Công nghệ VoNR là gì, có lợi ích gì và liệu có đột phá như VoLTE?

VoNR là viết tắt tiếng Anh của Voice Over New Radio, là công nghệ thoại video hoạt động dưới cơ sở hạ tầng mạng 5G SA.

Theo Wiki, 'Voice over 5G New Radio' là tiêu chuẩn giao tiếp không dây tốc độ cao 5G dành cho điện thoại di động và thiết bị đầu cuối dữ liệu, bao gồm thiết bị Internet vạn vật và thiết bị đeo.

Trước khi hiểu về VoNR trong kỷ nguyên 5G, hãy xem lại lịch sử phát triển của dịch vụ thoại mạng di động.​

Trong thời đại 2G và 3G, công nghệ CS (Circuited Switched) được sử dụng cho các dịch vụ thoại, tức là điện thoại di động cần thiết lập một đường dây trong mạng để sử dụng độc quyền tài nguyên trước khi thực hiện cuộc gọi và nó sẽ không bị loại bỏ cho đến khi cuộc gọi kết thúc. Công nghệ cổ xưa này có những nhược điểm như tiêu tốn tài nguyên, kết nối mạng phức tạp và hiệu quả thấp.

Bước vào kỷ nguyên 4G all-IP, do chỉ có PS trong miền gói nên thoại CS truyền thống không còn được hỗ trợ, hai giải pháp CSFB và VoLTE được đề xuất để hỗ trợ dịch vụ thoại.

CSFB( CS FallBack) có nghĩa là khi điện thoại di động bắt đầu cuộc gọi thoại trên mạng 4G, nó sẽ quay trở lại từ mạng LTE sang mạng 2/3G, hoàn thành cuộc gọi thoại với sự trợ giúp của miền mạch CS của mạng 2/3G, sau đó quay lại 4G LTE khi cuộc gọi kết thúc.

VoLTE hay Thoại qua LTE là mạng LTE cung cấp trực tiếp các dịch vụ thoại dựa trên IP thông qua việc giới thiệu IMS. VoLTE còn được gọi là VoIP qua mạng 4G LTE do IMS quản lý.

VoLTE "đóng gói" các dịch vụ thoại thành các gói dữ liệu IP và truyền chúng giống như các gói tốc hành mà không cần "tài nguyên độc quyền", giúp cải thiện đáng kể hiệu quả của mạng. Hơn nữa, VoLTE còn mang đến những cải tiến chưa từng có về chất lượng âm thanh và giảm thời gian thiết lập cuộc gọi.

VoLTE áp dụng công nghệ mã hóa giọng nói AMR-WB (Adaptive Multi-rate-Wideband, Adaptive Multi-rate Wideband Coding), giúp cải thiện đáng kể tốc độ mã hóa so với thời đại 2G và 3G, đồng thời tăng dải băng thông thoại từ 300Hz-3400 Hz lên 50 Hz -7000 Hz , cung cấp chất lượng âm thanh rõ hơn và dải âm thanh rộng hơn, giúp chất lượng âm thanh của mạng di động tương đương với trải nghiệm nghe đài . Khi quay số, mạng 3G mất khoảng 6 - 8 giây để kết nối, trong khi VoLTE chỉ mất khoảng 2 - 3 giây để kết nối.

Có thể thấy rằng, bất kể từ góc độ kiến trúc kỹ thuật hay trải nghiệm người dùng, VoLTE là bước phát triển công nghệ mang tính cách mạng trong lịch sử phát triển dịch vụ thoại của mạng di động.

Liệu dịch vụ thoại 5G sẽ là một bước nhảy vọt khác như VoLTE? VoNR trong kỷ nguyên 5G trông như thế nào? VoNR là gì, có phải giải pháp tối ưu dịch vụ thoại 5G?

Để trả lời các câu hỏi trên, trước tiên có thể nhận định rằng dịch vụ thoại trong kỷ nguyên 5G sẽ không bao giờ mang tính cách mạng như VoLTE. Trên thực tế, hệ thống 5G không cung cấp giải pháp kỹ thuật riêng cho dịch vụ thoại và mục tiêu thiết kế của nó chủ yếu là hỗ trợ sự phát triển liên tục của VoLTE.

IMS là "bộ não" của VoLTE, và VoLTE thực chất là công nghệ kết nối VoIP end-to-end được điều khiển và quản lý bởi mạng lõi IMS. Chính vì IMS có thể triển khai quản lý QoS đầu cuối cho dịch vụ thoại nên chất lượng thoại của VoLTE mạnh hơn nhiều so với Internet VoIP .

Bước vào kỷ nguyên 5G, khi 3GPP định nghĩa 5G trong phiên bản R15 đã làm rõ rằng 5G vẫn dựa trên IMS để cung cấp dịch vụ thoại và xác định rằng việc triển khai 5G sẽ giảm thiểu tác động đến các nguyên tắc thiết kế IMS hiện có.

Với các nguyên tắc trên, có hai tùy chọn triển khai chính của 5G NSA và SA, dịch vụ thoại 5G cung cấp ba giải pháp triển khai: VoLTE, EPS Fallback và VoNR.

VoLTE (mạng NSA)

Trong mạng NSA, 5G NR được thêm vào mạng 4G hiện có dưới dạng mở rộng dung lượng và EPC sử dụng lõi mạng lõi 4G . Mạng 4G vẫn là mạng điều khiển chính và 5G NR chỉ hỗ trợ truyền dữ liệu với nỗ lực tối đa.

Theo kiến trúc như vậy, dịch vụ thoại vẫn được cung cấp bởi mạng 4G IMS/VoLTE hiện tại với rất ít hoặc không có thay đổi; các cuộc gọi thoại vẫn có thể được thực hiện liền mạch giữa các mạng VoLTE và 2G/3G CS thông qua SRVCC; nếu nhà điều hành không triển khai IMS, nó vẫn có thể quay trở lại mạng 2G hoặc 3G để cung cấp dịch vụ thoại thông qua CS Dự phòng.

EPS Fallback (mạng SA)

Trong mạng SA, mạng 5G có mạng lõi 5GC riêng, không còn dựa vào 4G làm mạng điều khiển, điều đó có nghĩa là các dịch vụ thoại 5G có thể được truyền độc lập từ đầu đến cuối thông qua 5G NR, 5GC và IMS, nghĩa là , VoNR (Thoại qua NR ,Voice over NR ) hoặc Vo5G (Thoại qua 5GS, Voice over 5GS).

Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu triển khai 5G SA, do mạng 5G NR chưa hoàn thành vùng phủ sóng rộng liên tục nên khi điện thoại di động ra khỏi vùng phủ sóng 5G NR, nó sẽ chuyển giọng nói VoNR đang diễn ra sang mạng VoLTE với vùng phủ sóng tốt hơn, dẫn đến trải nghiệm người dùng kém. Do đó, giải pháp chuyển đổi - EPS Fallback - được giới thiệu trong giai đoạn đầu triển khai 5G.

Tương tự như CS Fallback tại kỷ nguyên 4G, trong giải pháp EPS Fallback, mạng 5G không cung cấp dịch vụ thoại PS, khi điện thoại di động cố gắng sử dụng dịch vụ thoại trên mạng 5G, nó sẽ quay trở lại mạng 4G thông qua chuyển hướng hoặc chuyển mạch Cung cấp dịch vụ thoại VoLTE và quay lại mạng 5G sau khi cuộc gọi kết thúc. Trong cuộc gọi, do điện thoại đã chuyển về mạng 4G nên dịch vụ dữ liệu cũng buộc phải chuyển qua đường truyền 4G LTE cùng với dịch vụ thoại cho đến khi cuộc gọi kết thúc.

Theo sơ đồ này, do cuộc gọi thoại được bắt đầu quay trở lại mạng 4G khi thiết lập cuộc gọi thoại trên NR, nên thời gian thiết lập cuộc gọi thoại chắc chắn sẽ tăng lên. Đồng thời, lưu lượng dữ liệu cũng được truyền qua 4G LTE trong suốt cuộc gọi và tốc độ dữ liệu sẽ giảm đi rất nhiều điều này sẽ ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng.

Mặc dù Fallback cho mạng 4G sẽ thêm một chút độ trễ cuộc gọi, VoLTE có thể cung cấp thời gian thiết lập cuộc gọi nhanh hơn so với CS Fallback và độ trễ thêm này có thể chấp nhận được. Trên thực tế, nhược điểm lớn nhất của EPS Fallback là ngoài việc giảm tốc độ dữ liệu, nó còn khiến kết nối thoại bị gián đoạn trong thời gian ngắn do chuyển về 4G, điều này người dùng có thể dễ nhận thấy hơn so với khi tạo cuộc gọi chậm trễ.

VoNR (mạng SA)​

Như đã đề cập ở trên, VoNR là dịch vụ thoại đầu cuối được cung cấp bởi 5G NR, 5G Core và IMS. Nói chính xác thì NR chỉ là phần mạng truy cập vô tuyến của mạng 5G, còn 5GS (5G System) bao gồm 5G NR và 5G Core nên gọi là VoNR Vo5G (Thoại qua 5GS Voice over 5GS) thì chính xác hơn. Tuy nhiên, VoNR mà chúng ta thường nói và đề cập đến là Vo5G.

So với EPS Fallback, lợi thế của VoNR là hiển nhiên. Thứ nhất, công nghệ VoNR không cần phải Fallback trở lại VoLTE và thời gian thiết lập cuộc gọi ngắn hơn; thứ hai, VoNR hỗ trợ đồng thời các dịch vụ thoại 5G và dữ liệu 5G, điều đó có nghĩa là chúng ta vừa có thể truy cập Internet 5G tốc độ cao trong khi thực hiện cuộc gọi.

Trường hợp khi điện thoại di động di chuyển đến vùng phủ sóng cell 5G, chất lượng thoại VoNR sẽ kém hoặc thậm chí bị giảm. Để đảm bảo tính liên tục của cuộc gọi thoại, cuộc gọi VoNR đang diễn ra cần được chuyển sang 4G VoLTE. Do đó, tương tự như giải pháp SRVCC trong kỷ nguyên 4G, giải pháp VoNR cũng hỗ trợ chuyển đổi mượt mà giữa VoNR và VoLTE thông qua cơ chế chuyển giao Inter-RAT. (Inter-RAT handover)

Với sự ra đời của 5G Core, tiêu chuẩn 5G R15 không xác định chuẩn kết nối giữa 5G Core và 3G Core và không hỗ trợ tính liên tục của cuộc gọi thoại giữa 5G và 3G CS, điều đó có nghĩa là trong các mạng hỗ trợ R15 sử dụng VoNR IMS /VoLTE là điều bắt buộc để có thể duy trì tính liên tục của cuộc gọi qua 4G VoLTE nếu điện thoại di chuyển ra khỏi vùng phủ sóng 5G trong khi gọi.

Tuy nhiên, trong phiên bản R16 3GPP, dựa trên tiêu chuẩn chuyển giao 4G sang 3G hiện có, chức năng 5G SRVCC được thêm vào, nghĩa là giọng nói có thể được chuyển sang 3G CS thông qua công nghệ 5G SRVCC.

Lợi ích của VoNR là gì?​

Dưới góc độ trải nghiệm của người dùng, mặc dù VoNR tiếp tục áp dụng kiến trúc VoLTE và không thể đạt được những đột phá công nghệ mang tính cách mạng tương tự như VoLTE, nhưng VoNR có chất lượng cuộc gọi thoại tốt, độ trễ kết nối thấp và truy cập Internet tốc độ cao 5G trong khi đàm thoại.

Ví dụ, về lý thuyết, giá trị MOS của VoNR là 4,6 và độ trễ truy cập chỉ từ 1,5 đến 2 giây; giá trị MOS của VoLTE là khoảng 4,1 và độ trễ truy cập là 2 giây; trong khi giá trị MOS là 2/3G Giọng nói CS là 3,7 , độ trễ truy cập cao tới 6 giây trở lên.

VoNR cũng có thể cải thiện đáng kể khả năng bảo mật của các cuộc gọi thoại và chất lượng của các cuộc gọi video, đồng thời mang đến cho người dùng trải nghiệm tốt hơn khi hoàn toàn tích hợp giọng nói, video, cảm ứng và các giác quan động học trong tương lai.

Đối với các nhà khai thác, cung cấp dịch vụ mạng, lợi ích của công nghệ VoNR chủ yếu được đánh giá qua các khía cạnh:

Một là VoNR có thể đẩy nhanh quá trình chuyển dịch vụ thoại 2/3G CS truyền thống cũ và kém hiệu quả sang 4G và 5G, từ đó cải thiện hiệu quả mạng, giảm chi phí vận hành và bảo trì mạng cũng như tái tạo tài nguyên tần số thấp chất lượng cao.

Hai là VoNR có lợi cho việc hỗ trợ các ứng dụng 5G mới. Các ứng dụng 5G sử dụng công nghệ AR/VR , hình ảnh ba chiều mà chúng ta thường nhắc đến ngày nay không thể tách rời khỏi các cuộc gọi video và âm thanh độ phân giải cao trong thời gian thực. Với VoNR, dịch vụ đa phương tiện nâng cao có thể được cung cấp để hỗ trợ tốt hơn các ứng dụng mới này.

Ba là VoNR mang lại nguồn thu nhập mới cho các nhà khai thác cung cấp dịch vụ. Mặc dù các dịch vụ thoại theo định hướng 2C truyền thống của các nhà khai thác liên tục bịảnh hưởng bởi thoại OTT. Nhưng dịch vụ thoại, với tư cách là dịch vụ liên lạc cơ bản, vẫn là một phần doanh thu của các nhà mạng và các gói dữ liệu 5G hiện tại hầu như đều bị ràng buộc với thoại.

Quan trọng hơn, trước thời đại chuyển đổi số và vạn vật kết nối thông minh, dịch vụ thoại và video đang mở rộng từ kết nối giữa con người với nhau đến thị trường kết nối rộng lớn giữa con người và vạn vật. Trong tương lai, trên thị trường mạng riêng 5G 2B hoặc 5G, sẽ có một số lượng lớn các tình huống yêu cầu liên lạc âm thanh và hình ảnh thời gian thực, chất lượng cao và âm thanh và video có độ ổn định cao, đồng thời yêu cầu VoLTE dựa trên IMS (slice)./VoNR và khả năng đảm bảo xác định của ViLTE/ViNR.

Bất kể từ góc độ của người dùng hay nhà mạng, bất kể từ góc độ cải thiện hiệu quả mạng hiện tại hay triển vọng kinh doanh trong tương lai, VoNR là một công nghệ đáng để giới thiệu. Do VoNR được thiết kế dựa trên sự phát triển của 4G IMS và cũng dựa vào VoLTE trong quá trình đảm bảo tính liên tục của dịch vụ thoại, nên đối với các doanh nghiệp việc giới thiệu VoLTE trước như là một yêu cầu cơ bản.

Theo: Vn-Z.vn