chuẩn di động 2G chính bao gồm GSM (Global System for Mobile Communication), IS-136 và CdmaOne.
- GSM sử dụng kỹ thuật đa truy cập TDMA và song công FDD. GSM đã trở thành công nghệ truyền thông có tốc độ phát triển nhanh nhất từ trước đến nay và là một chuẩn di động được triển khai rộng rãi trên thế giới.
- IS-136, được biết đến với tên D-AMPS (Digital-AMPS), sử dụng kỹ thuật đa truy cập TDMA và song công TDD. Công nghệ này được triển khai nhiều ở Châu Mĩ, đặc biệt là ở Mỹ và Canada. IS-136 được triển khai như một mạng overlay kỹ thuật số, phủ trên nền hạ tầng mạng AMPS. IS-136 cho tốc độ dữ liệu lên đến 30Kbps.
- CdmaOne là tên gọi của chuẩn di động ITU IS-95 sử dụng kỹ thuật đa truy cập CDMA. CDMA được chuẩn hoá năm 1993. Ngày nay, có 2 phiên bản IS-95, gọi là IS-95A và IS-95B. IS-95A dùng FDD với độ rộng kênh là 1,25MHz cho mỗi hướng lên và xuống. Tốc độ dữ liệu tối đa của IS-95A là 14,4 Kbps. IS-95B có thể cung ứng tốc độ dự liệu lên đến 115Kbps bằng cách gộp 8 kênh lại với nhau. Với tốc độ này, IS-95B còn được phân loại như là công nghệ 2,5G.
Thế hệ 2,5G: Thế hệ 2,5G đặc trưng bởi dịch vụ dự liệu tốc độ cải tiến. Chuẩn chính của thế hệ này là GPRS, EDGE và IS-95B. GPRS là một bước phát triển tiếp theo để cung cấp dịch vụ dự liệu tốc độ cao cho người dùng GSM và IS-136. Lý thuyết mà nói thì GPRS có thể cung ứng tốc độ dự liệu lên đến 172,2 Kbps. GPRS là một giải pháp chuyển mạch gói. Đây cũng là một bước đệm trong quá trình chuyển từ thế hệ 2G lên 3G của các nhà cung cấp dịch vụ GSM/IS-136. Trên con đường dài đi đến 3G, EDGE đã ra đời để cải tiến tốc độ dữ liệu hơn nữa (tốc độ tối đa tầm 384Kbps). EDGE đôi khi còn được trích dẫn như công nghệ 2,75G.
Thế hệ di động thứ 3 (3G): Mạng 3G đặc trưng bởi tốc độ dự liệu cao, capacity của hệ thống lớn, tăng hiệu quả sử dụng phổ tần và nhiều cải tiến khác. Có một loạt các chuẩn công nghệ di động 3G, tất cả đều dựa trên CDMA, bao gồm: UMTS (dùng cả FDD lẫn TDD), CDMA2000 và TD-SCDMA.
- UMTS (đôi khi còn được gọi là 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA. UMTS được chuẩn hoá bởi 3GPP. UMTS là công nghệ 3G được lựa chọn bởi hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để đi lên 3G. Tốc độ dữ liệu tối đa là 1920Kbps (gần 2Mbps). Nhưng trong thực tế tốc độ này chỉ tầm 384Kbps thôi. Để cải tiến tốc độ dữ liệu của 3G, hai kỹ thuật HSDPA và HSUPA đã được đề nghị. Khi cả 2 kỹ thuật này được triển khai, người ta gọi chung là HSPA. HSPA thường được biết đến như là công nghệ 3,5G.
  • HSDPA: Tăng tốc độ downlink (đường xuống, từ NodeB về người dùng di động). Tốc độ tối đa lý thuyết là 14,4Mbps, nhưng trong thực tế nó chỉ đạt tầm 1,8Mbps (hoặc tốt lắm là 3,6Mbps). Theo một báo cáo của GSA tháng 7 năm 2008, 207 mạng HSDPA đã và đang bắt đầu triển khai, trong đó 207 đã thương mại hoá ở 89 nước trên thế giới.
  • HSUPA: tăng tốc độ uplink (đường lên) và cải tiến QoS. Kỹ thuật này cho phép người dùng upload thông tin với tốc độ lên đến 5,8Mbps (lý thuyết). Cũng trong cùng báo cáo trên của GSA, 51 nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động đã triển khai mạng HSUPA ở 35 nước và 17 nhà cung cấp mạng lên kế hoạch triển khai mạng HSUPA.
CDMA2000 là người “nối giỏi” của 2G CdmaOne, đại diện cho họ công nghệ bao gồm CDMA2000 1xRTT (Radio Transmission Technology), CDMA2000 EV-DO (Evolution -Data Optimized) và CDMA2000 EV-DV(Evolution -Data and Voice). CDMA2000 được chuẩn hoá bởi 3GPP2. Lẽ thường tình thì CDMA2000 là công nghệ 3G được lựa chọn bởi các nhà cung cấp mạng CdmaOne.
  • CDMA2000 1xRTT: chính thức được công nhận như là một công nghệ 3G, tuy nhiên nhiều người xem nó như là một công nghệ 2,75G đúng hơn là 3G. Tốc độ của 1xRTT có thể đạt đến 307Kbps, song hầu hết các mạng đã triển khai chỉ giới hạn tốc độ peak ở 144Kbps.
  • CDMA2000 EV-DO: sử dụng một kênh dữ liệu 1,25MHz chuyên biệt và có thể cho tốc độ dữ liệu đến 2,4Mbps cho đường xuống và 153Kbps cho đường lên. 1xEV-DO Rev A hỗ trợ truyền thông gói IP, tăng tốc độ đường xuống đến 3,1Mbps và đặc biệt có thể đẩy tốc độ đường lên đến 1,2Mbps. Bên cạnh đó, 1xEV-DO Rev B cho phép nhà cung cấp mạng gộp đến 15 kênh 1,25MHz lại để truyền dữ liệu với tốc độ 73,5Mbps. Theo một báo cáo trên
    www.cdg.org site, 3G CDMA2000 EV-DO đã vượt con số 83 triệu thuê bao vào tháng 9 năm 2007 (chắc gần đây đã có báo cáo mới, song mình cũng chưa kiểm tra lại nữa).
  • CDMA2000 EV-DV: tích hợp thoại và dữ liệu trên cùng một kênh 1,25MHz. CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ peak đến 4,8Mbps cho đường xuống và đến 307Kbps cho đường lên. Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm đã dừng vô thời hạn việc phát triển của 1xEV-DV vì đa phần các nhà cung cấp mạng CDMA như Verizon Wireless và Sprint đã chọn EV-DO.
TD-SCDMA là chuẩn di động được đề nghị bởi “China Communications Standards Association” và được ITU duyệt vào năm 1999. Đây là chuẩn 3G của Trung Quốc. TD-SCDMA dùng song công TDD. TD-SCDMA có thể hoạt động trên một dãi tần hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2Mbps) hay 5MHz (cho tốc độ 6Mbps). Ngày xuất hành của TD-SCDMA đã bị đẩy lùi nhiều lần. Nhiều thử nghiệm về công nghệ này đã diễn ra từ đầu năm 2004 cũng như trong thế vận hội Olympic gần đây.
Hai bảng so sánh các đặc điểm của các công nghệ tế bào kể trên kèm với công nghệ WiMAX/WiFi.
comparison feature1 Tổng quan về công nghệ mạng không dâycomparison feature2 Tổng quan về công nghệ mạng không dây

Giải pháp thoại cho mạng LTE

LTE (Long Term Evolution) là một kiến trúc toàn IP được thiết kế để cung cấp dịch vụ dữ liệu Internet di động tốc độ cao. LTE không tương thích để kế thừa dịch vụ thoại trên nền chuyển mạch của mạng di động 2G/3G. Điều này trở thành một cản trở quan trọng đối với các nhà cung cấp dịch vụ vì nó ảnh hưởng đến 2 dịch vụ thoại + tin nhắn SMS mà mang lại hơn 80% doanh thu dịch vụ di động toàn cầu, và tính đến nay vẫn là dịch vụ có lợi nhuận cao hơn nhiều so với lợi nhuận từ dịch vụ dữ liệu.
Tuy nhiên, tại sao lại phải cần một dịch vụ VoLTE trong khi ta hoàn toàn có thể dùng giải pháp VoIP trên nền dữ liệu giống như các dịch vụ thoại VoIP cung cấp bởi các OTT (over the top) như Skype, GTalk v.v. Nếu dùng dịch vụ VoIP như thế các nhà khai thác dịch vụ không chắc sẽ có khả năng cạnh tranh được với các OTT và hơn nữa họ không khai thác được thế mạnh về khả năng quản lý hạ tầng mạng cũng như quản lý chất lượng dịch vụ. Do vậy giải pháp VoIP OTT không được các nhà cung cấp dịch vụ hưởng ứng.
VoLTE2 Giải pháp thoại cho mạng LTE1/ VoLTE là gì ?
VoLTE (Voice over LTE) là giải pháp công nghệ được hiệp hội GSMA đưa ra từ đầu năm 2010 và tương thích với bộ chuẩn 3GPP để cung cấp giải pháp thoại và tin nhắn SMS qua mạng LTE. Tiền thân của VoLTE là giải pháp One Voice được phát triển với sự hợp tác của hơn 40 nhà khai thác mạng và nhà sản xuất thiết bị viễn thông lớn trên thế giới như AT&T, Verizon Wireless, Nokia hay Alcatel-Lucent.
Giải pháp VoLTE bổ sung cho mạng LTE với việc cung cấp dịch vụ thoại và SMS trên cùng một hạ tầng mạng LTE.  Dựa trên nền IMS, giải pháp VoLTE cho phép các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ thoại, video và các dịch vụ nhắn tin phong phú (rich communication). VoLTE hứa hẹn sẽ giúp các nhà khai thác di động cạnh tranh với các nhà cung cấp dịch vụ OTT. Từ đó, các nhà khai thác dịch vụ có thể đổi mới các dịch vụ phong phú hơn, tinh tế hơn mang đến những trãi nghiệm người dùng mới và tương thích với bất kỳ thế hệ thiết bị di động nào. Các dịch vụ phong phú trong bộ truyền thông phong phú RCS/RSC-e  là mục tiêu mà các nhà cung cấp dịch vụ hướng tới.
Dưới đây là bộ giao thức để truyền tải thông tin thoại từ điện thoại đến máy chủ IMS. Kỹ thuật LTE DRX được dùng để tiết kiệm năng lượng pin của thiết bị đầu cuối và kỹ thuật nén RoHC (Robust Header Compression) được dùng để tăng hiệu năng trao đổi gói dữ liệu thoại trên IP.
Protocol stack VoLTE Giải pháp thoại cho mạng LTE
Bộ giao thức VoLTE trên nền IMS (theo GSMA)
VoLTE dựa trên nền IMS và các profile (thông số liên quan đến cuộc gọi thoại qua nền IMS) định nghĩa bởi GSMA. VoLTE dựa trên chuẩn 3GPP IMS MMTel (Multimedia Telephony) dành cho thoại và SMS trên nền LTE. Kịch bản này dựa trên giả thuyết là LTE được phủ rộng khắp hoặc LTE sẽ được hổ trợ bởi công nghệ VoIP trên nền HSPA/1xEVDO.
VoLTE MMtel Giải pháp thoại cho mạng LTE
Kiến trúc VoLTE dựa trên MMTel
Ngoài ra còn có những kịch bản khác, thực tế hơn, với giả thuyết là cùng tồn tại mạng LTE với mạng 2G/3G. Tôi muốn nói đến giải pháp SRVCC (Single Radio Voice Call Continuity). Giải pháp này được chuẩn hóa trong 3GPP TS23.216. SRVCC cho phép phiên IMS được duy trì khi thiết bị đầu cuối chuyển giao từ công nghệ này sang công nghệ khác (và một lúc chỉ có thể kết nối với 1 công nghệ vô tuyến – single radio). Nghĩa là khi di chuyển ra khỏi vùng có sóng LTE thì SRVCC sẽ là điểm tựa (anchor) để duy trì cuộc thoại khi thiết bị chuyển giao sang 2G/3G.
SRVCC VoLTE Giải pháp thoại cho mạng LTE
Kiến trúc VoLTE dựa trên SRVCC
 Giải pháp SRVCC yêu cầu phải thiết lập một giao diện mới Sv giữa EPC (Evolved Packet Core) và CS core, nhờ đó MME (Mobility Management Entity) có thể yêu cầu MSC-S đặt trước tài nguyên cần thiết ở mạng 2G/3G trước khi chuyển giao. Và dĩ nhiên là nhà mạng phải triển khai SCC AS (Service Centralization and Continuity Application Server) để quản lý chuyển giao thoại, video và đồng bộ hóa dịch vụ. Nhược điểm của giải pháp này là phải đầu tư xây dựng mạng IMS, triển khai các Application Server cần thiết như kể trên. Ưu điểm của giải pháp này là:
  • Cung cấp dịch vụ thoại và dữ liệu trên cùng một công nghệ LTE (không cần phải duy trì mạng 2G/3G).
  • Profile được chuẩn hóa nên sẽ tương thích rộng, dễ dàng trong việc roaming
  • Thiết bị đầu cuối sẽ được chuẩn hóa để tương thích VoLTE
  • QoS được đảm bảo : Gói dữ liệu thoại sẽ được gán với bearer GBR (Guaranted Bit Rate) và tín hiệu SIP thì được gán trong bearer non-GBR dành riêng.
  • Chuyển giao được quản lý bởi tiến trình EPC/LTE do vậy nên không có ảnh hưởng gì đến lớp IMS.
  • Với giải pháp SRVCC, bài toán roaming sẽ không còn là bài toán nan giải nữa vì nó tương thích với chuẩn 3GPP. Vấn đề roaming giữa các mạng IMS cũng đang được chuẩn hóa bởi GSMA.
2/ CSFB là gì ?
Trước hết giải pháp VoLTE đỏi hỏi phải có một mạng IMS di động, điều mà nhiều nhà cung cấp mạng chưa có. Để khắc phục điều này và nhằm sớm thúc đẩy việc triển khai LTE, một giải pháp khác để cung cấp dịch vụ thoại được gọi là CSFB (Circuit Switched Fallback) đã được đề nghị. CSFB chuẩn hóa bởi 3GPP 23.272.
Ý tưởng : khi cần thực hiện cuộc gọi thoại hoặc khi nhận được paging cho CS thoại qua giao diện SGs thì thiết bị UE chuyển sang dùng dịch vụ thoại  CS của mạng 2G/3G truyền thống. Khi cuộc gọi kết thúc, UE chuyển sang kết nối với mạng LTE. Khi cần dùng dịch vụ dữ liệu thì UE dùng mạng LTE. Việc chuyển đổi được thực hiện một cách tự động bởi mạng và thiết bị đầu cuối. CSFB là giải pháp lý tưởng cho giai đoạn đầu triển khai mạng LTE khi mà mạng IMS cho mạng di động chưa sẵn sàng.
CSFB Ericsson Giải pháp thoại cho mạng LTE
Kiến trúc giải pháp CSFB
Kiến trúc giải pháp CSFB định nghĩa bởi 3GPP thông qua giao diện SGs. Giao diện này được xây dựng dựa trên giao diện Gs mà trao đổi tín hiệu giữa MSC và SGSN. Giao diện SGs cung cấp gần như tất cả các chức năng được cung cấp bởi Gs hiện có.
CSFB 3GPP architecture Giải pháp thoại cho mạng LTE
Kiến trúc CSFB với giao diện SGs (theo 3GPP)
Giải pháp CSFB không cần IMS và tương thích rộng rãi cho roaming vì được chuẩn hóa với 3GPP. Tuy nhiên, giải pháp này có một số nhược điểm:
  • MSC cần phải nâng cấp để có thể tương thích với giải pháp CSFB
  • Phiên dịch vụ dữ liệu phải ngừng lại khi thực hiện hay nhận cuộc gọi thoại trên nền CS.
  • Thời gian thiết lập cuộc gọi lớn
  • Chuyển giao giữa LTE và non-LTE trạm phát sóng => nhiều thông điệp báo hiệu
  • Duy trì mạng 2G/3G
 Trong giải pháp CSFB ta cũng có thể chọn kết nối với 2G/3G và khi cần dùng dịch vụ dữ liệu thì ta chuyển sang mạng LTE.
Tóm lược các giải pháp kiến trúc VoLTE:
VoLTE overview Giải pháp thoại cho mạng LTE
Tóm lược các giải pháp kiến trúc VoLTE
Tổ chức 3GPP và GSMA đã và đang tiếp tục làm việc để cho ra bộ chuẩn VoLTE theo tiến trình dưới đây:
Standardization VoLTE Giải pháp thoại cho mạng LTE
Tiến trình chuẩn hóa VoLTE
Mạng LTE đã và đang được triển khai rộng rãi trên khắp thế giới. Hầu như các nhà cung cấp mạng giai đoạn đầu sẽ dùng giải pháp CSFB để cung cấp giải pháp thoại trên mạng 2G/3G như trước đây. Việc chuyển tiếp lên giải pháp VoLTE sẽ còn phải đợi thêm vài năm nữa mới thực sự được đưa vào sử dụng vì nó yêu cầu phải triển khai mạng IMS di động, triển khai các AS cần thiết để quản lý cuộc gọi trong nền IMS, quản lý chuyển giao. VoLTE cũng là một điều kiện cần để có thể triển khai các dịch vụ phong phú (rich communication) với mạng LTE cho người dùng trong tương lai. Tuy nhiên cũng phải hết sức cẩn trọng về chất lượng thoại (MOS) của thoại trên nền LTE. Chất lượng thoại ắt hẳn sẽ bị chi phối bởi chất lượng QoS E2E của mạng truyền tải IP: độ mất gói tin, độ trễ, độ jitter.


Dạo quanh thị trường LTE đầu năm 2012

Tính đến  05/01/2012, đã có 49 nhà mạng đã triển khai và cung cấp dịch vụ dị động 4G LTE.  Cụ thể, năm 2009 có 2 nhà cung cấp dịch vụ LTE đầu tiên là TeliaSonera ở Na-uy và Thụy Điển. Năm 2010 có 15 nhà cung cấp dịch vụ LTE. Năm 2011 có thêm 29 nhà mạng LTE. Đầu năm 2012, 3 nhà mạng  cung cấp dịch vụ LTE mới là Viva Bahrain, T-Mobile Hungary và KT Hàn Quốc.
Tổ chức GSA dự báo từ nay đến cuối năm 2012 sẽ có 110 nhà cung cấp dịch vụ LTE trên hơn 50 nước trên thế giới. Năm 2012 hứa hẹn là năm của công nghệ LTE.
LTE map Dạo quanh thị trường LTE đầu năm 2012
Bản đồ LTE trên thế giới (nguồn GSA, january 2012)
Tuy TeliaSonera là nhà mạng triển khai và cung cấp dịch vụ LTE đầu tiên từ cuối 2009, tính đến nay họ chỉ mới có hơn 5000 người thuê bao dịch vụ này ở Thụy Điển. Trong số các nhà mạng LTE, với 3,1 triệu thuê bao, Verizon USA đứng đầu trong bảng xếp hạng các nhà mạng có nhiều thuê bao LTE nhất. Kế đến là NTT DoCoMo Nhật Bản với hơn 388 ngàn thuê bao. Ở Châu Âu, nhà mạng có nhiều thuê bao LTE nhất là Vodafone D2 ở Đức với 52 ngàn thuê bao.
LTE Subscribers Sept 20111 Dạo quanh thị trường LTE đầu năm 2012
LTE Subscribers Sept 2011
Chiến lược kinh doanh dịch vụ LTE
- Chiến lược đầu tiên cho các nhà mạng là dùng LTE để cung cấp dịch vụ Internet cho các vùng sâu, vùng xa mà hạ tầng mạng truy cập băng rộng cố định chưa được triển khai. Ở nhiều nước việc phủ Internet băng rộng trên khắp lãnh thổ là một yêu cầu bắt buộc đối với các nhà cung cấp mạng. Đây cũng là chiến lược mà Vodafone ở Đức đã áp dụng khi họ bắt đầu triển khai LTE ở băng tầng 800MHz.
- Một chiến lược kinh doanh khác nữa là nhắm đến giới trẻ, sinh viên vì đa phần họ cần dùng Internet di động tốc độ cao hơn là dùng Internet cố định băng rộng. Dịch vụ LTE do vậy có thể thay thế dịch vụ Internet băng rộng cho một số đối tượng người dùng.
- Và dĩ nhiên dịch vụ LTE cũng nhắm đến khuyến khích người dùng dịch vụ 3G chuyển sang dùng LTE để có tốc độ và chất lượng dịch vụ cao hơn. Đặc biệt phải kể đến là độ trễ trên mạng LTE nhỏ hơn nhiều so với mạng 3G, điều này sẽ giúp phát triển các dịch vụ tương tác như game, video conference, video broadcast…trên nền LTE.
Sự bùng nổ của thị trường LTE dự đoán sẽ kích thích 17% tăng trưởng doanh thu của thị trường điện thoại di động toàn cầu vào năm 2012, theo một báo cáo mới từ IHS iSuppli. Thị trường thiết bị di động LTE năm nay sẽ đạt tầm 21,7 tỷ USD. Năm 2012 hứa hẹn là một năm khởi sắc cho thị trường LTE.
http://vienthongkysu.com/mobile/lte_2012/
http://vi.wikipedia.org/wiki/LTE

IMS là gì?

IMS là gì?

IMS, thuật ngữ viết tắt của IP Multimedia Subsystem, là một kiến trúc mạng nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua mạng truy nhập nào. IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng như truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX. IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể tương vận (interoperability) với nhau. IMS hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho cả người dùng lẫn nhà cung cấp dịch vụ. Nó đã và đang được tập trung nghiên cứu cũng như thu hút được sự quan tâm lớn của giới công nghiệp. Tuy nhiên IMS cũng gặp phải những khó khăn nhất định và cũng chưa thật sự đủ độ chín để thuyết phục các nhà cung cấp mạng đầu từ triển khai nó. Kiến trúc IMS được cho là khá phức tạp với nhiều thực thể và vô số các chức năng khác nhau. Bài viết này giúp bạn đọc có một cái nhìn tổng quan từ khía cạnh công nghệ của giải pháp IMS. Nó cũng chỉ ra những lợi ích và khó khăn mà IMS đang phải đương đầu.
ims IMS là gì?
Đôi nét về tiến trình chuẩn hóa IMS
IMS được định hình và phát triển bởi diễn đàn công nghiệp 3G.IP, thành lập năm 1999. Kiến trúc ban đầu của IMS được xây dựng bởi 3G.IP và sau đó đã được chuẩn hóa bởi 3GPP (3rd Generation Partnership Project) trong Release 5 công bố tháng 3 năm 2003. Trong phiên bản đầu tiên này, mục đích của IMS  là tạo thuận lợi cho việc phát triển và triển khai dịch vụ mới trên mạng thông tin di động. Tiếp đến, tổ chức chuẩn hóa 3GPP2 đã xây dựng hệ thống CDMA2000 Multimedia Domain (MMD) nhằm hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện trong mạng CDMA2000 dựa trên nền 3GPP IMS. Trong Release 6 của 3GPP IMS, cùng với khuynh hướng tích hợp giữa mạng tế bào và mạng WLAN, mạng truy nhập WLAN đã được đưa vào như một mạng truy nhập bên cạnh mạng truy nhập tế bào.
IMS khởi đầu như một chuẩn cho mạng vô tuyến. Tuy nhiên, cộng đồng mạng hữu tuyến, trong quá trình tìm kiếm một chuẩn thống nhất, sớm nhận thấy thế mạnh của IMS cho truyền thông hữu tuyến. Khi đó ETSI (the European Telecommunication Standards Institute) đã mở rộng chuẩn IMS thành một phần của kiến trúc mạng thế hệ tiếp theo NGN (Next Generation Network) mà họ đang xây dựng. Tổ chức chuẩn hóa TISPAN (Telecoms & Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking) trực thuộc ETSI, với mục đích hội tụ mạng thông tin di động và Internet, đã chuẩn hóa IMS như một hệ thống con của NGN. Kết hợp với TISPAN, trong Release 7 của IMS, việc cung cấp dịch vụ IMS qua mạng cố định đã được bổ sung. Năm 2005, phiên bản Release 1 của TISPAN về NGN  được coi như một sự khởi đầu cho hội tụ cố định-di động trong IMS. Gần đây, 3GPP và TISPAN đã có được một thỏa thuận để cho ra phiên bản Release 8 của IMS với một kiến trúc IMS chung, có thể hỗ trợ các kết nối cố định và các dịch vụ như IPTV.
Đa phần các giao thức sử dụng trong IMS được chuẩn hóa bởi IETF (Internet Engineering Task Force), điển hình nhất là giao thức tạo phiên SIP (Session Initiation Protocol). Rất nhiều các phát triển và cải tiến của SIP để hỗ trợ các chức năng theo yêu cầu của hệ thống IMS đã được đề nghị và chuẩn hóa bởi IETF như SIP hỗ trợ tính cước, bảo mật v.v. Bên cạnh IETF và TISPAN, một tổ chức chuẩn hóa khác mà 3GPP hợp tác chặt chẽ trong việc phát triển IMS là Liên minh di động mở OMA (Open Mobile Alliance) nhằm phát triển các dịch vụ trên nền IMS. Một trong những dịch vụ do OMA phát triển là Push-to-Talk over Cellular (PoC) hay OMA SIMPLE Instant Messaging.
Lợi ích của IMS
IMS, tạm dịch là hệ thống con đa phương tiện IP, không đơn thuần là một nền tảng dịch vụ (service plaftorm) mà là một kiến trúc mạng dùng để thao tác, quản lý và điểu khiển các dịch vụ đa phương tiện đến người dùng cố định và di động. IMS định nghĩa một lớp quản lý dịch vụ chung cho tất cả các loại hình dịch vụ đa phương tiện, độc lập với loại hình mạng truy nhập mà người dùng đang kết nối. IMS xây dựng trên nền mạng lõi IP và cho phép nhiều mạng truy nhập khác, bao gồm cả mạng di động lẫn mạng cố định, kết nối với nhau thông qua lớp dịch vụ chung để cung cấp các gói dịch vụ hội tụ.
Ngày nay Internet đã trở thành một phần cuộc sống của hơn 15% số người trên trái đất. Internet cung cấp phương thức để mọi người có thể liên lạc, trao đổi, tuơng tác và làm việc cùng với nhau. Trong khi các mạng vận tải dữ liệu không cần thời gian thực được sử dụng chủ yếu trong thế hệ Internet đầu tiên thì ngày nay các dịch vụ thời gian thực (hoặc gần thực) với chất lượng dịch vụ QoS cao ngày càng được phát triển rộng rãi. Sự chuyển đổi theo khuynh hướng hội tụ nhiều hệ thống mạng khác nhau trên nền toàn IP sẽ sớm trở thành hiện thực. Trong bối cảnh đó, người dùng trong tương lai mong muốn có các dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả năng tương tác thời gian thực mọi lúc mọi nơi trên mọi thiết bị sử dụng. Điều này đặt ra nhữnng yêu cầu mới cho kiến trúc hạ tầng mạng viễn thông. Trong bối cảnh đó, IMS được xem như là một giải pháp hứa hẹn để thỏa mãn tất cả những mục tiêu kể trên cho một thế hệ mạng tương lai.
Một trong những mục đích đầu tiên của IMS là giúp cho việc quản lý mạng trở nên dễ dàng hơn bằng cách tách biệt chức năng điều khiển và chức năng vận tải thông tin. Một cách cụ thể,  IMS là một mạng phủ (overlay), phân phối dịch vụ trên nền hạ tầng chuyển nối gói.  IMS cho phép chuyển dần từ mạng chuyển nối mạch sang chuyển nối gói trên nền IP, tạo thuận lợi cho việc quản lý mạng thông tin di động. Việc kết nối giữa mạng cố định và di động đã góp phần vào tiến trình hội tụ mạng viễn thông trong tương lai. IMS cho phép người dùng có thể sử dụng một hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển từ mạng này sang mạng khác mà vẫn có thể dùng cùng một dịch vụ.
Kiến trúc IMS cung cấp nhiều giá trị gia tăng cho nhà cung cấp mạng, người phát triển ứng dụng, người cung cấp dịch vụ cũng như người sử dụng các thiết bị đầu cuối. Kiến trúc IMS giúp các dịch vụ mới được triển khai một cách nhanh chóng với chi phí thấp. IMS cung cấp khả năng tính cước phức tạp hơn nhiều so với hệ thống tài khoản trả trước hay trả sau,  ví dụ như việc tính cước theo từng dịch vụ sử dụng hay phân chia cước giữa các nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng. Khách hàng sẽ chỉ nhận một bảng tính cước phí duy nhất từ một nhà cung cấp mạng thường trú. IMS hứa hẹn mang đến nhiều dịch vụ đa phương tiên, giàu bản sắc theo yêu cầu và sở thích của từng khách hàng,  do đó tăng sự trải nghiệm của khách hàng (customer experience).
Với IMS, nhà cung cấp mạng sẽ không chỉ làm công tác vận tải thông tin một cách đơn thuần mà trở thành tâm điểm trong việc phấn phối dung lượng thông tin trong mạng, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như kịp thời thay đổi để đáp ứng các tình huống khác nhau của khách hàng.
Tóm lại, IMS tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ trong việc xây dựng và triển khai các ứng dụng mới, giúp nhà cung cấp mạng giảm chi phí triển khai, vận hành và quản lý, đồng thời tăng lợi nhuận nhờ các dịch vụ mới. Và cuối cùng IMS mang lại những dịch vụ mới hướng đến sự tiện nghi cho khách hàng.
Điểm yếu hiện tại của IMS
IMS đang thiếu một mô hình kinh doanh có sức thuyết phục để các nhà cung cấp mạng chấp nhận triển khai IMS. Điểm nối bật của IMS là hướng đến một mô hình mạng hội tụ. Tuy nhiên, điều này không dễ dàng thuyết phục một nhà cung cấp mạng triển khai IMS. Với IMS, khách hàng đăng ký với một nhà cung cấp mạng (network operator) có thể dùng dịch vụ của nhiều nhà cung cấp dịch vụ (service providers)  khác nhau. Do vậy, IMS sẽ dẫn đến sự cạnh tranh giữa nhà cung cấp mạng và những nhà cung cấp dịch vụ nội dung của thế giới Internet (Microsoft, Google…). Thay vì tăng thêm lợi nhuận nhờ các dịch vụ giá trị gia tăng, nhà cung cấp mạng có thể sẽ phải chịu thất bại trong việc cạnh tranh với các nhà cung cấp dịch vụ. Do vậy, nhiều nhà cung cấp mạng đang còn rất dè dặt khi quyết định triển khai IMS. Đây là một vấn đề mang tính chiến lược chứ không phải là một vấn đề về công nghệ.
Về mặt kỹ thuật, một trong những điểm yếu mà nhiều người nhắc đến nhiều nhất là tính bảo mật của IMS. Trong các yếu tố về bảo mật có thể kể đến các vấn đề liên quan đến quản lý nhận dạng người dùng bao gồm các lỗi như Call ID spoofing, ăn cắp ID, tấn cống DoS/DDoS, spam. Điểm yếu bảo mật nằm ở thiết bị SIP vì nó chưa có một cơ chế chứng nhận thực tốt như trong mạng thông tin di động tế bào (ví dụ bảo mật qua SIM). Thêm vào đó là sự hội tụ giữa nhiều loại hình mạng cũng gây không ít khó khăn trong việc quản lý bảo mật. Hiện tại, Release 8 của 3GPP đang xem xét một cách nghiêm túc vấn đề bảo mật này.
IMS hướng đến hội tụ, hướng đến việc nhiều hệ thống, nhiều mạng có thể tương vận với nhau. Tuy nhiên, đây cũng chính là một khó khăn mà IMS đang gặp phải. Việc các thiết bị có nguồn gốc từ nhiều nhà sản xuất khác nhau có thể tương vận được với nhau không phải là một điều dễ dàng. Bên cạnh đó, nhiều giao thức cũng chưa được chấp nhận và triển khai rộng rãi, ví dụ như trường hợp của giao thức DIAMETER.
IMS chỉ tập trung đến quản lý dịch vụ, do đó thiếu các ứng dụng “hấp dẫn” mang đặc thù riêng của IMS. Đa phần các dịch vụ mà IMS hiện đang hỗ trợ điều có thể thực hiện được không cần đến IMS (ví dụ sử dụng SIP). Hệ thống IMS khá phức tạp và chi phí để triển khai một hệ thống như thế là không nhỏ. Bên cạnh đó, hiện chưa có giải pháp cho việc chuyển tiếp dần từ mạng hiện tại lên IMS. Và một câu hỏi đặt ra là liệu các nhà cung cấp mạng có thể sử dụng lại những dịch vụ đã tồn tại mà không cần phải thay đổi quá nhiều. IMS hướng đến dịch vụ đa phương tiện, tuy nhiên tính đến thời điểm này các dịch vụ như P2P, IPTV, VPN còn chưa được tích hợp và chuẩn hóa trên nền IMS.
Mặc dù IMS nhắm đến việc đảm bảo chất lượng dịch vụ nhưng việc đảm bảo chất lượng dịch vụ khi chuyển đổi từ loại hình mạng này sang loại hình mạng khác (trong môi trường mạng hội tụ), hay từ mạng của nhà cung cấp mạng này sang mạng của nhà cung cấp mạng khác vẫn còn là một vấn đế chưa được giải quyết. Kiến trúc IMS thiếu một thực thể trung tâm để quản lý tài nguyên chung. Bài toán quản lý di động, chuyển giao giữa nhiều loại hình mạng khác nhau, cũng đặt ra những khó khăn nhất định cho việc cung cấp quản lý dịch vụ IMS.
Bên cạnh các chức năng kể trên, muốn vận hành tốt IMS cần phải có các chức năng theo dõi, quản lý và sữa lỗi của hệ thống. Trong môi trường mạng hội tụ, nếu một cuộc gọi bị rớt, chưa có một cơ chế nào để có thể xác định vị trí diễn ra lỗi (debugging).
Kết luận
IMS là một giải pháp hứa hẹn cho việc quản lý dịch vụ trong thế hệ mạng tiếp theo. IMS là một bước đi mang tính chiến lược lâu dài của nhiều công ty và tập đoàn viễn thông. Trong thời gian ngắn sắp tới, sẽ còn nhiều thay đổi xoay quanh giải pháp IMS nhằm hoàn thiện những điểm yếu của nó. Tất cả những giải pháp IMS hiện tại chỉ là một giải pháp sớm (early IMS). Giải pháp IMS đầy đủ (full IMS) vẫn còn đang trong giai đoạn nghiên cứu và chuẩn hóa.


Kiến trúc phân hệ IMS

ims architecture Kiến trúc phân hệ IMS
Kiến trúc IMS
Để tiếp nối bài viết về IMS trước đây, trong bài viết này tôi sẽ giới thiệu tóm lược về kiến trúc IMS.
Kiến trúc IMS được phân thành 3 lớp : lớp ứng dụng, lớp điều khiển (hay còn gọi là lớp IMS hay IMS lõi) và lớp vận tải (hay lớp người dùng).
  • Lớp dịch vụ bao gồm các máy chủ ứng dụng  AS (Application Server) và các máy chủ thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server).
  • Lớp điều khiển bao gồm nhiều hệ thống con trong đó có hệ thống IMS lõi.
  • Lớp vận tải bao gồm thiết bị người dùng UE (User Equipment), các mạng truy nhập kết nối vào mạng lõi IP. Hai thực thể chức năng NASS và RACS định nghĩa bởi TISPAN có thể được xem như thuộc lớp vận tải hay thuộc lớp điều khiển ở trên.
Tại thời điểm hiện tại, kiến trúc cuối cùng của IMS chưa được thống nhất. Tuy nhiên về cơ bản nó sẽ vẫn dựa trên các thành phần như miêu tả trong hình 2. Một điểm đáng lưu ý là kiến trúc IMS là một kiến trúc chức năng, tức là các thực thể được định nghĩa dựa theo các chức năng của chúng. Điều này có nghĩa là chúng có thể được thiết kế trên cùng một thiết bị phần cứng.
a) Lớp dịch vụ :
  • Máy chủ ứng dụng AS (Application Server)  là nơi chứa đựng và vận hành các dịch vụ IMS. AS tương tác với S-CSCF thông qua giao thức SIP để cung cấp dịch vụ đến người dùng. Máy chủ VCC (Voice Call Continuity), đang được phát triển và chuẩn hóa bởi 3GPP, là một ví dụ về máy chủ ứng dụng AS. AS có thể thuộc mạng thường trú hay thuộc một mạng thứ ba nào đó. Nếu AS là một phần của mạng thường trú, nó có thể giao tiếp trực tiếp với HSS thông qua giao thức DIAMETER để cập nhật thông tin về hồ sơ người dùng (user profiles). AS có thể cung cấp các dịch vụ như quản lý sự hiện diện (presence) của người dùng trên mạng, quản lý quá trình hội thảo trực tuyến, tính cước trực tuyến…
  • Máy chủ quản lý thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server) có thể xem như là một cải tiến của bộ đăng ký định vị thường trú HLR (Home Location Register). HSS là một cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin của tất cả khách hàng thuê bao. Nó chứa đựng các thông tin như nhận dạng người dùng, tên của S-CSCF gán cho người dùng, hồ sơ roaming, thông số xác nhận thực cũng như thông tin về dịch vụ thuê bao.  Trong trường hợp có nhiều HSS trong cùng một mạng, chức năng định vị người dùng SLF (Subscriber location Function) sẽ được thiết lập nhằm xác định HSS nào đang chứa hồ sơ của người dùng tương ứng.
b)Lớp lõi IMS : Chức năng của lõi IMS là quản lý việc tạo lập phiên liên lạc và dịch vụ đa phương tiện. Các chức năng của nó bao gồm:
CSCF (Call Session Control Function) có nhiệm vụ thiết lập, theo dõi, hỗ trợ và giải phóng các phiên đa phương tiện cũng như quản lý những tương tác dịch vụ của người dùng. CSCF được phân ra 3 loại : Serving-CSCF, Proxy-CSCF và Interogating-CSCF.
  • Proxy-CSCF (P-CSCF) là một proxy SIP. Sở dĩ gọi là proxy vì nó có thể nhận các yêu cầu dịch vụ, xử lý nội bộ hoặc chuyển tiếp yêu cầu đến các bộ phận khác trong hệ thống IMS. Đây là điểm kết nối đầu tiên giữa hạ tầng IMS và người dùng IMS/SIP. Một vài hệ thống mạng có thể dùng SBC (Session Border Controller) để thực hiện chức năng này. Để kết nối với hệ thống IMS, người dùng trước tiên phải đăng ký với P-CSCF trong mạng mà nó đang kết nối. Địa chỉ của P-CSCF được truy cập thông qua giao thức DHCP hoặc sẽ được cung cấp khi người dùng tiến hành thiết lập kết nối PDP (Packet Data Protocol) trong mạng thông tin di động gói tế bào. Chức năng của P-CSCF bao gồm:
    - P-CSCF nằm trên đường truyền của tất cả các thông điệp báo hiệu trong hệ thống IMS. Nó có khả năng kiểm tra bất kỳ thông điệp nào. P-CSCF có nhiệm vụ đảm bảo chuyển tải các yêu cầu từ UE đến máy chủ SIP (ở đây là S-CSCF) cũng như những thông điệp phản hồi từ máy chủ SIP về UE.
    - P-CSCF xác thực người dùng và thiết lập kết nối bảo mật IPSec với thiết bị IMS của người dùng. Nó còn có vai trò ngăn cản các tấn công như spoofing, replay để đảm bảo sự bảo mật và an toàn cho người dùng.
    - P-CSCF cũng có thể nén và giải nén các thông điệp SIP để giảm thiểu khối lượng thông tin báo hiệu truyền trên những đường truyền tốc độ thấp.
    - P-CSCF có thể tích hợp chức năng quyết định chính sách PDF (Policy Decision Function) nhằm quản lý và đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa phương tiện.
    - P-CSCF cũng tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ.
  • Serving-CSCF (S-CSCF)  là một nút trung tâm của hệ thống báo tín hiệu IMS. S-CSCF vận hành giống như một máy chủ SIP nhưng nó bao hàm cả chức năng quản lý phiên dịch vụ. Các chức năng chính của S-CSCF bao gồm:
    - Tiến hành các đăng ký SIP nhằm thiết lập mối liên hệ giữa địa chỉ người dùng (địa chỉ IP của thiết bị) với địa chỉ SIP. S-CSCF đóng vai trò như một máy chủ Registar trong hệ thống SIP.
    - S-CSCF tham gia trong tất cả các quá trình báo hiệu từ hệ thống IMS về người dùng. Nó có thể kiểm tra bất kỳ thông điệp nào nếu muốn.
    - S-CSCF giữ vai trò quyết định chọn lựa AS nào sẽ cung cấp dịch vụ cho người dùng.  Nó giữ vai trò định tuyến dịch vụ thông qua việc sử dụng giải pháp DNS/ENUM (Electronic Numbering).
    - S-CSCF thực hiện các chính sách của nhà cung cấp dịch vụ.  S-CSCF tương tác với máy chủ AS để yêu cầu các hỗ trợ dịch vụ cho khách hàng. S-CSCF liên lạc với HSS để lấy thông tin, cập nhật thông tin về hồ sơ người dùng và tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ.
  • Interrogating-CSCF (I-CSCF) trong hệ thống mạng của một nhà cung cấp dịch vụ là điểm liên lạc cho tất cả các kết nối hướng đến một UE nằm trong mạng đó. Địa chỉ IP của I-CSCF được công bố trong máy chủ DNS của hệ thống. Chức năng của I-CSCF bao gồm:
    - Định tuyến thông điệp yêu cầu SIP nhận được từ một mạng khác đến S-CSCF tương ứng. Để làm được điều này, I-CSCF sẽ liên lạc với HSS (thông qua DIAMETER) để cập nhật địa chỉ S-CSCF tương ứng của người dùng. Nếu như chưa có S-CSCF nào được gán cho UE, I-CSCF sẽ tiến hành gán một S-CSCF cho người dùng để nó xử lý yêu cầu SIP.
    - Ngược lại, I-CSCF sẽ định tuyến thông điệp yêu cầu SIP hoặc thông điệp trả lời SIP đến một S-CSCF/I-CSCF nằm trong mạng của một nhà cung cấp dịch vụ khác.
  • BGCF (Breakout Gateway Control Function) là một máy chủ SIP chứa đựng chức năng định tuyến dựa trên số điện thoại. Nó được sử dụng khi một thiết bị IMS thực hiện cuộc gọi đến mạng nối chuyển mạch hay mạng điện thoại cố định truyền thống PSTN. BGCF hỗ trợ khả năng kết nối liên mạng thông qua việc định tuyến yêu cầu SIP trong trường hợp S-CSCF xác định rằng không thể định tuyến yêu cầu này bằng DNS/ENUM.  BGCF sẽ xác định nút mạng tiếp theo trên đường định tuyến, hoặc là MGCF hoặc là một BGCF của mạng khác rồi chuyển báo hiệu đến nút mạng tương ứng.
  • MGCF ( Media Gateway Control Function) có nhiệm vụ quản lý cổng phương tiện, bao hàm các chức năng như: liên lạc với S-CSCF để quản lý các cuộc gọi trên kênh phương tiện, làm trung gian chuyển đổi (conversion) giữa giao thức báo hiệu ISUP và SIP. MGCF quản lý một hay nhiều  IM-MGW (IP Multimedia-Media Gateway). IM-MGW sẽ tương tác với MGCF để quản lý tài nguyên. IM-MGW đóng vai trò là điểm chuyển đổi nội dung đa phương tiện giữa mạng chuyển nối gói và chuyển nối mạch khi thông tin truyền từ mạng này sang mạng khác.
  • Chức năng quản lý tài nguyên đa phương tiện (Media Resource Function) có thể phân ra thành 2 thành phần: MRFC (Media Resource Function Controller) và MRFP (Media Resource Function Processor). MRFC có vai trò quản lý tài nguyên cho các dòng dữ liệu đa phương tiện trong MRFP (Media Resource Function Processor), giải mã thông điệp đến từ máy chủ ứng dụng AS truyền qua S-CSCF, điều khiển MRFP tương ứng cũng như tham gia vào quá trình tính cước. MRFP đóng vai trò quan trọng trong việc thích ứng nội dụng dịch vụ, chuyển đổi định dạng (transcoding) nội dung.
c) Lớp vận tải:
Ở đây, chúng ta tạm xem NASS và RACS là 2 thành phần thuộc lớp vận tải. Vài trò của 2 thành phần này được miêu tả dưới đây:
  • NASS ( Network Attachment Subsystem): Chức năng chính của NASS bao gồm:
    - Cung cấp một cách linh hoạt địa chỉ IP cũng như các thông số cấu hình khác cho UE (sử dụng DHCP)
    - Xác nhận thực người dùng trước và trong quá trình cấp phát địa chỉ IP
    - Cấp phép cho mạng truy nhập dựa trên hồ sơ mạng
    - Quản lý định vị người dùng
    - Hỗ trợ quá trình di động và roaming của người dùng.
  • RACS (Resource & Admission Control Functionality) bao gồm 2 chức năng chính là: chức năng quyết định chính sách dịch vụ (S-PDF) và chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập (A-RACF).
  • S-PDF (Serving Policy Decision Function), dưới yêu cầu của các ứng dụng, sẽ tạo ra các quyết định về chính sách (policy) bằng việc sử dụng các luật chính sách và chuyển những quyết định này tới A-RACF. S-DPF cung cấp một cách nhìn trừu tượng về các chức năng truyền tải với nội dung hay các dịch vụ ứng dụng. Bằng cách sử dụng S-DPF, việc xử lý tài nguyên sẽ trở nên độc lập với việc xử lý dịch vụ.
  • A-RACF (Access Resource and admission Control Function) nhận các yêu cầu về tài nguyên QoS từ S-PDF. A-RACF sẽ sử dụng thông tin QoS nhận được từ S-PDF để quyết định chấp nhận hay không chấp nhận kết nối. A-RACF cũng thực hiện chức năng đặt trước tài nguyên và điều khiển các thực thể NAT/Firewall.
  •   http://vienthongkysu.com/mobile/kientruc-ims/