Nghiên cứu cơ chế thoả thuận dịch vụ SLA trong mạng di động 3g, đề xuất ứng dụng trên mạng của VNPT

Mục đích của luận văn là nghiên cứu các tham số chất lượng nào cần đưa vào SLA; các biện pháp kĩ thuật nào cần thiết để đảm bảo các cam kết chất lượng đó trong mạng 3G.. Chương này cũng

TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Đỗ Mạnh Hùng Nghiên cứu cơ chế thoả thuận dịch vụ SLA trong mạng di động 3G, đề xuất ứng dụng trên mạng của VNPT

Tóm tắt LV ThS kỹ thuật : Kỹ thuật Điện tử

Mã ngành 60 52 70

Người hướng dẫn PGS TS Hoàng Minh

HÀ NỘI-2010

MỞ ĐẦU

Các mạng di động thế hệ 3 đang được triển khai mạnh mẽ tại Việt Nam Việc cung cấp dịch vụ gắn liền với các cam kết về chất lượng (SLA) sẽ đem đến lợi thế cạnh tranh lớn cho nhà khai cung cấp dịch vụ

Tuy nhiên việc thực hiện các biện pháp kĩ thuật nhằm đảm bảo chất lượng cho các dịch vụ khác nhau, các khách hàng khác nhau theo đúng các cam kết đưa ra là rất phức tạp Đối với các nhà cung cấp dịch vụ, vấn đề đặt ra là: Cam kết cái gì? Làm thế nào để thực thi các cam kết đó? Trong đó cam kết về chất lượng dịch vụ và các biện pháp kĩ thuật để đảm bảo dịch vụ được đưa đến khách hàng với chất lượng đúng theo những gì đã cam kết là nộ dung cơ bản nhất

Luận văn này nghiên cứu về SLA trong mạng 3G và đề xuất áp dụng SLA trên mạng của VNPT Mục đích của luận văn là nghiên cứu các tham số chất lượng nào cần đưa vào SLA; các biện pháp

kĩ thuật nào cần thiết để đảm bảo các cam kết chất lượng đó trong mạng 3G Để giải quết vấn đề đó, nội dung của luận văn gồm bốn chương

[32] — Performance Reporting - Concept and Definitions TM701 Chương 1: Giới thiệu tổng quan về SLA, các vấn đề về

quản lý giám sát SLA Chương này cũng đưa ra phương pháp luận cho việc xác định các tham số chất lượng cần đưa ra trong SLA

Chương 2: Nghiên cứu và phân tích cơ chế đảm bảo QoS

để thực thi SLA trong mạng 3G; đưa ra các tham số QoS đặc trưng cho mạng và dịch vụ trong 3G

Chương 3: Luận văn gồm các nội dung về khảo sát hiện trạng và xu hướng phát triển của các mạng 3G của VNPT; phân tích và đánh giá năng lực của các mạng trong việc thực thi SLA

Từ đó luận văn đưa ra các khuyến nghị cho các mạng 3G của VNPT về các tham số chất lượng nên đưa vào SLA và khuyến nghị về mô hình kiến trúc mạng nhằm triển khai SLA

Chương 4: Kết luận

CHƯƠNG 1: CƠ CHẾ THỎA THUẬN SLA

Trong chương này, luận văn giới thiệu tổng quan về SLA, các vấn

đề về quản lý giám sát SLA Chương này cũng đưa ra phương

pháp luận cho việc xác định các tham số chất lượng cần đưa ra

trong SLA

1.1 Tổng quan

1.1.1 Các khái niệm và định nghĩa

Service Level Agreement: Là một thỏa thuận chính thức giữa hai

hay nhiều bên đạt được sau quá trình đàm phán về các đặc tính của

dịch vụ, về quyền hạn và trách nhiệm của mỗi bên [1]

SLA có thể bao gồm các điêu khoản về hiệu năng, tính cước,

phương thức cung cấp dịch vụ, SLA cũng có thế bao gồm các điều

khoản về kinh tế và pháp luật

Các điều khoản của SLA liên quan đến chất lượng dịch vụ(QoS)

được gọi là thỏa thuận QoS bao gồm các thỏa thuận giữa hai bên

về giám sát, đo kiểm và xác định các tham số QoS Mục đích là

đạt được sự đồng ý của khách hàng về QoS từ đó họ hài lòng với

chất lượng dịch vụ mà họ nhận được

[18] ETSI ETR 003 Network Aspects (NA); General aspects of Quality of

Service (QoS) and Network Performance (NP)

[19] TMForum Business Process Framework s.l : Release 8.0, June, 2009

GB921

[20] ITU-T Perceptual evaluation of speech quality (PESQ), an objective

method for end-to-end speech quality assessment of narrowband telephone networks and speech codec’s February 2001 P.862

[21] — Single-ended method for objective speech quality assessment in narrow-band telephony applications May 2004 P.563

[22] — Conformance testing for narrowband voice over IP transmission quality assessment models June 2006 P.564

[23] — The E-model, a computational model for use in transmission planning

[26] TM Forum SLA Management HandBook - Excutive Overview July 2004

[2] ITU-T E800 Terms and Definitions Related to Quality of Service and

Network Performance Including Dependability

[3] V Paxson, G Almes, J Mahdavi, M Mathis “Framework for IP

Performance Metrics” May 1998 RFC 2330,

[4] G Almes, S Kalidindi, M Zekauskas, A One-way Delay Metric for

IPPM September 1999 RFC 2679

[5] G Almes, S Kalidindi, M Zekauskas A Round-trip Delay Metric for

IPPM September 1999 RFC 2681

[6] J Martin, A Nilsson, On service level agreements for IP networks s.l :

INFOCOM 2002 Twenty-First Annual Joint Conference of the IEEE

Computer and Communications Societies Proceedings IEEE , Volume: 2 ,

23-27 June 2002, Pages:855 - 863 vol.2

[7] TM Forum SLA Management HandBook - Concepts and Principles July

2005 Vol 2 GB917

[8] D Durham, Ed., J Boyle et al The COPS (Common Open Policy

Service) Protocol Jan 2000 RFC 2748

[9] T.M.T Nguyen, N Boukhatem, Y El Mghazli, N Charton, L.N

Hamer, G Pujolle COPS-PR Usage for SLS Negotiation (COPS-SLS)

July 2002

[10] 3GPP Circuit Teleservices supported by a Public Land Mobile Network

(PLMN) TS 22.003

[11] — Circuit switched multimedia telephony TR 23.972

[12] — Quality of Service (QoS) concept and architecture TS 23.107

[13] IETF COPS Usage for Policy Provisioning (COPS-PR) RFC 3084

[14] 3GPP End-to-end Quality of Service (QoS) signalling flows TS 29.208

[15] An Expedited Forwarding PHB (Per-Hop Behavior) RFC 3246

[16] Assured Forwarding PHB Group RFC 2597

[17] ITU-T End-User Multimedia QoS Categories Nov 1, 2001 G.1010

Service Level Agreement

Service Description QoS Agreement Legal Issues Billing

……

Hình 1-1 Service Level Agreement

Như vậy có thể thấy nội dung cơ bản của SLA chính là những cam kết về chất lượng dịch vụ, các biện pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ mà nhà cung cấp dịch vụ mang đến cho khách hàng

1.1.2 Các thành phần cơ bản của SLA

Cấu trúc chung của SLA được thể hiện ở Hình 1-2:

E.860_F5-1

Service Level Agreement

Introduction Scope Confidentiality Legal Status Periodic Process Review

Signatories QoS Agreement 1 QoS Agreement N

QoS Agreement 1

BI TI Traffic Patterns QoS Parameters and Objectives Measurement Schemes Reaction Patterns

Interface Description

QoS Agreement N

BI TI Traffic Patterns QoS Parameters and Objectives Measurement Schemes Reaction Patterns

Interface Description

Hình 1-2 Cấu trúc chung của một SLA

Như được thể hiện trên Hình 1-2, một SLA tương ứng với tất cả

các dịch vụ giữa hai bên (SLA trong môi trường nhiều nhà cung

cấp dịch vụ), nó bao gồm một phần chung và các phần riêng cho

từng dịch vụ

Nội dung quan trọng nhất trong SLA là các thỏa thuận về QoS, Và

là đối tượng chủ yếu mà luận văn này đề cập đến

1.2 Các tham số về chất lượng dịch vụ trong SLA

1.2.1 KQI và KPI

Các nhà cung cấp dịch vụ thường có các kiểm tra, báo cáo về hiệu

năng mạng lưới của họ dựa trên các chỉ sổ hiệu năng KPI (Key

Performance Indicators) Các KPI vốn là các tham số cho hạ tầng

mạng và không cung cấp được cái nhìn về chất lượng dịch vụ từ

đầu cuối tới đầu cuối mà mạng hỗ trợ Tuy nhiên các tham số này

là thước đo quan trọng cho hoạt động của mạng

Để hướng đến việc quản lý chất lượng dịch vụ, cần các chỉ số chất

lượng KQI (Key Quality Indicators) Các chỉ số KQI nhằm hướng

tới thước đo hiệu năng của dịch vụ hơn là các tham số của hạ tầng

mạng lưới

Ý nghĩa của KQI là cung cấp một hệ thống các tham số cho việc

giám sát, đo kiểm chất lượng dịch vụ cung cấp đến khách hàng

Luận văn đã đi vào nghiên cứu các vấn đề liên quan đến việc thực thi SLA cho các dịch vụ trong mạng di động 3G Nội dung cơ bản của luận văn là đưa ra phương pháp luận xác định các tham số chất lượng trong SLA, đưa ra các tham số chất lượng cho các dịch

vụ trên mạng di động 3G và các khuyến nghị áp dụng cho mạng của VNPT Luận văn cũng đã đưa ra khuyến nghị về kiến trúc CUE (Cadenus UMTS extension) cho việc triển khai SLA trong mạng 3G của VPT

Bên cạnh đó luận văn cũng đã tổng kết lại kiến trúc và các cơ chế QoS trong mạng 3G do 3GPP, phân tích các điểm mà 3GPP chưa đưa ra và đề xuất mô hình ánh xạ QoS giữa miền UMTS và miền IETF diffserv

Học viên đã cố gắng trình bày một cách có hệ thống, đưa ra các phân tích và nhận định của mình Tuy nhiên, vì thời gian có hạn, SLA là lĩnh vực nghiên cứu còn mới và rộng lớn, nên có nhiều vấn

đề mà luận văn chỉ đề cập mà chưa đi vào phân tích một cách đầy

đủ được, và cũng có thể có nhiều thiếu sót trong các vấn đề mà luận văn đề cập tới Học viên rất mong được các thầy cô và đồng nghiệp góp ý để hoàn thiện trong các nghiên cứu tiếp theo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] ITU-T E.860 Framework of a service level agreement 6/2002

3.3 Kết chương

Dựa trên các phân tích về năng lực của các mạng 3G của VNPT,

chương này đã đưa ra các khuyến nghị về các tham số KPI; KQI

cần thiết với các dịch vụ VoIP và video telephone Đây là các dịch

vụ cơ bản và đặc trưng trong mạng 3G Đặc biệt chương này cũng

đã đưa ra khuyến nghị áp dụng mô hình CADENUS mở rộng cho

UMTS để áp dụng cho mạng 3G của VNPT Mô hình này vừa đáp

ứng được nhu cầu triển khai SLA mà không ảnh hưởng đến việc

mở rộng, phát triển của mạng 3G của VNPT theo hướng nâng cấp

lên các Release tiếp theo của 3GPP

SLA ngày càng được đề cập và nghiên cứu rộng rãi Số lượng các

nghiên cứu liên quan đến SLA ngày càng nhiều Các nhà cung cấp

thiết bị và giải pháp đã và đang tiếp tục đưa ra các sản phẩm theo

hướng tích hợp các tính năng phục vụ cho thực thi, giám sát SLA

Thị trường kinh doanh các dịch vụ viễn thông ngày càng cạnh

tranh khốc liệt, nhiều nhà khai thác mạng và cung cấp dịch vụ

cũng đã đưa ra SLA cho các dịch vụ mà họ cung cấp Vì vậy việc

nghiên cứu SLA và áp dụng cho các dịch vụ viễn thông tại Việt

Nam là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao

Các KQI thường là một phần của cam kết SLA Hình 1-3 cho ta cái nhìn toàn cảnh về các chỉ số chất lượng và chỉ số hiệu năng

Service Resources (Grouped by Type)

Service KQIs

Additional Data

Product KQIs

Additional Data

Service Resource Instances e.g Network Element

Performance Related Data

Hình 1-3 KQI và KPI

1.2.2 Phương pháp xác định các KQI

Phần này cung cấp cái nhìn tổng quan về phương pháp xác định các tham số về chất lượng dịch vụ mà người dùng có thể cảm nhận được để từ đó xác định các KQI cần thiết trong SLA Với phương pháp tiếp cận từ trên xuống gắn với quá trình phân phối dịch vụ kết hợp với phương pháp tiếp cận từ dưới lên để xác định các các

trao đổi cần thiết để cung cấp dịch vụ Từ đó nhận biết được

những ánh xạ giữa tham số dịch vụ và tham số mạng lưới, và

quyết định các tham số liên quan đến mạng lưới và tham số không

liên quan đến mạng lưới nào cần thiết để xây dựng nên các KQI

cho dịch vụ

Service Scenarios

Analyse Timeline

Identify Service Topology

Develop Matrix

Identify Measurements

Phương pháp xác định các KQI được mô tả như Hình 1-4 Tư

tưởng của phương pháp là xuất phát từ các vấn đề kinh doanh của

dịch vụ, phân tích và đưa ra các tham số KQI cần thiết cho dịch

trong mạng và hướng tới điều khiển QoS cho local, trong khi kiến trúc CUE hướng có thể điều khiển E2E và liên miền Việc điều khiển QoS trong mặt phẳng điều khiển bắt buộc phải gắn với GGSN, nhưng CUE-RM có thể điều khiển QoS trong mặt phẳng người dùng qua Router biên( xem Hình 3-2)

Một nội dung quan trọng của CUE-RM trong việc hướng tới điều khiển QoS liên mạng là phải có chức năng ánh xạ giữa QoS giữa các miền có các cơ chế QoS khác nhau Ví dụ trong trường hợp cho mạng UMTS, CUE-RM phải ánh xạ giữa UMTS và IETF diffserv, khi đó cơ chế ánh xạ mà luận văn này khuyến nghị là cơ chế đã được trình bày trong Phần 2.1.3

3.2.3 Khuyến nghị về lộ trình triển khai SLA cho mạng di

động 3G của VNPT

Để triển khai được SLA, ngoài có cơ sở hạ tầng kĩ thuật mạng đảm bảo được các yêu cầu về thực thi giám sát, còn có yếu tố khác như: cần có các quay trình về điều hành sản xuất kinh doanh sao cho quan hệ với khách hàng, cũng như các yếu tố về chăm sóc khách hàng Để có thể triển khai thành công SLA VNPT cần thực hiện theo các bước

này, SLA cho dịch vụ của người dùng có thể được điều khiển linh

hoạt trong UMTS: thay đổi theo phiên (với pha tạo PDP context),

hoặc ngay trong phiên (với pha thay đổi PDP context) Tuy nhiên

các cơ chế SLA tĩnh vẫn có thể áp dụng Trong kiến trúc này các

thông tin về SLA phải được cập nhật trong QoS profile của người

dùng tại HLR/VLR của mạng UMTS Khi thông tin về người dùng

được cập nhật thì CUE-SM sẽ cập nhật và chuyển đổi các thành

các SLS để trao đổi với CUE-RM CUE-RM sẽ sử dụng các SLS

để cấu hình GGSN

Hình 3-2 Kiến trúc CADENUS mở rộng cho UMTS

Cơ chế giao tiếp giữa CUE-RM và SGSN giống như cơ chế điều

khiển QoS giữa PDF và SGSN đã được trình bày trong Phần

2.1.2.3 (trang 17) Sự khác nhau ở đây là PDF là thành phần nằm

vụ, cũng như xác định các yêu cầu cho việc đo kiểm và hệ thống các tham số để tính toán Các bước cụ thể là:

1.2.2.1 Phân tích kịch bản của dịch vụ 1.2.2.2 Phân tích chu kỳ sống của dịch vụ 1.2.2.3 Phân tích topo của dịch vụ

1.2.2.4 Xây dựng ma trận tương tác 1.2.2.5 Đưa ra các KQI

1.2.2.6 Xác định những đo kiểm cần thiết

1.2.3 Phân loại các tham số chất lượng

Phần này trình bày phương thức phân loại các tham số chất lượng KQI Như đã phân tích ở trên, các tham số KQI đối với các dịch

vụ khác nhau là khác nhau và các đối tượng khách hàng khác nhau lại quan tâm đến các tham số KQI khác nhau Việc phân loại tham

số giúp cho việc xác định các tham số cần thiết đưa vào SLA cũng như xác định phương pháp xác định giá trị của các tham số đó Các KQI được phân loại như Bảng 1-1 Các tham số được phân loại dựa trên các đặc tính của dịch vụ, đặc tính công nghệ hỗ trợ

dịch vụ đó, và dựa trên các giá trị đo kiểm các tham số(cho từng

người dùng hay giá trị trung bình mang tính thống kê)

Service Parameter Categories Technology

Specific

Service Specific

Technology/Serv ice Independent

Parameter List 2

Parameter List 3

Aggregat

e View

Parameter List 4

Parameter List 5

Parameter List 6

Bảng 1-1 Phân loại các tham số KPI

1.3 Quản lý, giám sát SLA

Bên cạnh việc xác định các tham số SLA để làm cơ sở cho nhà

cung cấp cam kết với khách hàng, các nghiên cứu về SLA còn

được thực hiện trên các lĩnh vực khác là:

 Quản lý SLA

 Giám sát và đo kiểm

 Phương thức điều khiển QoS

Phần này của luận văn đi vào khảo sát tình hình các nghiên cứu về

SLA trên các khía cạnh nêu trên

1.4 Kết chương

Nội dung của chương đã đưa ra định nghĩa và giới hạn nghiên cứu

về SLA của luận văn là các tham số chất lượng dịch vụ trong SLA

truy nhập AM (access mediator); điều phối dịch vụ SM (service mediator); và điều phối tài nguyên RM (resource mediator) Chức năng của các thành phần này thể hiện trong Hình 3-1

RM Chức năng điều phối truy nhập không được đưa ra vì trong UMTS, cơ chế yêu cầu dịch vụ dựa trên PDP context đã thực hiện được các mong muốn về yêu cầu dịch vụ của AM Với kiến trúc

3.2.1 Khuyến nghị về các tham số KQI trong SLA

Do thời gian có hạn, phần này chỉ đưa ra các khuyến nghị về các

tham số KQI cho dịch vụ VoiP và IPTV Đây là hai dịch vụ cơ bản

và đặc trưng trên mạng 3G so với dịch vụ trên mạng 2G Nội dung

các khuyến nghị về các tham số KQI cho các dịch vụ được thể

Như đã phân tích trong phần 3.1 Các mạng 3G của VNPT hiện

tại được triển khai theo R4, nên chưa có thành phần PDF cho việc

điều khiển QoS Phần này của luận văn khuyến nghị về mô hình

triển khai SLA cho 3G của VNPT

Mô hình được khuyến nghị ở đây dược đưa ra dựa trên mô hình

CADENUS: (Creation and Deployment of End-User Services in

Premium IP Network) có sự thay đổi để phù hợp cho mạng 3G của

VNPT

CADENUS: là một project hướng tới điều khiển end-to-end QoS

dựa trên SLA Kiến trúc này gồm 3 thành phần chính là Điều phối

và các cơ chế thực thi các cam kết trong mạng 3G Phần 1.2 trình bày phương pháp luận cho việc xác định các tham số chất lượng cần thiết được đưa ra trong SLA dựa trên ma trận tương tác Với việc sử dụng ma trận tương tác, ta có thể xác định được các tham

số SLA cho các dịch vụ mà người sử dụng có thể hiểu và cảm nhận được cũng như cho ta phương pháp xác định, tính toán các tham số đó Phần 1.3 tổng kết các lĩnh vực nghiên cứu về quản lý

và giám sát SLA trong viễn thỗng Chương này cũng đã tóm tắt kết quả khảo sát về các hướng nghiên cứu về SLA đang được thực hiện, trong đó có đề cập đến các hướng nghiên cứu mới như là hệ thống tham số dựa trên Web Response Time Metric, các giao thức đàm phán QoS mới như COPS-SLS (mục 1.3) v.v

DI ĐỘNG 3G

Nội dung chương 2 tập trung vào hai nội dung chính là: nghiên cứu về các tham số chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ trên 3G và các phương thức nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng 3G Phần đầu của chương sẽ đi vào nghiên cứu kiến trúc QoS; tổng hợp các cơ chế đảm bảo QoS trong 3G theo các chuẩn của 3GPP Đây là cơ sở để phân tích và đưa ra các phương pháp đảm bảo thực thi các cam kết về chất lượng dịch vụ trong SLA Việc