Công nghệ lõi phục vụ chuyển đổi số

Đó là điểm khởi đầu cho “Phương thức phân chia dữ liệu ngẫu nhiên trong các hệ thống phân tán đa vi xử lý” - bằng sáng chế giúp nhà mạng gia nhập nhóm những nhà cung cấp hệ thống tính cước hiếm hoi trên thế giới, sau 7 năm “phụ thuộc”.

“Mình phải tự làm thôi”

“Viettel bắt đầu nghiên cứu sản xuất hệ thống tính cước thời gian thực (Online Charging System OCS) từ năm 2011. Sau 6 năm, trải qua nhiều lần thử nghiệm thất bại, đến ngày 01/6/2017, Viettel tuyên bố đã sản xuất thành công Hệ thống tính cước thời gian thực có tên vOCS. Chỉ trong vòng 6 tháng sau, Viettel chuyển đổi thành công 90 triệu thuê bao từ hệ thống tính cước của đối tác sang hệ thống tính cước của mình” – Đó là cách ông Phạm Tuấn Anh - Phó Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu OCS - Tổng công ty Công nghiệp Công nghệ cao Viettel (VHT) nói về hành trình 6 năm nghiên cứu và phát triển hệ thống được ví như trái tim của nhà mạng – thứ mà trên thế giới lúc ấy chỉ có 3 nhà cung cấp lớn.

Ảnh: Hệ thống ePass đã triển khai cung cấp dịch vụ cho hơn 2.000 điểm
 

Thậm chí khi chia sẻ quyết định tự phát triển OCS với 20 kỹ sư, phía đối tác đã cung cấp hệ thống đã “dọa” Viettel rằng, “cần 2.000 kỹ sư và phát triển ròng rã trong 4 năm”. Những thông số mà đối tác đưa ra tưởng chừng dễ làm nản lòng người nhập cuộc nhưng nghĩ đến cảnh lặp đi lặp lại phiền toái, họ lại cảm thấy cần phải giải quyết bằng được. “Trước đây, mỗi thay đổi đều cần nhiều tháng vì phải gửi đề nghị, xem xét, đàm phán hợp đồng, rồi mới tìm cách thực hiện. Trong khi đó, mọi việc ở Viettel đều rất gấp, đặc biệt là khi mở rộng đầu tư ra nước ngoài…” – một thành viên của ban nghiên cứu sản xuất Viettel khi ấy nhớ lại.

Năm 2011, tốc độ tăng trưởng ở Việt Nam rất nhanh, số lượng cuộc gọi và khách hàng cũng tăng trưởng chóng mặt. Thêm vào đó còn là chiến lược “go global” đi ra biển lớn. Bởi vậy, ông Tống Viết Trung – khi ấy đang là Phó Tổng Giám đốc Tập đoàn Viettel, đã nói với nhóm nghiên cứu phát triển của tập đoàn “Mình phải tự làm thôi. Cứ phụ thuộc vào đối tác như thế này thì giống như bị trói chân, trói tay vậy”.

Vậy là bất chấp việc Viettel chưa từng phát triển một hệ thống lõi công nghệ nào cho mạng viễn thông, bất chấp cả việc chỉ có 1/100 đội ngũ phát triển như khuyến cáo và chưa có nhiều kiến thức, kinh nghiệm về OCS, các kỹ sư VHT đã bắt đầu hành trình ròng rã kéo dài 6 năm, phát triển ba phiên bản. Có những giai đoạn thử nghiệm thất bại, dự án như đi vào ngõ cụt.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy, hệ thống tính cước mà các nhà vendor lớn đang cung cấp có một số nhược điểm. Cụ thể, trong hệ thống phân tán dữ liệu trên bộ nhớ, về cơ bản các dữ liệu được phân chia ở các nút khác nhau và đồng thời có các bản sao của mỗi dữ liệu đó trên các nút khác để phòng trường hợp nút bị hỏng hoặc không thể kết nối. Quan trọng hơn, nếu cần phải mở rộng hay thu gọn hệ thống, tức là thêm hoặc bớt các nút, hệ thống sẽ phải phân chia các phần tử lại từ đầu, dẫn đến việc phải di chuyển rất nhiều dữ liệu qua đường truyền mạng, gây tắc nghẽn hoặc thậm chí là treo toàn bộ hệ thống. Điều này được xem là nhược điểm cần phải xử lý, nhất là với một nhà mạng có tới hơn 100 triệu khách hàng như Viettel khi ấy và cứ ba năm lại phải thay hệ thống tính cước một lần.

“Chúng tôi làm việc với tâm thế “nhóm nhỏ làm việc lớn” và “người Việt Nam làm được”. Do đó, một giải pháp tổng thể, định hướng cho hệ thống OCS nhanh chóng được phác thảo. 20 thành viên đầu tiên của dự án tự chia nhau giải quyết các phần việc nhỏ hơn. Các mốc thực hiện cũng được đặt ra nhằm giúp dự án không chệch hướng hoặc bị chậm” - ông Phạm Tuấn Anh nhớ lại.

Theo đó, các kỹ sư của VHT đã đưa ra “phương thức phân chia dữ liệu ngẫu nhiên trong các hệ thống phân tán đa vi xử lý”. Hệ thống thực hiện việc phân tán dữ liệu một cách ngẫu nhiên và đồng đều tới từng vi xử lý trong mỗi nốt (node) mạng, từ đó giúp tăng hiệu năng xử lý và giảm thời gian khi thay đổi cấu hình hệ thống. Nhờ vậy, khi vận dụng vào việc xây dựng hệ thống tính cước theo thời gian thực vOCS, sáng chế đã giải quyết bài toán phân bổ và lưu trữ dữ liệu trong hệ thống vOCS giúp tăng tốc độ xử lý thông tin lên gấp 5 lần trong khi vẫn đáp ứng yêu cầu rất cao về dung lượng thuê bao với hàng trăm triệu khách hàng và số lượng giao dịch đồng thời lên tới hàng trăm nghìn.

Với phương thức của riêng mình, cấu trúc dữ liệu phân tán của hệ thống vOCS do Viettel phát triển cho phép dự phòng (backup) dữ liệu đồng thời trên nhiều nốt mạng và cụm mạng (cluster) để đảm bảo tính ổn định và tin cậy của hệ thống.

Bằng chứng là năm 2017, hệ thống tính cước thời gian thực vOCS 3.0 do các kỹ sư Viettel phát triển thành công có dung lượng 24 triệu đầu số/site. Đây là hệ thống OCS lớn nhất thế giới (dung lượng lớn nhất từng triển khai thành công trước đó là 12 triệu đầu số/site). Đến năm 2020, dung lượng của vOCS Viettel là hơn 200 triệu thuê bao thông tại 11 quốc gia và chưa từng mắc lỗi liên quan đến hệ thống tính cước.

Nhận xét về hệ thống OCS 3.0 ‘make by Viettel”, ông Nguyễn Văn Hùng - Trưởng phòng BO CNTT Trung tâm Vận hành khai thác toàn cầu, Tổng công ty mạng lưới Viettel (người vận hành hệ thống OCS) nói: “So với hệ thống của đối tác nước ngoài, cảnh báo ‘rác’ giảm tới 10 lần, giúp các kỹ sư vận hành đỡ tốn công hơn. Bên cạnh đó, việc chuyển sang hệ thống mới chỉ mất 4 tháng, bằng 1/3 thời gian so với hệ thống của đối tác trước đây mà không xảy ra trục trặc lớn. Điều này hứa hẹn việc triển khai chính sách kinh doanh cũng như gói cước mới trên vOCS 3.0 sẽ thuận lợi và nhanh hơn rất nhiều”.

Công nghệ lõi phục vụ chuyển đổi số

Là sáng chế đầu tiên của Viettel được cấp bằng độc quyền bảo hộ tại Mỹ, trước cả sáng chế “Phương pháp hiệu chỉnh và điều khiển công suất tuyến thu thích ứng theo môi trường truyền dẫn trong hệ thống trạm thu phát gốc vô tuyến”, theo ông Phạm Tuấn Anh, cái khó nhất khi phát triển và làm chủ công nghệ này là hệ thống cơ sở dữ liệu trên bộ nhớ. Nguyên nhân là bởi lĩnh vực này có rất nhiều sáng chế đã được bảo hộ trên thế giới và được đầu tư bởi nhiều công ty lớn như IBM, Oracle… Vì thế, nếu để được bảo hộ, sáng chế phải rất độc đáo và chưa từng có trên thế giới.

Điểm độc đáo của công nghệ này nằm ở việc vOCS giúp các nhà khai thác viễn thông có khả năng cung cấp cho mỗi khách hàng một gói cước với thời gian triển khai (Time-To-Market) ngắn hơn rất nhiều so với các hệ thống có cùng tính năng và khả năng mở rộng hệ thống dễ dàng, kinh tế mà không ảnh hưởng đến dịch vụ đang cung cấp. Nhờ vậy sau 5 năm ra đời, vOCS 3.0 do VHT nghiên cứu, phát triển đã vượt qua ranh giới của hệ thống tính cước viễn thông thuần túy và trở thành công nghệ lõi phục vụ chuyển đổi số của quốc gia khi được áp dụng cho các lĩnh vực thanh toán điện tử và giao thông số.

Theo ông Phạm Tuấn Anh, về cơ bản, hệ thống thu phí không dừng ePass có khá nhiều đặc điểm tương đồng với tính cước đi dộng như: Quản lý khách hàng, quản lý tài khoản, quản lý cước, tính phí giao dịch, … Tuy nhiên, ePass có những bài toán đặc thù theo ngành vận tải như thu phí theo trạm kín, trạm hở, ưu tiên, ngoại lệ,… Nhờ sự linh hoạt của công nghệ lõi nên quá trình phát triển OCS cho ePass hầu như nhóm kỹ sư không phải thay đổi về mặt công nghệ mà dành nhiều thời gian phát triển giao diện để tích hợp với hệ thống công nghệ thông tin và hệ thống trạm đầu vào (front-end).

Tuy nhiên, trong quá trình phát triển, một trong những vấn đề mà các kỹ sư VHT phải đối mặt là việc hệ thống tính phí và giao tiếp với các tổng đài theo chuẩn viễn thông, vốn không định nghĩa các biện pháp bảo mật trong quá trình giao tiếp bản tin. Bởi vậy khi sử dụng để phát triển hệ thống thu phí không dừng ePass và Mobile Money, để trang bị các tiêu chuẩn bảo mật đồng thời vẫn đảm bảo hiệu năng của hệ thống, vOCS đã mạnh dạn thay đổi giao thức trao đổi bản tin từ SOAP (một giao thức áp dụng XML để xác định dữ liệu dạng văn bản) vốn đã cũ, hiệu năng kém và tiềm ẩn rủi ro an toàn) sang Restful - chuyển trạng thái đại diện là một kiểu kiến trúc phần mềm - trên hầu hết các API giao tiếp - phương thức trung gian kết nối các ứng dụng và thư viện khác nhau. Bên cạnh đó, hệ thống bổ sung thêm các thành phần bảo mật đảm nhận việc ký số, mã hóa dữ liệu, kết nối với hệ thống các mô đun bảo mật phần cứng (Hardware Security Module HSM)... để đảm bảo bảo mật cho các giao dịch.

“Viettel sẽ tiếp tục tối ưu sáng chế hiện tại để phục vụ cho việc phát triển phiên bản vOCS 4.0 sắp ra mắt trong năm nay. Với phiên bản này, Viettel hướng đến một nền tảng tính cước (Charging Platform) sẵn sàng hỗ trợ cho 5G và các dịch vụ trên nền tảng 5G” – ông Phạm Anh Tuấn chia sẻ.