Đã bao giờ bạn tò mò tại sao mạng lõi viễn không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta và nó hoạt động như thế nào? Hãy cùng Elcom khám phá mạng lõi là gì, ứng dụng và vai trò của nó đối với sự phát triển của ngành viễn thông ngày nay.

1. Core network - Mạng lõi là gì?

Ngày nay, mạng lõi viễn thông (Core network) đóng vai trò vô cùng quan trọng để truyền tải thông tin giữa các thiết bị và hệ thống mạng. Ở bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu mạng lõi là gì, cách thức hoạt động và ứng dụng của nó trong thực tế.

Mạng lõi (backbone network hoặc core network) là lõi của mạng viễn thông, được thiết kế như một đường dẫn giúp truyền tải lưu lượng mạng tốc độ cao. Nó cung cấp khả năng truyền tải dữ liệu, âm thanh, video, dịch vụ truyền thông,... từ một điểm đến nhiều điểm khác. Đây chính là thành phần không thể thiếu trong việc kết nối các mạng lớn và cung cấp dịch vụ truyền thông liên tục, ổn định cho người dùng.

Xem thêm bài viết: Ngành viễn thông: Xu hướng và tiềm năng phát triển

2. Mạng lõi hoạt động như thế nào? Chức năng của mạng lõi viễn thông

Nhìn chung, mạng lõi hoạt động dựa trên các giao thức và công nghệ mạng phức tạp để đảm bảo việc truyền tải dữ liệu và dịch vụ diễn ra một cách hiệu quả. Một số chức tính năng chính của mạng lõi bao gồm:

Tổng hợp:

Mạng lõi bao gồm các nút lõi (node), là nơi mức độ tổng hợp cao nhất trong một mạng cung cấp dịch vụ (SPN-service provider network). Tính năng tổng hợp được áp dụng cho những kỹ thuật khác nhau nhằm đồng thời kết hợp nhiều liên kết mạng (link). Điều này giúp cải thiện tình trạng thông lượng quá tải trong một liên kết duy nhất, hạn chế rủi ro khi một trong số liên kết đó gặp sự cố.

Tiếp theo trong cấu trúc hệ thống, dưới nút lõi là mạng phân tán (distribution network), tiếp sau đó là mạng biên (edge network). Tuy nhiên, thiết bị truyền thông cá nhân (CPE) thường không kết nối được với mạng lõi của đơn vị viễn thông.

Xác thực:

Các thiết bị trong hệ thống mạng lõi có thể quyết định liệu người sử dụng yêu cầu một dịch vụ từ mạng viễn thông có được phép thực hiện dịch vụ đó hay không. 

Chuyển mạch/Kiểm soát cuộc gọi:

Chức năng này giúp xác định giai đoạn tiếp theo của cuộc gọi dựa trên quá trình báo hiệu cuộc gọi. Ví dụ, chỉ dựa trên số điện thoại chiều đi mà chức năng chuyển mạch có thể xác định liệu cuộc gọi có cần được định tuyến đến một thuê bao thuộc phạm vi nhà mạng, hay đến một dịch vụ mạng bảo mật khác với với tính linh động cao hơn hay không.

Tính cước:

Thiết bị mạng lõi có khả năng quản lý việc xử lý và thu thập thông tin tính cước từ các nút mạng khác nhau. Hiện nay, những dịch vụ mạng (được xem là an toàn) thường đi kèm với 2 cơ chế tính cước phổ biến là trả sau và trả trước. 

Dịch vụ theo yêu cầu:

Mạng lõi thực hiện nhiệm vụ của dịch vụ theo yêu cầu từ thuê bao trong nhà mạng. Dịch vụ này diễn ra dựa trên một số thao tác như: Chuyển cuộc gọi, chờ cuộc gọi,... Tuy nhiên quá trình triển khai có thể thực hiện được hoặc không, phụ thuộc vào khả năng của mạng lõi. Đồng thời các nút/mạng của bên thứ 3 vẫn có thể tham gia vào việc thực hiện dịch vụ. 

Cổng dịch vụ:

Trong mạng lõi, cổng dịch vụ sử dụng để truy cập vào mạng khác. Chức năng của chúng dựa trên kiểu mạng, giao diện của loại mạng mà chúng phải tương tác. Về mặt vật lý, ít nhất một trong những chức năng này có thể đồng thời tồn tại trong cùng một nút. 

Cơ sở dữ liệu thuê bao:

Mạng lõi viễn thông chính là “ngôi nhà” của dữ liệu thuê bao. Ngoài ra, các nút mạng lõi cũng có khả năng truy cập vào cơ sở dữ liệu này nhằm thực hiện một số chức năng như lập hồ sơ, xác thực, thực hiện dịch vụ,...

Vận hành và bảo trì (O&M- Operation & Maintenance):

Trung tâm vận hành và bảo trì (hay còn gọi là Hệ thống hỗ trợ vận hành) được sử dụng để xây dựng và cung cấp các nút lõi cho mạng viễn thông. Trong đó, yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cấu hình hệ thống thường bao gồm: Tỷ lệ cuộc gọi giờ cao điểm, số lượng thuê bao, ưu tiên về mặt địa lý, tính chất đặc trưng của dịch vụ,... 

Ngoài ra, việc vận hành mạng viễn thông còn giúp: Theo dõi cảnh báo (quản lý lỗi), tổng hợp thống kê mạng (quản lý hiệu quả), ghi lại hoạt động nút mạng (quản lý sự kiện). Tất cả những tính năng trên đều diễn ra bên trong trung tâm O&M.

Các cảnh báo, thống kê, theo dõi này chính là những công cụ trọng yếu cho nhà khai thác để điều khiển tình trạng, chất lượng mạng.

3. Phân loại mạng lõi viễn thông

Có nhiều tiêu chí để phân loại mạng lõi như: Mục đích sử dụng, chức năng, cấu trúc,... Dưới đây là 4 loại mạng lõi được phân loại dựa trên cấu trúc của chúng:

Collapsed backbone

Collapsed Backbone (mạng lõi thu gọn hay còn gọi là mạng lõi đảo ngược) là một kiểu mạng lõi trong đó tất cả các điểm (locations) đều được kết nối trở lại một điểm trung tâm duy nhất, tạo thành một cấu trúc mạng hình sao.

Mạng lõi Collapsed Backbone giúp đơn giản hóa kiến trúc mạng và giảm thiểu số lượng kết nối cần thiết, dễ quản lý, bảo trì và sửa chữa. Tuy nhiên đây cũng chính là nhược điểm vì chỉ cần một lỗi xảy ra, mạng lõi sẽ ngừng hoạt động vì chỉ có một thiết bị duy nhất.

Mô hình một mạng lõi thu gọn cơ bản. Ảnh: Internet

Distributed backbone

Đây được gọi là mạng lõi phân phối (hoặc mạng lõi phân tán). Loại mạng lõi này chứa nhiều thiết bị liên kết với hệ thống kết nối trung tâm bao gồm bộ chuyển mạch (Switch), Hub hoặc bộ định tuyến (Router) sắp xếp theo hình kim tự tháp. Cấu trúc này vừa giúp giảm chi phí vốn, vừa dễ dàng mở rộng khi bổ sung thêm thiết bị vào mạng lõi. 

Mô hình một mạng lõi phân tán cơ bản.  Ảnh: Internet

Serial backbone

Đây là cấu trúc mạng lõi đơn giản nhất trong tất cả các loại. Mạng lõi tuần tự (Serial backbone) bao gồm ít nhất hai thiết bị liên kết với nhau qua một dây cáp duy nhất theo chuỗi Daisy (nối với nhau theo trình tự hoặc theo vòng, tương tự như một vòng hoa cúc). 

Các Hub thường được kết nối theo cách này để dễ dàng mở rộng mạng. Ngoài Hub thì những thiết bị khác như Router, bộ chuyển đổi giao thức (Gateway), cầu nối (Bridge) và Switch cũng là một phần của mạng lõi Serial backbone. Bởi vậy nên loại mạng này thường được dùng làm mạng cấp công ty.

Mạng lõi tuần tự có cấu trúc kết nối liên tiếp nhau - Ảnh Internet 

Parallel backbone

Mạng lõi song song (Parallel backbone) là một phiên bản kép của mạng lõi thu gọn (Collapsed backbone). Loại mạng này sử dụng một nút lõi trung tâm, cho phép kết nối trùng lặp trong trường hợp có nhiều Switch hoặc Router. 

Tất cả các Router và Switch được kết nối bằng cặp cáp song song. Với mỗi thiết bị có ít nhất một dây cáp, mạng lõi song song đảm bảo sự kết nối đến bất kỳ vị trí nào trong mạng, đặc biệt là mạng cấp công ty.

Mạng lõi song song thường có chi phí khá cao so với các mạng lõi khác vì số lượng dây cáp phải cài đặt nhiều hơn. Tuy nhiên, điều này hoàn toàn xứng đáng bởi hiệu suất hoạt động và khả năng chống lỗi của mạng lõi song song tỷ lệ thuận với chi phí của nó và vượt trội hơn so với những loại còn lại.

Mạng lõi song song là phiên bản kép của mạng lõi thu gọn - Ảnh: Internet

4. Ứng dụng của mạng lõi

Mạng lõi có nhiều ứng dụng quan trọng trong việc:

Truyền dữ liệu:

Mạng lõi được sử dụng để truyền dữ liệu từ một địa điểm đến địa điểm khác trong mạng như: Máy chủ và các thiết bị khác, truyền dữ liệu giữa văn phòng và chi nhánh trong tổ chức, qua mạng internet bằng bộ giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol - Giao thức điều khiển truyền nhận/Giao thức liên mạng),… Ngoài ra, mạng lõi còn cung cấp cơ sở hạ tầng để hỗ trợ những dịch vụ mạng bao gồm: truyền dữ liệu, âm thanh và video, tin nhắn và nhiều ứng dụng khác.

Định tuyến:

Mạng lõi sử dụng định tuyến để xác định đường đi tối ưu cho việc truyền dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng. Quá trình định tuyến này đảm bảo dữ liệu được truyền theo đường đi ngắn nhất và đạt được hiệu suất cao. Một số cách định tuyến có thể kể đến như: Định tuyến đa đường, định tuyến theo chất lượng dịch vụ (QoS), định tuyến đa giao thức, định tuyến dự phòng,… 

Chuyển tiếp cuộc gọi:

Mạng lõi quản lý và điều khiển việc chuyển tiếp cuộc gọi điện thoại trong mạng. Nó đảm bảo rằng cuộc gọi được định tuyến chính xác và kết nối được thiết lập giữa các bên liên quan. 

Ví dụ, đối với mạng cục bộ, khi một cuộc gọi đến một máy chủ tổng đài, mạng lõi có thể chuyển tiếp cuộc gọi đó đến một điện thoại cụ thể hoặc một nhóm điện thoại khác. Hoặc đối với những mạng khác nhau thì mạng lõi có khả năng chuyển tiếp cuộc gọi đó đến một mạng viễn thông khác.

Quản lý mạng:

Mạng lõi cung cấp công cụ và chức năng để quản lý và giám sát hoạt động của mạng, bao gồm theo dõi hiệu suất mạng, quản lý cấu hình, phát hiện và xử lý lỗi, quản lý bảo mật, thu thập dữ liệu thống kê và ghi lại các sự kiện trong mạng,…

Tóm lại, mạng lõi là “trái tim” của hệ thống mạng, tập trung vào việc kết nối và tối ưu hóa thông tin, dữ liệu trong một tổ chức. Trong tương lai, mạng lõi sẽ tiếp tục phát triển và đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về khả năng mở rộng, linh hoạt, bảo mật và tích hợp công nghệ mới.

Sự phát triển của điện toán đám mây, IoT, 5G và trí tuệ nhân tạo sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc thay đổi cách mà mạng lõi hoạt động và mang lại giá trị đối với doanh nghiệp và người dùng cuối.