Nghiên cứu mạng lõi EPC và giải pháp đảm bảo qos trong mạng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ THANH THIÊM NGHIÊN CỨU MẠNG LỖI EPC VÀ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO QOS TRONG MẠNG Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : NGUYỄN TÀI HƯNG Hà Nội – 2010 LỜI MỞ ĐẦU Được sáng tạo giới di động, hệ thống đa phương tiện IMS trở thành tảng dịch vụ chung chấp nhận toàn cầu cho dịch vụ đa phương tiện phát triển mạng hệ Song song với IMS, Internet hướng đến tìm phương thức truyền thông đa phương tiện cách liên tục môi trường dịch vụ thông tin, giải trí mà điển hình Web 2.0 Vì vậy, xu mà hệ thống thông tin hướng đến dịch vụ truy nhập vô tuyến với hội tụ Internet di động Khi đề cập đến mạng truy nhập không dây LTE hỗ trợ khả truyền tin dạng gói khái niệm mạng di động hệ mà điển hình EPS lại trở nên thực bật quan tâm cách đặc biệt Một tảng điều khiển kết nối IP định nghĩa cho phần mạng lõi EPS nhằm hỗ trợ tính đa dạng công nghệ truy nhập không dây tảng dịch vụ khác gọi EPC EPC thừa kế nhiều nguyên lý IMS tính cước QoS dựa sách, nhận thực người dùng, hỗ trợ chuyển giao…nhưng giới hạn dành cho kết nối IP tảng dịch vụ Mạng truy nhập LTE yêu cầu hỗ trợ chuyển giao với mạng truy nhập không dây khác phụ thuộc vào hoạt động EPC phù hợp với tính chất kịch chuyển giao Thêm nữa, vấn đề QoS môi trường phải đối mặt với nhiều thách thức Đề tài luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu mạng lõi EPC giải pháp đảm bảo QoS mạng” đề cập giải pháp cho vấn đề QoS cho mạng EPC triển khai giới Nội dung đề tài chia làm chương sau: - Chƣơng 1: Dịch vụ Web kiến trúc hƣớng dịch vụ Chương giới thiệu khái quát dịch vụ Web phát triển kiến trúc hướng dịch vụ, thành phần kiến trúc SOA để từ thấy khả đáp ứng yêu cầu dịch vụ mạng dẫn đến nhu cầu đời EPC - Chƣơng 2: Khái quát chung EPC Nội dung chương tìm hiểu tiến trình đời khả EPC Đồng thời, chương sâu kiến trúc EPC, thành phần chính, giao thức sử dụng, giao diện thành phần mạng giao diện với thành phần mạng khácvà so sánh ưu điểm so với kiến trúc mạng - Chƣơng 3: Mô hình QoS mạng Chương đưa khái niệm QoS, phương thức đảm bảo QoS sử dụng mạng Intserv, Diffserv, MPLS nguyên lý, giao thức sử dụng phương thức ưu, nhược điểm chúng - Chƣơng 4: Vấn đề QoS EPC Đây vấn đề quan trọng EPC cần đặc biệt quan tâm để đạt mục tiêu mạng Trong chương này, khái niệm đưa liên quan đến QoS, khái niệm bearer Đồng thời, nội dung chương đề cập đến nguyên tắc mô hình đảm bảo QoS dịch vụ EPC Một khái niệm quan trọng liên quan đến QoS EPC mà mạng khái niệm chất lượng trải nghiệm người dùng mối liên hệ với QoS mà mạng hỗ trợ - Chƣơng 5: Giải pháp QoS EPC Nội dung chương đề cập đến thách thức mà vấn đề QoS gặp phải đưa giải pháp triển khai giới Giải pháp tối ưu hóa QoS mạng có nhà vận hành Đồng thời, chương đưa hướng nghiên cứu vấn đề tương lai LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn thạc sĩ hoàn toàn kết trình tự tìm hiểu, nghiên cứu thân tôi, không chép từ tài liệu nào, không vi phạm quyền nghiên cứu khoa học khác Nếu nội dung không đúng, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm LỜI CẢM ƠN Tôi muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Tiến Sĩ Nguyễn Tài Hưng, người tận tình hướng dẫn hỗ trợ nhiều suốt thời gian thực đề tài Thầy giúp đỡ, động viên, lắng nghe, giảng giải truyền đạt cho kinh nghiệm quý báu để hoàn thành tốt nội dung đề tài Tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến tất thầy cô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện đào tạo sau đại học trường giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho học tập, nghiên cứu Cuối cùng, muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến người thân bạn cổ vũ, động viên giúp đỡ nhiều thời gian thực đề tài Do nhiều hạn chế thời gian hiểu biết, kinh nghiệm nên đề tài không tránh khỏi sai sót Tôi mong nhận ý kiến đóng góp quý giá thầy cô bạn để hoàn thiện vấn đề nghiên cứu Học viên: Nguyễn Thị Thanh Thiêm DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt 3GPP Thuật ngữ tiếng Anh Thuật ngữ tiếng Việt : Third Generation Partnership Hiệp hội dự án hệ thứ ba Project AAA : Authentication, Authorization Nhận thực, cấp phép tính cước and Accounting AMBR : Aggregate Maximum Bit Rate Tốc độ bit tổng lớn APN : Access Point Name Tên điểm truy nhập AuC : Authentication Center Trung tâm nhận thực AVP : Attribute Value Pair Cặp giá trị thuộc tính CDMA : Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo mã Access CoA : Care of Address Địa tạm thời CoS : Class Of Service Lớp dịch vụ CT : Class-Type Loại dịch vụ DCP : DiffServ Code Point Điểm mã phân biệt dịch vụ DPI : Deep Packet Inspection Kiểm tra gói DS-TE : Diffserv-aware Traffic Kỹ thuật lưu lượng có quan tâm đến Engineering eHRPD Diffserv Dữ liệu gói tốc độ cao nâng : Evolved High Rate Packet cấp Data EPC Mạng lõi chuyển mạch gói : Evolved Packet Core nâng cấp ePDG : Evolved Packet Data Gateway Gateway liệu gói nâng cấp EPS : Evolved Packet System Hệ thống mạng chuyển mạch gói nâng cấp ETSI : European Telecommunication Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu Standards Institute GPRS : General Packet Radio Service Dịch vụ truy nhập vô tuyến mạng gói GRE : Generic Routing Encapsulation Đóng gói định tuyến chung GSM : Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn cầu Communication GTP : GPRS Tunneling Protocol Giao thức đường hầm GPRS HA : Home Agent Trạm thường trú HLR : Home Location Register Bộ đăng ký ví trí thường trú HoA : Home Address Địa thường trú HRPD : High Rate Packet Data Dữ liệu gói tốc độ cao HSGW : HRPD Serving Gateway HSDPA/ : High Speed Downlink/Uplink HSUPA Gateway phục vụ mạng gói tốc độ cao Truy nhập mạng gói đường lên/đường xuống tốc độ cao Packet Access HSS : Home Subscriber Server Server thuê bao thường trú HTML : Hypertext Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn IMS : IP Multimedia SubSystem Hệ thống đa dịch vụ IP IMSI : International Mobile Nhận dạng thuê bao di động quốc tế Subscriber Identity IPSec : Internet Protocol / secure Bảo mật IP LMA : Local Mobile Anchor Anchor di động cục LTE : Long Term Evolution Cuộc cách mạng tương lai MAG : Mobile Access Gateway Gateway truy nhập di động MME : Mobility Management Entity Thực thể quản lý di động MMTel : MultiMedia Telephony Thoại đa phương tiện MN : Mobile Node Nút di động MSC : Mobile Switching Centre Server trung tâm chuyển mạch di Server MSISDN động Server Số ISDN thuê bao di động : Mobile Subscriber ISDN Number NAS : Non-Access Stratum Non-Access Stratum NDS/IP : Network Domain Security for Bảo mật miền cho miền điều khiển dựa IP IP-based control plane OCS : Online Charging System Hệ thống tính cước online OFCS : Offline Charging System Hệ thống tính cước offline PCEF : Policy and Charging Chức thực thi sách tính cước Enforcement Function PCRF : Policy and Charging Rules Function PDCP Chức quy tắc tính cước sách Giao thức hội tụ liệu gói : Packet Data Convergence Protocol PDN : Packet Data Network Mạng liệu gói PGW : PDN GateWay Gateway mạng liệu gói PLMN : Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng PMIP : Proxy Mobile IP Giao thức Internet di động Proxy RAT : Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến RNC : Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RSVP : Resource Reservation Protocol Giao thức chiếm giữ tài nguyên SAE : System Architecture Evolution Cách mạng kiến trúc hệ thống SCTP : Stream Control Transmission Giao thức truyền điều khiển luồng Protocol SGSN : Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ phục vụ GPRS SGW : Serving Gateway Gateway phục vụ SOA : Service Oriented Architecture Kiến trúc hướng dịch vụ SOAP : Service Oriented Architecture Giao thức kiến trúc hướng dịch vụ Protocol SRVCC Tính liên tục gọi đơn sóng : Single-Radio Voice Call Continuity TA : Tracking Area Vùng theo dõi TCP : Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền UDDI : Universal Description, Thành phần tích hợp, mô tả, tìm kiếm cổ điển Discovery, and Integration UE : User-Equipment Thiết bị đầu cuối UMTS : Universal Mobile Hệ thống viễn thông di động cổ điển Telecommunications System WCDMA Đa truy nhập phân chia theo mã : Wide-band Code Division băng rộng Multiple Access WiMAX : Worldwide Interoperability for Truy nhập siêu cao tần toàn cầu Microwave Access WSDL Ngôn ngữ định nghĩa dịch vụ Web : Web Services Definition Language XML : Extensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng Chƣơng 5: GIẢI PHÁP QoS TRONG EPC Tóm tắt Như nêu, QoS EPC vấn đề đặc biệt quan tâm nghiên cứu Về nguyên lý, có hai mô hình áp dụng, “mô hình QoS mạng điều khiển” “mô hình QoS đầu cuối điều khiển” Trong trình triển khai thực tế, dựa vào chuẩn tổ chức 3GPP đưa cho EPC, số giải pháp xây dựng để đảm bảo QoS có giải pháp “tối ưu hóa QoS mạng có nhà vận hành” học viện FOKUS trường đại học Berlin thực Chương sâu phân tích giải pháp nêu vấn đề cần mở rộng thêm cho giải pháp 5.1 Giải pháp tối ƣu hóa QoS với mạng có nhà vận hành 5.1.1 Giới thiệu chung Như chương trước nêu, EPC xuất nhu cầu hội tụ nhiều loại mạng khác nên mục đích suốt mạng truy nhập Nó có khả liên kết báo hiệu QoS mạng truy nhập, thực kết nối dịch vụ yêu cầu với đường truyền liệu theo chuẩn chung Mạng điều khiển IMS tích hợp lớp mạng với EPC với mục đích chiếm giữ tài nguyên thực tế điều khiển sách với công nghệ truy nhập IMS kết nối với EPC thông qua PCRF PCRF thực nhận sách đường liệu, giữ trạng thái phiên giao dịch thông báo điều khiển IMS trường hợp đặc biệt mục đích khác EPC không truyển liệu miền thường trú, mà miền tạm trú UE nên có hai loại hPCRF vPCRF nêu chương Mỗi công nghệ đưa phương pháp cung cấp QoS riêng dựa vào UE Các chế cho phép dịch vụ đảm bảo yêu cầu dựa 113 mong đợi người dùng mà không quan tâm nhiều đến mạng Như hình dưới, UE trao đổi thông tin với hạ tầng cung cấp dịch vụ sử dụng công nghệ truy nhập truyền liệu với Internet qua GW mạng truy nhập Để điều khiển tài nguyên có sẵn mạng, nhà vận hành mạng truy nhập sử dụng số thành phần điều khiển đưa vào thực thể “Điều khiển mạng truy nhập” Mô hình chiếm giữ tài nguyên người dùng điều khiển giả thiết hạ tầng cung cấp dịch vụ trao đổi thông tin với đường chiếm giữ tài nguyên Do đó, sau dịch vụ cung cấp, UE phải sử dụng chế riêng để thực thi sách đường liệu Điều dẫn đến trường hợp mạng cung cấp tài nguyên theo yêu cầu hai đường báo hiệu tách biệt Mô hình QoS điều khiển mạng giả thiết suốt trình thương lượng dịch vụ đó, hạ tầng cung cấp dịch vụ trao đổi thông tin với điều khiển mạng truy nhập mạng mà người định vị Bộ điều khiển thực thi sách mạng truy nhập GW mạng truy nhập Đánh giá theo kinh nghiệm, mô hình gây trễ lớn trình cung cấp phiên giao dịch Nhưng để ý chiếm giữ tài nguyên UE điều khiển thực sau xong việc thương lượng thông tin phiên giao dịch sử dụng báo hiệu khác mà không gây trễ lớn lại có nhiều trường hợp bị lỗi, ví dụ thông tin phiên giao dịch thương lượng thành phần liên quan đến phiên chiếm giữ tài nguyên mạng truy nhập Như kiến trúc nêu hình dưới, trao đổi thông tin hạ tầng dịch vụ IMS đường truyền liệu qua EPC chuẩn hóa 3GPP Bằng cách tích hợp hai hạ tầng này, khả để mạng điều khiển QoS xuất Các kịch IMS sử dụng mô hình QoS điều khiển UE với mạng truy nhập QoS mạng điều khiển với mạng lõi Khi số lượng đầu cuối tăng, đầu cuối sử dụng đồng thời nhiều mạng truy nhập lúc việc 114 chiếm giữ tài nguyên mạng truy nhập phụ thuộc nhiều vào khả đầu cuối Hạ tầng cung cấp dịch vụ Điều khiển mạng truy nhập GW mạng truy nhập Công nghệ truy nhập Hình 5.1: Kiến trúc cung cấp dịch vụ cung cấp sách QoS Khi UE thực đa truy nhập, tài nguyên bị lãng phí không trao đổi thông tin mức độ ưu tiên với mạng lõi UE định lựa chọn mạng dựa vào tiêu chuẩn giá cả, cường độ tín hiệu mức độ ưu tiên mà có từ kết nối trước từ sách tĩnh nhà vận hành mạng lưu thiết bị mà không quan tâm đến thông số tức thời mạng Trong trường hợp xấu, thiết bị kết nối với mạng để tìm yêu cầu không hỗ trợ Do đó, để nhận dịch vụ theo yêu cầu, cần phải kết nối với mạng khác, vấn đề lặp lại Do đó, làm giảm khả tìm mạng đáp ứng nhu cầu tài nguyên 115 Một số công nghệ truy nhập WLAN lại sử dụng tần số từ phổ chung Do vậy, người dùng lựa chọn số nhiều mạng khác nhau, số mạng có liên hệ với nhà vận hành cung cấp dịch vụ yêu cầu, số khác lại liên hệ với nhà vận hành khác Để khắc phục hạn chế này, cần đưa khái niệm mạng ứng cử Đó mạng mà UE truy nhập đến Có thể lưu tất thông tin tất mạng nhà vận hành UE Do đó, tốn nhớ bị trùng lặp Vấn đề tương tự xảy tiêu chuẩn cố định để lựa chọn mạng lưu UE Do vậy, có cách để nhận thông tin từ mạng kết nối sử dụng kênh thông tin khác thiết lập Thông tin bị hạn chế vị trí địa lý UE thông tin người dùng Do có nhiều giao diện lần cung cấp dịch vụ nên người dùng gửi đồng thời nhiều yêu cầu chiếm giữ tài nguyên cho tất giao diện sẵn có Vì thế, gây ảnh hưởng đến mạng Cũng tương tự vậy, mạng có tần số công cộng, người dùng nhận dạng hoàn toàn Các thiết bị khác tiếp tục cung cấp dịch vụ UE xảy trùng lặp Để hạn chế khả này, mô hình QoS mạng cung cấp đưa Hiện tại, dịch vụ đáp ứng nhiều mức chất lượng khác thống nhiều dịch vụ vào dịch vụ thoại… dẫn đến có nhiều chế truyền khác mà chúng tương thích thời gian thực với thay đổi băng thông khác nhau, ví dụ mã hóa video H.261, H.263 Do đó, chế cung cấp QoS cần phải tương thích với thay đổi dịch vụ Trong kiến trúc thực tế, chiếm giữ tài nguyên dịch vụ phân tầng thực nhiều yêu cầu gửi UE lớp thỏa mãn Ví dụ với dịch vụ IPTV vần quan tâm đến tốc độ truyền đa dịch vụ Nếu mức tốt mà UE yêu cầu không thỏa mãn, yêu cầu khác thiết lập Quá trình lặp lặp lại đến tài nguyên cho lớp chiếm giữ Điều gây trễ thiết lập gọi 116 lớn, ảnh hưởng đến hài lòng người dùng dịch vụ Mô hình QoS mạng điều khiển giải vấn đề cấp phát tài nguyên cách sử dụng yêu cầu Việc chiếm giữ tài nguyên không kích hoạt đầu cuối mà thực thể khác mạng thực cách cho qua tập lọc dựa vào sách có sẵn tài nguyên tức thời mạng truy nhập Ở đánh giá với mạng có nhà vận hành 5.1.2 Kiến trúc mô hình QoS mạng điều khiển Dữ liệu Báo hiệu Dữ liệu báo hiệu QIF I2 hPCRF I5 Mạng lõi IMS I3 PGW Miền thường trú I1 2G/3G I3 vPCRF MME SGW I4 E-UTRAN Miền tạm trú ePDG Dịch vụ suốt cho truy nhập chuyển mạch gói Truy nhập chuyển mạch gói tin cậy Truy nhập chuyển mạch gói không tin cậy Hình 5.2: Kiến trúc mô hình QoS mạng điều khiển Trong mô hình này, chức QIF đưa để lưu giữ thông tin tài nguyên mạng chiếm giữ chúng cho yêu cầu từ PCRF Các thông tin lấy từ MME PCRF thực lọc thông tin yêu cầu người dùng theo thông tin nhận từ QIF Sau PCRF tạo lớp sách, chúng đưa đến mạng truy nhập GW Khi đó, tài nguyên chiếm giữ hoàn toàn đường truyền từ UE đến GW mạng lõi Các giao diện 117 đưa thực chức thực thi sách truyền thông tin tải tức thời tài nguyên yêu cầu: - Giao diện I1 chuyển thông tin tình trạng tài nguyên mạng từ QIF đến PCRF - Giao diện I2 mang thông tin tình trạng tài nguyên mạng từ mạng truy nhập đến QIF Khi sách QoS thực thi, I2 gửi tin đến QIF - Các giao diện I3 I4 sử dụng để PCRF thực thi sách tài nguyên QoS đến mạng truy nhập đến Access GW - Giao diện I5 giao diện với lõi IMS dùng để truyền thông tin lọc nhận dạng phiên giao dịch yêu cầu QoS đầu cuối Đồng thời, tin điều khiển sách tính cước chuyển từ đầu cuối đến mạng lõi thông qua giao diện Các thông tin vị trí thuê bao lưu TA PCRF kết hợp thông tin thông tin tải tức thời mạng từ QIF sách đặc biệt thuê bao để định thông báo cho đầu cuối biết nên kết nối đến mạng để có chất lượng dịch vụ tốt 5.1.3 Quá trình đăng ký thuê bao Chức đăng ký mạng truy nhập sử dụng để nhận thông tin mạng truy nhập khác đưa lọc để lựa chọn mạng đảm bảo tài nguyên cho dịch vụ yêu cầu Ngoài ra, số mạng truy nhập EPC lấy thông tin vị trí UE từ vùng TA Ở đưa hai giao diện mới: - Giao diện thứ nhất: PCRF thực thể điều khiển mạng truy nhập để thực thi sách di động - Giao diện thứ hai: PCRF GW để thực thi sách cách suốt thành phần khác liên quan đến dịch vụ 118 UE Bộ điều khiển mạng truy nhập Gateway mạng truy nhập QIF PCRF IMS Đăng ký mạng (1) Đăng ký mạng (2) Chiếm giữ tài nguyên mặc định (3) Chiếm giữ tài nguyên mặc định (4) Đăng ký mạng (5) Đăng ký mạng (6) Đăng ký IMS (7) Chiếm giữ tài nguyên mặc định người dùng (9) Chiếm giữ tài nguyên mặc định người dùng (8) Chiếm giữ tài nguyên mặc định người dùng (10) Chiếm giữ tài nguyên mặc định người dùng (11) Chiếm giữ tài nguyên mặc định người dùng (12) Hình 5.3: Trao đổi tin thực thể mạng Hình 5.3: Trao đổi tin thực thể mạng 119 Hình 5.3 thể trình cấp phát kênh báo hiệu mặc định đầu cuối đăng ký với mạng mà không phụ thuộc vào công nghệ mạng truy nhập Khi thuê bao muốn đăng ký đến mạng truy nhập đó, thông tin gửi đến điểm điều khiển mạng truy nhập để nhận dạng thuê bao mạng định Các thông tin phải qua PCRF để chiếm giữ tài nguyên tối thiểu cho thuê bao Trước hết, tài nguyên điểm anchor mạng truy nhập chiếm giữ, sau xác nhận lại thực thi cấp phát cho thuê bao Tuy nhiên, thuê bao yêu cầu tài nguyên cao so với tài nguyên mặc định người dùng nặc danh Lúc đó, sau thuê bao đăng ký với kiến trúc cung cấp dịch vụ xảy trình cấp phát lại tài nguyên mặc định dung lượng tức thời mạng cho phép PCRF nhận thông tin thuê bao từ kiến trúc IMS thông tin từ QIF, thực thi sách tạo điểm anchor mạng truy nhập Trong kiến trúc sử dụng lọc nhằm tách biệt toàn lưu lượng qua access GW để hạn chế truy nhập thuê bao nặc danh đến vùng khác, ngăn chặn thuê bao không đăng ký truy nhập vào mạng Nếu việc cấp phát tài nguyên mặc định sử dụng bearer liệu dịch vụ cấp việc cấp phát thực động sử dụng thông tin chèn vào tin đăng ký PCRF xác nhận Ví dụ, nhà vận hành định cần cấp băng thông cho dịch vụ không đặc biệt sau thuê bao đăng ký, dịch vụ cung cấp cách sử dụng chế cấp phát lại Các tài nguyên cấp phát điều chỉnh qua yêu cầu đăng ký sau 5.1.4 Quá trình điều khiển QoS Quá trình chiếm giữ tài nguyên sử dụng chế cung cấp QoS mạng điều khiển mạng truy nhập hình 120 UE Bộ điều khiển mạng truy nhập Gateway mạng truy nhập PCRF IMS Yêu cầu QoS (1) Yêu cầu QoS (2) Chiếm giữ tài nguyên theo yêu cầu thuê bao (3) Yêu cầu chiếm giữ tài nguyên theo yêu cầu thuê bao (4) Cấp phát giới hạn tài nguyên (5) Đáp ứng yêu cầu chiếm giữ tài nguyên với mạng sử dụng khác (6) Đáp ứng QoS theo yêu cầu với mạng sử dụng khác (7) Đáp ứng QoS theo yêu cầu với mạng sử dụng khác (8) Kết nối với mạng khác (9) Yêu cầu lại việc chiếm giữ tài nguyên (10) Yêu cầu QoS (11) Chiếm giữ tài nguyên theo yêu cầu thuê bao (12) Chiếm giữ tài nguyên theo yêu cầu thuê bao (13) Đáp ứng QoS theo yêu cầu thuê bao (14) Đáp ứng QoS cho yêu cầu chiếm giữ lại tài nguyên (15) Hình 5.4: Trao đổi tin trình chiếm giữ tài nguyên Khi thuê bao gửi yêu cầu cấp phát tài nguyên, IMS tạo yêu cầu đến PCRF Sau nhận yêu cầu, PCRF kết hợp thông tin thuê bao, 121 sách tải tức thời mạng nhận từ QIF để định lớp QoS gửi đến access GW Đồng thời, yêu cầu thực thi gửi đến thành phần điều khiển mạng truy nhập để thông báo tài nguyên chiếm giữ so với yêu cầu thuê bao cần Thành phần điều khiển mạng truy nhập cấp phát tài nguyên cho đầu cuối mạng truy nhập Bộ lọc QIF thực lựa chọn mạng có khả đáp ứng tốt yêu cầu tài nguyên thuê bao gửi đến IMS Khi QoS chiếm giữ mức thấp thông tin xác nhận mức QoS thông tin mạng khác cải thiện chất lượng dịch vụ gửi lại cho thuê bao Sau nhận thông tin yêu cầu QoS mạng khác đáp ứng yêu cầu thuê bao kết nối với mạng khác, nhận thực chiếm giữ tài nguyên mặc định nêu Quyết định không dựa thông tin nhận mà dựa vào cường độ tín hiệu mạng di chuyển thuê bao Khi kết nối với mạng thứ hai UE gửi yêu cầu QoS cho phiên giao dịch Yêu cầu PCRF QIF xử lý thực thi đường dẫn từ UE đến access GW 5.1.5 Cung cấp sách Các sách tập mã hóa giải mã lớp dịch vụ băng thông gửi từ lõi IMS sang EPC PCRF dựa vào thông tin mạng mà UE kết nối đến để lựa chọn tập sách thực thi tài nguyên cho phép PCRF nhận thông tin việc chiếm giữ mạng từ QIF Các thông tin với sách từ PCRF gửi đến thuê bao Do vậy, thuê bao biết mạng mà thuê bao kết nối đến tài nguyên cấp phát tương ứng Khi đó, UE lấy thông tin mạng lân cận đảm bảo tính liên tục dịch vụ Thông tin vị trí mạng xác định chế định vị Tại thời điểm, không cần xác định xác mạng mà cần đưa tập 122 mạng mà UE kết nối đến Do đó, mạng kiểm soát vùng lớn so với vùng vị trí xác UE nên UE lựa chọn mạng để kết nối dựa vào di chuyển tiêu chuẩn khác Thông tin đặc biệt hữu ích UE kết nối với mạng đó, mạng lại không đáp ứng yêu cầu dịch vụ (ví dụ sóng giảm mạnh khoảng cách điểm truy nhập dịch vụ UE tăng) Khi thuê bao định chuyển giao, không vào cường độ tín hiệu thông số di động UE mà dựa vào mức độ đáp ứng QoS mạng UE gửi yêu cầu QoS khả đáp ứng tài nguyên mạng gửi qua đường báo hiệu dịch vụ Nó cho phép thông tin tài nguyên chiếm giữ tài nguyên khác gửi từ mạng đến UE Nhà vận hành kiểm soát hoàn toàn mạng nên làm giảm khả rủi ro bị công trễ việc khôi phục sau lỗi Bằng cách sử dụng chế trên, ban đầu, dịch vụ phải có mức chiếm giữ tài nguyên mức tối thiểu Nếu sau đó, dung lượng tức thời mạng cho phép tài nguyên cấp phát thêm theo yêu cầu Nhờ cải thiện hài lòng khách hàng cung cấp nhiều lớp QoS Các UE sử dụng hiệu khả mạng mà truy nhập để sử dụng nhiều tài nguyên kiểm soát nhà vận hành Do đó, nhà vận hành dễ dàng điều khiển lưu lượng liệu qua mạng lõi, đồng thời tăng khả sử dụng mạng giảm trễ nhờ chế loại trừ cung cấp sách QoS Ngoài ra, việc sử dụng hai giao thức chiếm giữ tài nguyên, card thứ hai UE kết nối sau tài nguyên yêu cầu nên làm giảm tiêu thụ công suất UE 5.2 Một số vấn đề cần mở rộng nghiên cứu Giải pháp nêu nâng cấp EPC để tối ưu hóa việc cung cấp QoS trường hợp có nhà vận hành Do đó, cải thiện chất lượng trải 123 nghiệm khách hàng dịch vụ, đặc biệt UE đa mạng lớp dịch vụ khác Cần phải nghiên cứu thêm trường hợp có nhiều nhà vận hành để đảm bảo khả roaming Một mô hình đơn giản đưa để mô tả sách thuê bao chế xử lý sách IMS EPC Trong tương lai cần có nghiên cứu phương pháp để UE cung cấp sách đến EPC thực thể IMS phương pháp lựa chọn thực PCRF, QIF điều khiển công nghệ truy nhập mạng lõi 124 KẾT LUẬN Cuộc cách mạng hệ thống thông tin di động mà kết hệ thống EPS bao gồm cách mạng mạng truy nhập mạng lõi Việc loại bỏ hoàn toàn phần chuyển mạch kênh mạng lõi tạo kiến trúc “phẳng” EPC, kiến trúc đơn giản dễ quản lý Nó khắc phục nhược điểm mạng lõi trước đó, cải thiện nhiều đặc trưng có ưu điểm đáng kể EPC trở thành cầu nối cho công nghệ truy nhập vô tuyến khác tương ứng với chuẩn khác nhằm cung cấp đa dạng dịch vụ thời gian thực không thời gian thực Một vấn đề quan trọng EPC giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ để cải thiện tốt chất lượng trải nghiệm người dùng Chính ưu điểm EPC lại trở thành thách thức mà nhà nghiên cứu phải nghĩ tới Về nguyên lý, EPC khắc phục hạn chế phương thức đảm bảo QoS mạng trước Tuy nhiên, thực tế, có số giải pháp đưa để giải vấn đề Trong phạm vi luận văn đề cập đến giải pháp triển khai giới, giải pháp tối ưu hóa QoS mạng có nhà vận hành Giải pháp giải khía cạnh QoS EPC Trong tương lai, cần nghiên cứu thêm giải pháp mạng có nhiều nhà vận hành để đảm bảo khả roaming thuê bao, vấn đề quan trọng EPC Đồng thời, nghiên cứu phương pháp để UE cung cấp sách đến EPC thực thể IMS 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO The Mobile Broadband Evolution: 3GPP Release and Beyond , 3G American, Techical White Paper, 2009 “3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Services and System Aspects;General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access(Release 8)”, 3GPP TS 23.401 “3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Services and System Aspects;Architecture enhancements for non-3GPP accesses (Release 8)”, 3GPP TS 23.402 “3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network and Terminals; Access to the 3GPP Evolved Packet Core (EPC) via non-3GPP access networks; Stage 3; (Release 8)” 3GPP TS 24.302 “3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Policy and charging control architecture (Release 8)”, 3GPP TS 23.203 “3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Services and System Aspects;Circuit Switched Fallback in Evolved Packet System;Stage 2(Release 8)”, 3GPP TS 23.272 Hannes Ekström (2009), “QoS Control in the 3GPP Evolved Packet System”, IEEE Communications Magazine Magnus Olsson, Shabnam Sultana, Stefan Rommer, Lars Frid, Catherine Mulligan (2009), SAE and the evolved packet core, Elsevier International, ISBN: 978-0-12374826-3 126 Marius Iulian Corici, Fabricio Carvalho de Gouveia, Thomas Magedanz, “A Network Controlled QoS Model over the 3GPP Evolved Packet Core”, Fraunhofer Institute FOKUS 10 “Quality of Experience (QoE) of mobile services: Can it be measured and improved?”, Nokia Whitepaper, 2004 11 Pierre Lescuyer, Thierry Lucidarme, “EVOLVED PACKET SYSTEM (EPS): The LTE and SAE evolution of 3G UMTS”, John Wiley & Sons Ltd, 2008 12 Ramaswamy Pavithara, “Comparison of end-to-end QoS Reservation Schemes in Next Generation Networks”, Graduate Faculty of North Carolina State University, 2009 13 Prof Dr Thomas Magedanz, Marius Corici, Fraunhofer, ragos Vingarzan (2009, OpenEPC tutorial, Fraunhofer FOKUS 14 Victoria Fineberg (2003), “QoS Support in MPLS Networks”, MPLS/Frame Relay Alliance White Paper 127 ... mặt với nhiều thách thức Đề tài luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu mạng lõi EPC giải pháp đảm bảo QoS mạng đề cập giải pháp cho vấn đề QoS cho mạng EPC triển khai giới Nội dung đề tài chia làm chương... hình đảm bảo QoS dịch vụ EPC Một khái niệm quan trọng liên quan đến QoS EPC mà mạng khái niệm chất lượng trải nghiệm người dùng mối liên hệ với QoS mà mạng hỗ trợ - Chƣơng 5: Giải pháp QoS EPC. .. diện thành phần mạng giao diện với thành phần mạng khácvà so sánh ưu điểm so với kiến trúc mạng - Chƣơng 3: Mô hình QoS mạng Chương đưa khái niệm QoS, phương thức đảm bảo QoS sử dụng mạng Intserv,