Xử lý luồng đa phương tiện trong mạng 4G/LTE (phần 1)

Trong nhiều năm qua, ngành công nghiệp viễnthôngđã không ngừngphát triển và cải tiếnkiến trúc mạngtheo hướngthúc đẩyhội tụ vô tuyến, hữu tuyến, dữ liệu vàcác dịch vụ video. Sự ra đời của công nghệ4G/LTEchophép phát triển một mạngtoànIP với tốc độ và băng thông lớn hơn, nhằm hỗ trợ và cung cấp các dịchvụhội tụ mới. Bài viếtgiới thiệuchức năng xử lý đa phương tiệnnhưhỗ trợ xử lý đa phương tiện cho thoại quaLTE, trộn thoại, truyền nhạc chuôngnhạc chờ, hội nghị truyền hình với chiasẻvideo trực tiếp, trong mạng4G/LTE. Những dịch vụ này đượccung cấp bởichức năngtài nguyênđa phương tiện (MRF - Media Resource Function) trong kiến trúc IMS thông qua các máy chủ đa phươngtiệntruyềnthôngIPđược thiết kếđể hỗ trợ các dịch vụ truyền thông video và thoại dựa trên gói tin IP.

Nhu cầu chuyển đổi mạng 3G lên4G/LTE

Nhu cầu sử dụng video vàdữ liệu di động đang bùng nổ, theo dự đoán của Cisco lưu lượng truy cậpdữ liệu di độngtoàncầu sẽ tăng26lầntừ năm 2010đến 2015. Theo đó, đến năm 2015 lưu lượng video di động sẽ chiếm66% tổng lưu lượng dữ liệu di động (Hình 1), chủ yếu là từ điện thoại thông minh, máytínhxáchtayvà máy tính bảng, chúng đang tiêu thụ một lượng băng thông lớn và dần gây tắc nghẽn mạng, dẫn đếnsự xuống cấpdịch vụ. Theo khảo sát của Cisco, điện thoại thông minh, ví dụ một thiếtbị iPhone hoặcAndroid sẽtạo ralưu lượng dữ liệunhiều hơn24 chiếc điện thoại di động có tính năngcơ bản.

Sự hội tụ của mạngviễn thông vàIP, cùng vớisự tăng trưởngliêntụccủa các dịch vụ và ứng dụng đòi hỏi nhiều băng thôngđãthúcđẩynhu cầuphát triểncáctiêuchuẩn, công nghệvànền tảng mới. Và tiêu chuẩn công nghệ 4G/LTE ra đời với mục tiêu đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càng tăng, đặc biệt đối với các ứng dụngnhạy cảm về trễnhưthoại và videotrực tuyến. Bên cạnh đó là những ứng dụng đa phương tiện phong phú và cải tiến. LTEcungcấpthông lượngcao hơnnhiều(ví dụ, gấp 4 lần ở đường xuống vàgần 8 lần ở đường lên) hơn so với công nghệ HSPA (Hình 2).

Hơn nữa, LTE còn có nhiều ưu điểm khác như hiệu suất mạngtốt hơn,độ trễđược cải thiện, chi phí cho mỗi GB dữ liệu thấp hơn, trongkhiphụcvụnhiều người dùngvớichất lượng dịchvụ(QoS)tốt hơn.Tuy nhiên,băng thông cao hơn(4-8lần)từLTE có thể vẫn chưa đủđể đáp ứngnhu cầuphát triển của thuê bao(26lầnvào năm 2015), do đó các nhà mạng nên áp dụng đồng thời những giải phápcần thiết khác đểgiảmbớtáp lực về dung lượng mạng. Ví dụ, có thể cắt giảm mức tiêu thụ băng thôngbằngcáchchuyển tốc độvàchuyển mãcácluồngvideo,một chức năng củaMRFtrongkiến trúcIMS.

Phát triển các dịch vụ di độngtrong4G/LTE

Việc chuyển đổi mạng lên4G/LTEtạo ra nhiềucơhội cung cấp dịch vụ mới cho thuê bao cũng như tăng doanh thu cho các nhà mạng. Ngoài ra lợi thế về băng thông lớn còn mởra một cánh cửa mới chocác nhà cung cấp phần mềm độc lập(ISV - Independent Sofware Vendor) phát triển thêm nhiều dịch vụsángtạomà hiện nay chưa thể thực hiện do sựhạn chếbăng thông của cácmạng 3G. Trên cơ sở đó, các nhà cung cấpdịch vụcó thể thiết lập những quanhệđốitácmớiđểcung cấp nhiều nội dungvà ứng dụng phong phú, nhằm mở rộng mô hình kinh doanhbăngrộngdi động.

Các mạng4G/LTE với tốc độ nhanh và hiệu quả về chi phí hơn sẽ hỗ trợmột loạtcác thiết bịtiêu dùng (ví dụ, điện thoại thông minh, máytínhxáchtayvà máy tính bảng), kết hợp với các ứng dụngkhông dâymới nhưxe ô tôkết nối, camera giám sátvà máy móc, mang lại những trải nghiệmvàkhảnăng tuyệt vời cho người sử dụng. Các hệ thống định vị sẽ cho phép thuê bao xemtrướccácđịa điểm quan tâm, hiển thị quảng cáo hướng mục tiêutùy theo thông tin củanhững người qua đường. Hệ thống khám chữa bệnh từ xa sẽthiếtlậpcáchội nghị video trực tuyến, an toàngiữa các bác sĩvà bệnh nhântheo thời gian thực. Các kịch bảnnhư vậycó thểchuyển thànhcáccơ hội doanh thu mớicho các nhà cung cấp dịch vụ, trong đó sự gia tăng của các ứng dụngmáy - máy(M2M) đang tạo ra mộtdạngthiết bị được kết nối mới cầnphải được quản lývàhỗ trợqua Internet

Có thể nói trung tâm của sự hội tụnàylà khối tài nguyên đa phương tiệnMRF. Nóđóng vai trò như bộ chuyển đổi cho nhiều loại thiết bịvàcông nghệliên quan, chophépchúng giao tiếp vớinhau một cách hiệu quả và tincậy. Với sự phát triển và mở rộngvề số lượng và sự đa dạngcủa các mãâm thanh và videođượcsửdụngtrong các mạngviễnthônghiện đại, MRFthựchiện chức năng chuyển đổicodec (chuyển mã), nhằm cho phép nhiều loại thiết bị khác nhau có thể chiasẻthôngtin. MRF còn giúp năng cao hiệu năng mạng, nómãhóa lại luồng videovới tốc độbitthấp hơn, (hay còn gọi làchuyển tốc độ), mà không làm thay đổinội dung, do đó giúptiếtkiệmđáng kểbăng thông. Ví dụ, chuyển đổicácđoạnvideocóđộphângiảicaosangđộ phân giải thấp hơn(tức là băng thôngthấp hơn) phùhợpcho thiết bịcầmtay có màn hình nhỏhoặc bị giới hạn về băng thông nhận. Vì vậy, chuyển tốc độ video, chuyển mãvàcân bằng các yếu tố truyền thông kháclà những chức năng quan trọngđểtriển khai thành côngchiến lượcmàn hình 3 trong 1 hỗ trợ tivi, máy tính để bànvà các thiết bịdiđộng (Hình 3).

MRF /máy chủ đa phương tiện IP

Với khả năng hỗ trợmức độ hội tụ đa phương tiện cao hơn, các mạng thế hệkế tiếpphân phối dịch vụquanhiều phương thức truyềnthông:thoại, fax, e-mail, tin nhắn tức thời, web, hình ảnh và video. Như vậy, MRFsẽkết hợp tất cảcác kênhtruyềnthôngqua một mạngIP hiệu quả vềchiphí, tạo ra những phương thức mới để cung cấp những dịch vụ và tính năng phong phúmới, mà vẫn giảm bớt được chi phí. Đồng thời, MRF còn giúp tốiưuhóanội dungbằngcáchchuyển mãcác luồng đa phương tiện, điều chỉnh dung lượng nộidungvà tốc độ bit một cách phù hợp.

Việc chuyển đổitừ3G lên4G/LTE được thực hiện không quá phức tạp, bởi ngay từ đầu MRF được xác định để hỗ trợcácdịch vụ truyền thônggói. Ví dụ, nhạc chờtrong các mạng 3Gđượccung cấpnhư là một luồngâm thanh đaphương tiệnchuyển mạch kênh;với4G/LTE, một cuộc gọitrên nền IPyêu cầumộtgiai điệunhạc chờ được gửinhưmột luồng đa phương tiệnRTP. MRFthực hiện cácchức năng xử lý tại mặt phẳng đa phương tiện, nhằm cho phép kiểm soátbởi các ứng dụng củangười dùng cuối.

Các phương tiện truyền thôngMRF/máy chủ đa phương tiện IPlà mộtthành phầncơbảntrong hạtầngdịchvụ dựa trên nền IP, cho phép xử lý vàtíchhợp các luồng đa phương tiện video và audio trong thời gian thựccùngvớidữ liệuvàfax. Vai trò này là nền tảngchonhiều dịch vụgiá trịgiatăng, bao gồm cảdịch vụ khách hàng, trình diễn dịchvụđa phương tiện, các ứng dụng giám sát, biểu quyết từ xa khixemtruyền hình di động, và điều khiểnphátđối vớicácluồng video(ví dụ như mở, tạm dừng...).