Phương pháp và mô hình đánh giá chất lượng dịch vụ đa phương tiện IMS trên mạng 4GLTE

MỤC LỤC Lời cam đoan Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ DỊCH VỤ VoLTE 11 1.1 Nền tảng 11 1.2 Kiến trúc mạng LTE 13 1.2.1 eNodeB 14 1.2.2 Cổng dịch vụ S-GW 16 1.2.3 Cổng mạng liệu gói PGW 17 1.2.4 Chức sách tính cƣớc tài nguyên (PCRF) 17 1.2.5 Máy chủ thuê bao thƣờng trú (HSS) 17 1.3 Kiến trúc mạng IMS 18 1.3.1 Nền tảng IMS 19 1.3.2 Các thành phần IMS 24 1.4 Chi tiết kỹ thuật VoLTE thông qua giải pháp dựa IMS 27 1.4.1 Giới thiệu 27 1.4.2 Cấu trúc VoLTE 28 1.4.3 Các giải pháp tích hợp LTE với mạng CS/PS sẵn có 29 1.4.4 Giải pháp dựa PS độc lập 30 1.4.5 SRVCC/ ICS 32 1.4.6 Call flow VoLTE 34 CHƢƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ VoLTE 37 2.1 Giới thiệu 37 2.1.1 Giới thiệu chung 37 2.1.2 VoLTE qua IMS 37 2.1.3 QoS mạng vô tuyến E-UTRAN 38 2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng dịch vụ VoLTE 39 2.2.1 Ảnh hƣởng môi trƣờng vô tuyến 42 2.2.2 Ảnh hƣởng giao thức truyền tải IP 44 CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ VOLTE VÀ CÁC PHƢƠNG ÁN CẢI THIỆN CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ 61 3.1 Đánh giá chất lƣợng dịch vụ VoLTE 61 3.1.1 Đánh giá chất lƣợng thoại VoLTE 61 3.1.2 Đánh giá tỉ lệ thiết lập gọi thành công VoLTE 63 3.1.3 Đánh giá tỉ lệ rớt gọi VoLTE 63 3.1.4 Đánh giá khả mở rộng dịch vụ VoLTE 65 3.2 Phƣơng án cải thiện chất lƣợng dịch vụ VoLTE 68 3.2.1 Phƣơng án cải thiện chất lƣợng môi trƣờng truyền sóng 68 3.2.2 Phƣơng án cải thiện chất lƣợng mạng IP 68 3.2.3 Phƣơng án mở rộng mạng 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu luận văn riêng chƣa đƣợc công bố công trình nghiên cứu Hà nội, ngày 28 tháng năm 2016 Học viên Đặng Thị Minh Huyền Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt STT Ký hiệu, Tên đầy đủ viết tắt Giải thích Third Generation Partnership Tổ chức chuẩn hóa công nghệ Project mạng thông tin di động tế bào Breakout Gateway Control Chức điều khiển cổng chuyển Function mạng Circuit Switch Chuyển mạch kênh 3GPP BGCF CS CSCF Call/Session Control Function CSFB Circuit Switched FallBack eNodeB E-UTRAN Node B EPC Evolved Packet CORE LTE Long Term Evolution Iub Iub Interface 10 Chức điều khiển phiên/cuộc gọi Chuyển mạch kênh dự phòng Trạm gốc vô tuyến Mạng lõi tiến hóa Chuẩn công nghệ truyền thông liệu không dây Giao diện Iub Chức điều khiển phiên gọi truy I-CSCF Interrogating-CSCF vấn IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phƣơng tiện IP MME Mobility management entity Thực thể quán lý di động GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng nối GPRS 11 IMS 12 13 14 Gb Gb interface Giao diện Gb 15 GSM 16 HLR Home Location Register Tổng đài thƣờng trú 17 HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao thƣờng trú 18 RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến 19 MGCF Media Gateway Control Chức điều khiển cổng truyền Function thông 20 MOS Mean Opinion Score Điểm đánh giá trung bình 21 MSC Mobile Switching Centre Tổng đài chuyển mạch di động 22 MRF Media Resource Function 23 QCI QoS Class Indicator Chỉ số phân loại chất lƣợng dịch vụ 24 QoS Quality Of Service Chất lƣợng dịch vụ 25 OFDMA 26 P-CSCF 27 PGW 28 PCRF Global System for Mobile communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu Khối chức tài nguyên đa phƣơng tiện Orthogonal Frequency Division Đa truy nhập phân chia theo tần số Multiple Access trực giao Proxy Call/Session Control Chức điều khiển phiên gọi đại Function diện PDN Gateway Cổng mạng số liệu Policy charging and rules Chức sách tính cƣớc function tài nguyên 29 PCC 30 PCEF 31 PDN 32 PS 33 S-CSCF 34 SGW 35 SVRCC 36 SINR 37 RTP Plolicy and Charging Control Điều khiển sách tính cƣớc Policy and Charging Chức thực thi chiến lƣợc Enforcement Function tính cƣớc Packet Data Network Mạng liệu gói Packet Switch Chuyển mạch gói Serving Call/Session Control Chức điều khiển phiên gọi Function phục vụ Signalling Gateway Cổng báo hiệu Single Radio Voice Call Dịch vụ thoại liên tục tần sóng Continuity vô tuyến đơn Signal-to-Interference plus Noise Ratio Real-time Transport Protocol 38 VoLTE Voice over LTE 39 UMTS Tỉ số tín hiệu nhiễu Giao thức vận chuyển thời gian thực Thoại qua LTE Universal Mobile Hệ thống di động viễn thông toàn Telecommunications System cầu Danh mục bảng Bảng 1-1: Giao diện giao thức phần tử VoLTE 29 Bảng 2-1: Bảng giá trị QCI chuẩn LTE 39 Bảng 2-2: Điểm đánh giá trung bình MOS 40 Bảng 3-1: Giá trị MOS tƣơng ứng với loại thiết bị điện thoại 62 Bảng 3-2: Tốc độ bit đỉnh sóng mang ứng với mức điều chế MCS 71 Bảng 3-3: Giá trị băng thông cấu hình tƣơng ứng với băng thông kênh truyền 72 Bảng 3-4: Mức ƣu tiên tƣơng ứng với giá trị DSCP 75 Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1-1: Kiến trúc mạng LTE 13 Hình 1-2: Kiến trúc mạng IMS 25 Hình 1-3: Cấu trúc mạng VoLTE 28 Hình 1-4: Kiến trúc tích hợp LTE-3G 31 Hình 1-5: Cấu trúc SRVCC/ICS 32 Hình 1-6: Call flow VoLTE 35 Hình 2-1: Hiện tƣợng truyền sóng đa đƣờng 46 Hình 2-2: Tiến trình truy cập ngẫu nhiên 53 Hình 2-3: Quá trình thiết lập kết nối RRC 55 Hình 2-4: Nguyên nhân rớt gọi 58 Hình 3-1: Phần trăm giá trị MOS tƣơng ứng với mã hóa NB and WB 62 Hình 3-2: Biến động trễ trung bình RTP (ms) theo RSRP (dBm) 64 Hình 3-3: Khả xảy lỗi rớt gọi 64 Hình 3-4: Cấu trúc hàng đợi ngƣỡng tải 66 Hình 3-5: Sơ đồ chuyển trạng thái tƣợng nghẽn mạng 66 Hình 3-6: Chất lƣợng thoại VoLTE trƣớc sau tối ƣu 73 Hình 3-7: Nguyên lý hoạt động WRR 78 Hình 3-8: Cấu trúc miền MPLS 81 Hình 3-9: Mô hình mạng tham khảo 82 Hình 3-10: Lựa chọn đƣờng sử dụng phƣơng pháp định tuyến OSPF 82 Hình 3-11: Mô hình hàng đợi 85 MỞ ĐẦU Nhu cầu giao tiếp ngƣời lớn Việc giao tiếp thoại thông qua thiết bị di động ngày tăng Dự đoán tới năm 2020 số lƣợng thuê bao toàn giới lên tỷ thuê bao số lƣợng thuê bao sử dụng băng rộng tỷ thuê bao Các hệ thống thông tin di động phục vụ kết nối không dây liên tục đƣợc phát triển từ 1G, 2G lên 3G, 4G Với yêu cầu dịch vụ tiên tiến chất lƣợng cao, 4G/LTE đƣợc thiết kế hƣớng tới dịch vụ liệu cách cung cấp kết nối tốc độ cao chuyển mạch gói toàn IP IMS (IP Multimedia Subsystem), kiến trúc mạng nhằm tạo thuận tiện cho việc phát triển phân phối dịch vụ đa phƣơng tiện đến ngƣời dùng, họ kết nối thông qua mạng truy nhập IMS xây dựng mạng lõi IP cho phép nhiều mạng truy nhập khác, bao gồm mạng di động lẫn mạng cố định, kết nối với thông qua lớp dịch vụ chung để cung cấp gói dịch vụ hội tụ Sự tích hợp IMS 4G/LTE hứa hẹn mang đến nhiều lợi ích cho ngƣời dùng lẫn nhà cung cấp dịch vụ Xuất phát từ yêu cầu thực tế cấp thiết trên, đề tài tập trung nghiên cứu phƣơng pháp mô hình đánh giá chất lƣợng dịch vụ đa phƣơng tiện IMS, với dịch vụ VoLTE mạng 4G/LTE Nội dung đề tài bao gồm chƣơng : - Chƣơng 1: Giới thiệu dịch vụ VoLTE Chƣơng giới thiệu kiến trúc mạng LTE/IMS tập trung giới thiệu chi tiết kỹ thuật VoLTE thông qua giải pháp dựa IMS - Chƣơng 2: Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng dịch vụ VoLTE Chƣơng đề cập đến yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng dịch vụ VoLTE mạng LTE nhƣ ảnh hƣởng môi trƣờng vô tuyến, ảnh hƣởng giao thức IP - Chƣơng 3: Đánh giá chất lƣợng dịch vụ VoLTE phƣơng án cải thiện chất lƣợng dịch vụ Chƣơng đƣa đánh giá chất lƣợng dịch vụ VoLTE dựa tiêu nhƣ chất lƣợng thoại, tỉ lệ thiết lập gọi, tỉ lệ rớt khả mở rộng dịch vụ VoLTE Chƣơng đƣa phƣơng án nhằm cải thiện chất lƣợng dịch vụ VoLTE - Kết luận hƣớng phát triển đề tài Kết luận chung nội dung đề tài mang lại hƣớng phát triển tƣơng lai Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Tài Hƣng giúp đỡ dẫn cho để hoàn thành luận văn Tôi cảm ơn gia đình đặc biệt chồng giúp đỡ, động viên trình nghiên cứu nhƣ thực luận văn 10 a Phân loại (classification) Phân loại việc gói tin đƣợc đƣa vào hàng đợi khác tới router, IOS router cách hay cách khác phải phân biệt đƣợc gói tin khác với độ ƣu tiên khác để đƣa vào hàng đợi thích hợp, phải biết đƣợc gói tin có RTP (Real time protocol) headers để shape (định hƣớng) cho gói tin nhằm cung cấp đủ băng thông cho lƣu lƣợng voice IOS phải phân biệt đƣợc đâu VoIP đâu data, để làm điều phải sử dụng Phân Loại (Classification) Để phân loại đƣợc gói tin, thông thƣờng phải kiểm tra số trƣờng headers, sau phân loại, QoS tool đƣa gói tin vào hàng đợi thích hợp, hầu hết phân loại nhằm phân biệt đâu gói tin VoIP đâu gói tin VoIP b Đánh dấu (Marking) Đánh dấu kĩ thuật dùng để tạo phân biệt gói tin loại liệu khác thực QoS, việc đánh dấu thực số trƣờng có gói tin nhƣ IP precedent, DSCP, EXP, QoS group, QoS discard… Việc đánh dấu thƣờng đƣợc thực sau gói tin đƣợc phân loại Sau phân loại gói tin ta đánh dấu vào gói tin giá trị, giá trị IP precedent, DSCP hay EXP…Các giá trị đƣợc đánh dấu đƣợc dùng để phân loại gói tin chặn thực QoS Việc đánh dấu thƣờng xảy ngõ vào interface, gói tin đƣợc thu nhận thực đánh dấu lại (remark) cần thiết, dấu vừa đánh tồn hàng đợi ngõ router đƣờng truyền tới đích Thực chất việc đánh dấu ta set giá trị gói tin lên giá trị thích hợp mà ta cho hợp lí c Chiến lƣợc lập lịch Mạng truyền dẫn bao gồm lập lịch đƣợc gán băng thông sẵn sàng dựa độ ƣu tiên trọng số Bộ lập lịch sử dụng phân loại gói dựa giá trị DSCP để thành lập chiến lƣợc khác cho việc phân phối tài nguyên mạng lƣới Có chiến lƣợc lập lịch đƣợc đánh giá so sánh mặt hiệu cho 76 việc cung cấp dịch vụ thoại chất lƣợng cao mạng LTE Phần mô tả tổng quan chiến lƣợc lập lịch khác đƣợc triển khai mạng truyền dẫn  Chiến lƣợc ƣu tiên nghiêm ngặt Trong mô hình này, gói đƣợc nhóm lại thành cấp độ ƣu tiên khác nhau: thấp, bình thƣờng, trung bình cao Các gói nhạy với độ trễ nhƣ thoại có mức ƣu tiên cao dịch vụ nhƣ streaming độ trễ cao có mức ƣu tiên trung bình Các dịch vụ dựa TCP nhƣ HTTP, FTP dịch vụ có độ ƣu tiên bình thƣờng thấp Bộ lập lịch xử lý gói có độ ƣu tiên cao trƣớc xử lý gói khác hàng đợi Chiến lƣợc hữu ích cho dịch vụ nhƣ VoIP Hạn chế lớn chiến lƣợc mạng xảy tắc nghẽn với lƣu lƣợng có độ ƣu tiên cao nhƣ thoại, hoàn toàn tài nguyên cho liệu có độ ƣu tiên thấp thông lƣợng tổng thể mạng giảm  Chiến lƣợc xoay vòng theo trọng số (WRR) Hàng đợi xoay vòng theo trọng số (WRR) chia băng thông cổng đầu lớp lƣu lƣợng đầu vào phù hợp với yêu cầu Nguyên lý hoạt động WRR dựa hình 3-7 Các lƣu lƣợng vào đƣợc nhóm thành n lớp băng thông cổng đầu đƣợc phân bố cho n lớp theo trọng số thích hợp đƣợc xác định băng thông yêu cầu cho n lớp Tổng trọng số lớp phải 100% ∑ Trong đó: m số lớp lƣu lƣợng, Wi % trọng số lớp i 77 Hình 3-7: Nguyên lý hoạt động WRR Nhƣ hình trên, hàng đợi xoay vòng theo trọng số WRR gồm hai lớp lập lịch quay vòng: - Lớp thứ nhất, lớp từ đến n đƣợc thăm lập lịch theo vòng thứ tự - Lớp thứ hai, hàn đợi lớp đƣợc lập lịch thăm theo thứ tự vòng lập lịch dừng lại lớp Băng thông công đầu tính theo % đƣợc gán lớp I, số lớp I (Wi ) thể lƣợng thời gian tiêu tốn lập lịch cho lớp i Ví dụ Wi = 20% có nghĩa lập lịch tiêu tốn 20% chu kỳ thời gian quay vòng cho lớp i Với hàng đợi FQ lớp i, thời gian cho hàng đợi cân ,vì lƣợng thời gian cho hàng đợi Ni hàng đợi 1/Ni Trọng số cho hàng đợi FQ đƣợc tính nhƣ sau: Wij = Wi x (1/Ni) Trong đó, Wij trọng số hàng đợi j lớp i, Wi trọng số lớp i, Ni số hàng đợi FQ lớp i Từ công thức viết lại thành: Wi = Wij x Ni hay : ∑ 78 Trọng số lớp i (Wi) đƣợc tính tổng yêu cầu lƣu lƣợng lớp i WRR sử dụng Wi thay cho 1/n nhƣ trƣờng hợp sử dụng hàng đợi FQ, tạo n lớp lƣu lƣợng với yêu cầu băng thông cổng đầu khác  Lập lịch theo cân trọng số Trong lập lịch theo cân trọng số, gói liệu đƣợc nhóm thành hàng đợi khác hàng đợi đƣợc đƣợc gán trọng số để xác định phần băng thông có sẵn cho hàng đợi Trong trƣờng hợp này, có giá trị trọng số khác để xác định độ ƣu tiên lƣu lƣợng nhƣ EF, AF BE Băng thông cho hàng đợi dựa trọng số đƣợc mô tả công thức: BWk Chiến lƣợc lập lịch cân trọng số gán băng thông cho dịch vụ dựa trọng số đƣợc gán cho hàng đợi không dựa số lƣợng gói Do có nhiều loại lƣu lƣợng khác nhƣ VoIP, FTP, HTTP đƣợc truyền mạng, băng thông cho dịch vụ đƣợc chia dựa vào trọng số độc lập với kích thƣớc gói hàng đợi Sự khác biệt quay vòng theo trọng số cân trọng số quay vòng theo trọng số thực lập lịch quay vòng gói quay vòng cân trọng số thực theo bit Do cân theo trọng số có lợi phƣơng pháp nhận thức đƣợc kích thƣớc thực tế gói tin hàng đợi phƣơng pháp quay vòng trọng số không làm đƣợc ii Đánh giá phƣơng án áp dụng Diffserve vào mạng Với việc áp dụng kỹ thuật vào mạng, việc đảm bảo đƣờng truyền cho dịch vụ khách hàng với mức độ ƣu tiên khác đƣợc đảm bảo hệ thống xảy tải Với việc đảm bảo đƣờng truyền, dịch vụ cung cấp cho khách hàng đƣợc đảm bảo 3.2.2.2 MPLS i Áp dụng kỹ thuật MPLS vào mạng IP 79 Khi mạng Internet ngày phát triển mở rộng, lƣu lƣợng Internet bùng nổ dẫn đến nghẽn mạch MPLS đƣợc sử dụng giao thức mạng khác nhƣ IP, ATM Frame Relay Công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS công nghệ lai kết hợp tốt định tuyến lớp (layer routing) chuyển mạch lớp (layer switching) cho phép chuyển tải gói nhanh mạng lõi định tuyến tốt mạng biên cách dựa vào nhãn (label) Trong MPLS, nhãn số có độ dài cố định không phụ thuộc vào lớp mạng Kỹ thuật hoán đổi nhãn tìm nhãn gói tin bảng nhãn để xác định tuyến gói nhãn Phần chức điều khiển MPLS bao gồm giao thức định tuyến với nhiệm vụ phân phối thông tin LSR thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành bảng chuyển mạch nhãn MPLS hoạt động đƣợc với giao thức định tuyến khác nhƣ OSPF (Open Shortest Path First), IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) hay BGP (Boder Gateway Protocol) Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lƣu lƣợng cho phép thiết lập tuyến cố định, việc đảm bảo chất lƣợng dịch vụ tuyến hoàn toàn khả thi Bên cạnh độ tin cậy, MPLS quản lý mạng dễ dàng MPLS quản lý việc chuyển tin theo luồng thông tin, gói tin đƣợc xác định giá trị nhãn nên thiết bị đo lƣu lƣợng mạng dựa nhãn để phân loại gói tin Lƣu lƣợng qua tuyến chuyển mạch nhãn (Label Switching Path) đƣợc giám sát dễ dàng cách đo luồng thời gian thực RTFM (Real Time Flow Measurement) Bằng cách giám sát lƣu lƣợng LSR, nghẽn lƣu lƣợng đƣợc phát vị trí xảy nghẽn lƣu lƣợng đƣợc xác định nhanh chóng Tuy nhiên, giám sát lƣu lƣợng theo phƣơng pháp không đƣa đƣợc toàn thông tin chất lƣợng dịch vụ (nhƣ trễ từ điểm đầu đến điểm cuối miền MPLS) Trong trƣờng hợp phần tử mạng bị lỗi, sử dụng chế khôi phục thực lớp IP, việc khôi phục vài giây Khoảng thời gian lớn dịch vụ thời gian thực nhƣ VoIP, gây rớt gọi Vì vậy, để 80 đảm bảo khôi phục mạng không ảnh hƣởng đến dịch vụ thời gian thực, MPLS có chế tự khôi phục Fast Reroute phù hợp yêu cầu dịch vụ thời gian thực: thời gian khôi phục nhỏ 50ms Hình 3-8: Cấu trúc miền MPLS a Kỹ thuật lƣu lƣợng Kỹ thuật lƣu lƣợng (TE- Traffic Engineering) kỹ thuật điều khiển đƣờng truyền chứa lƣu lƣợng qua mạng Mục đích để cải thiện việc sử dụng tài nguyên mạng, tránh trƣờng hợp phần tử mạng bị nghẽn phần tử khác chƣa đƣợc dùng hết Ngoài ra, để đảm bảo đƣờng truyền có thuộc tính định, tài nguyên truyền dẫn có sẵn đƣờng truyền cụ thể hay xác định luồng lƣu lƣợng đƣợc ƣu tiên lúc xảy tranh chấp tài nguyên MPLS-TE dùng đƣờng hầm TE (TE tunnel) hay đƣờng hầm điều khiển lƣu lƣợng để kiểm soát lƣu lƣợng đƣờng truyền đến đích cụ thể MPLS-TE dùng định tuyến động (autoroute) để tạo bảng định tuyến LSP mà không cần thông tin đầy đủ tuyến lân cận (neighbor) MPLS-TE có khả dự trữ băng thông xây dựng LSP Nói chung, phƣơng pháp linh hoạt kỹ thuật lƣu lƣợng chuyển tiếp dựa vào địa đích Xét mô hình mạng đơn giản sau: 81 Hình 3-9: Mô hình mạng tham khảo Xét luồng lƣu lƣợng I-I‟ II-II‟ vào R1 R5 Có hai hƣớng truyền lƣu lƣợng : - R1-R2-R3-R5 - R1-R4-R5 Có hai cách để định tuyến: - Sử dụng định tuyến tĩnh: lựa chọn theo đƣờng R1-R2-R3-R5 đƣợc định tuyến theo đƣờng R1-R4-R5 - Sử dụng định tuyến động: Sử dụng giao thức định tuyến IGP nhƣ RIP, OSPF, IS-IS… Các giải pháp định tuyến tìm đƣờng ngắn dựa định tuyến đƣợc tự động cập nhật cách trao đổi, thu thập thông tin định tuyến Trong hình trên, áp dụng mô hình định tuyến OSPF, hai luồng lƣu lƣợng theo tuyến R1-R2-R3-R5 nhƣ hình: Hình 3-10: Lựa chọn đƣờng sử dụng phƣơng pháp định tuyến OSPF 82 MPLS-TE dùng độ ƣu tiên LSP (thuộc tính ƣu tiên) để đánh dấu LSP quan trọng cho phép chúng giành tài nguyên từ LSP khác (hay chiếm trƣớc LSP khác) MPLS-TE đƣa tám mức độ ƣu tiên từ đến 7, với tốt MPLS-TE quy định băng thông yêu cầu cho LSP cụ thể, số chặng mà lƣu lƣợng đƣợc phép truyền qua tính toán đƣờng truyền dựa CSPF (thuật toán ràng buộc tìm đƣờng ngắn nhất) b Giải tắc nghẽn Nhƣ đề cập chƣơng trƣớc, với phát triển mạnh mẽ di động nhƣ nay, tƣợng tắc nghẽn dễ xảy Do giải tắc nghẽn yếu tố quan trọng Traffic Engineering đề cập đến khả điều khiển luồng lƣu lƣợng mạng, với mục đích giảm thiểu tắc nghẽn tạo mức sử dụng hiệu cho phƣơng tiện sẵn có Lƣu lƣợng IP truyền thống định tuyến theo Hop by Hop theo IGP sử dụng kỹ thuật đƣờng dẫn ngắn để truyền lƣu lƣợng Lƣu lƣợng đƣờng dẫn IP không đạt tối ƣu phụ thuộc vào thông tin Link Metric tĩnh không với hiểu biết tài nguyên mạng sẵn có yêu cầu lƣu lƣợng cần thiết để mang đƣờng dẫn Sử dụng kỹ thuật đƣờng dẫn ngắn gây vấn đề sau: - Đƣờng dẫn ngắn từ tài nguyên khác chồng lẫn lên số link, gây tắc nghẽn link - Lƣu lƣợng từ nguồn tới đích vƣợt dung lƣợng kỹ thuật đƣờng dẫn ngắn nhất, đƣờng dẫn dài hai Router đƣợc đƣợc sử dụng không mức Giao thức dự trữ tài nguyên RSVP giao thức đóng vai trò quan trọng mạng MPLS, sử dụng để dành trƣớc tài nguyên cho phiên truyền mạng Internet Nhu cầu sử dụng RSVP việc sử dụng mạng IP để vận chuyển lƣu lƣợng thời gian thực nhƣ thoại, hội nghị truyền hình vốn yêu cầu chặt chẽ ràng buộc thời gian Để đảm bảo yêu cầu, ứng dụng đƣợc đặt trƣớc tài 83 nguyên, tức tài nguyên đƣợc dành riêng cho ứng dụng RSVP định nghĩa cách thức đặt trƣớc tài nguyên Khi với ứng dụng ví dụ nhƣ truyền file, truyền video, RSVP thực cho phép ứng dụng đặt trƣớc tài nguyên mà ứng dụng cần thiết router từ chối tài nguyên đặt trƣớc sẵn Nơi nhận thực đặt trƣớc tài nguyên điều hợp lý biết rõ tài nguyên mà ứng dụng cần Hơn ngƣời dùng dễ dàng tham gia không tham gia mà không gây ảnh hƣởng đến phía gửi Một số phƣơng pháp điều khiển chống tắc nghẽn mới:  Kĩ thuật điều khiển tắc nghẽn FATE Trong mạng IP hoạt động, khó khăn việc kết hợp chặt chẽ trình điều khiển lƣu lƣợng cách có hiệu dựa vào khả công nghệ IP Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS đề xuất khả chế điều khiển lƣu lƣợng Phƣơng thức FATE cho phép giải vấn đề liên quan đến việc quản lí luồng lƣu lƣợng động qua mạng cách tái cân luồng lƣu lƣợng khoảng thời gian mạng bị tắc nghẽn  Kĩ thuật điều khiển tắc nghẽn EWA FEWA Phƣơng pháp EWA (Explicit Window Adaptation) dùng thông báo cách rõ ràng đến phía gửi băng thông khả dụng đƣờng cách sử dụng chế điều khiển lƣu lƣợng giống nhƣ TCP để truyền thông tin phản hồi từ định tuyến đến phía gửi Bên định tuyến EWA thông tin phản hồi đƣợc tính toán định kỳ dựa đánh giá dung lƣợng rỗi hàng đợi định tuyến nhân với biến α α tuỳ thuộc vào giá trị khởi tạo kích thƣớc hàng đợi Nó đƣợc điều khiển theo thuật toán AIMD EWA cho thấy kết hoạt động tốt định tuyến có tải lớn, nhƣng có số vấn đề định tuyến hoạt động dƣới mức tải hầu hết thời gian Lý nằm việc tính toán α, đặt nhiềuvào trọng tải trƣớc định tuyến, phản ứng lại đủ nhanh thay đổi lớn điều kiện tải Chính hạn chế EWA mờ (FEWA- Fuzzy EWA) phát triển, khác với EWA cũ chủ yếu việc tính toán α FEWA sử dụng điều khiển mờ để tính α 84 dựa theo giá trị giá trị gần đệm định tuyến Với thay đổi việc tính toán phản hồi bên định tuyến, hiệu suất từ đầu cuối đến đầu cuối đạt đƣợc lớn so với EWA ii Đánh giá phƣơng án áp dụng kỹ thuật MPLS vào mạng IP Áp dụng MPLS vào mạng cung cấp để giải vấn đề tốc độ độ trễ cách hiệu đồng thời làm giảm việc xảy nghẽn cổ chai nút mạng MPLS cung cấp khả mở rộng mạng, tức điều tiết số lƣợng lớn ngày tăng nhanh chóng user mạng 3.2.3 Phƣơng án mở rộng mạng i Tính toán mở rộng mạng Xét hệ thống IMS nhƣ hình (giả thiết gói tin tới hệ thống mạng IMS nhƣ thời điểm): Hình 3-11: Mô hình hàng đợi Trong FhoSS FOKUS Home Subcriver Server Hiệu sử dụng hệ thống theo thời gian đƣợc tính theo công thức : λ tốc độ đến µ tốc độ phục vụ Điều kiện để hệ thống trạng thái ổn định ρ < Điều có nghĩa tốc độ đến phải nhỏ tốc độ phục vụ 85 Tốc độ đến thành phần IMS đƣợc tính nhƣ sau: ∑ Trong λ0i tốc độ đến thành phần IMS λjpij tốc độ truyền thành phần IMS Xác xuất đến thành phần đƣợc mô tả nhƣ hình Chúng ta có công thức sau : λ1 = λ01 + λ1p11 + λ2p21 + λ3p31 + λ4p41 λ2 = λ02 + λ1p12 + λ2p22 + λ3p32 + λ4p42 λ3 = λ03 + λ1p13 + λ2p23 + λ3p33 + λ4p43 λ4 = λ04 + λ1p14 + λ2p24 + λ3p34 + λ4p44 Từ ta có kết sau: λ1(PCSCF) = 0.0013λ λ2(ICSCF) = 0.00066λ λ3(SCSCF) = 0.0023λ λ4(FHoSS) = 0.0059λ Nhƣ hệ thống HSS có cấu trúc phần cứng giống phần tử hệ thống IMS phục vụ đƣợc hệ thống IMS Do tính toán số lƣợng thiết bị IMS để đáp ứng nhu cầu ngày tăng thuê bao cần tính toán tới lƣợng HSS cần để phục vụ số lƣợng thuê bao ii Đánh giá phƣơng án tính toán mở rộng mạng 86 Việc tính toán để mở rộng mạng cần thiết nhà cung cấp dịch vụ để tiết kiệm đƣợc vốn nhƣ đáp ứng đƣợc nhu cầu ngày tăng thuê bao Mô hình hàng đợi 3-11 mô hình lý thuyết đƣợc xây dựng dựa yếu tố giả thiết Do áp dụng vào thực tế, cần tính toán xác số lƣợng tin máy chủ, từ tính toán lƣợng máy chủ cần thiết đáp ứng lƣợng thuê bao hệ thống cao điểm Từ tránh đƣợc tình trạng tải xảy hệ thống nhƣ giảm chi phí đầu tƣ hệ thống máy chủ 87 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Trong giới hạn luận văn này, thực đƣợc mục đích luận văn nghiên cứu phƣơng pháp mô hình đánh giá chất lƣợng dịch vụ đa phƣơng tiện IMS, cụ thể dịch vụ VoLTE LTE: Đƣa đƣợc tồn dịch vụ số phƣơng pháp nhằm cải thiện chất lƣợng dịch vụ Trong tƣơng lai, tiếp tục nghiên cứu để mở rộng phạm vi nghiên cứu, tiến hành mô lấy liệu từ mạng thực tế Mobifone để đánh giá chất lƣợng dịch vụ VoLTE Tôi mong muốn đƣa đƣợc giải pháp để tăng cƣờng chất lƣợng mạng phục vụ cho công việc nhƣ nghiên cứu sau 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO Prasanna Gururaj, Raghavendrarao, “Voice over LTE” Martin Sauter (2011), “From GSM to LTE An introduction to mobile network and mobile broadband”, p 207-215 Mikka Poikselka, Harri Holma, Jukka Hongisto, Juha Kallio and Antti Toskala, “Voice over LTE”, p 32-44 4G Americas, “VoLTE and RCS Technology Evolution & Ecosystem” 3GPP, TS 23.203 version 13.7.0 Release 13 (2016-4), “Digital cellular telecommunication system (Phase 2+) (GSM); Universal Mobile Telecommunications System (UTMS); LTE; Policy charging control architecture, p.46-48 J Salo, M Nur-Alam, K Chang, “Practical Introduction to LTE Radio Planning”, p.2-3 Cisco Press, “Voice over IP Fundamentals”, p.120-125 Huawei White paper, “KPI in LTE radio network” Alex Wanda, “Network Retainability in LTE: Call Drops perceptions” 10 SPIRENT, “The volte user experience: better or worse”, p.22-24 11 Christopher Cox (2011), “An introduction to LTE LTE, LTE advanced, SAE and 4G Mobile communications”, p.11-15 12 BRUCE NORTHCOTE (18th Feb, 2015), “Defining Capacity in UMTS/LTE Networks from an End User Perspective” 13 Bodie Wilhoite, 14th December 2014, “Considerations for VoLTE Implementation” 14 Paper: “Interview: Head of Strategic Wireless Technology and Core Network, HKT: “The launch of VoLTE is just the beginning of the journey to a new era of mobile voice communications.”” 15 Anthony Lo, “Enhanced LTE-Advanced Random-Access Mechanism for Massive Machine-to-Machine (M2M) Communications” 89 16 Tektronix communications, “VoLTE Troubleshooting Protect the Customer Experience with Iris Session Analyzer” 17 Martin KOLLÁR, “Evaluation of real data call setup success rate in EUTRAN” 18 Michael Anehill, Magnus Larsson, Goran Stromberg, Eric Parsons, “As LTE becomes more widely adopted, interest in how to carry voice over lTE in growing rapidly” 19 Sophia Antipolis, 18-20 November 2013, “VoLTE QoS Assessment Technology Evaluation Plugtests” 20 James Rankin, Alexandru Costaiche, Joseph Zeto, August 2013, “Validating VoLTE: A definitive guide to successful deployments” 21 NSN White paper, November 2013, “From Voice over IP to Voice over LTE” 22 3GPP, TS 23.401 General Packet Radio Service (GPRS) Enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Acess Network (E-UTRAN) Access 90 ... 44 CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ VOLTE VÀ CÁC PHƢƠNG ÁN CẢI THIỆN CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ 61 3.1 Đánh giá chất lƣợng dịch vụ VoLTE 61 3.1.1 Đánh giá chất lƣợng thoại VoLTE... nhà cung cấp dịch vụ Xuất phát từ yêu cầu thực tế cấp thiết trên, đề tài tập trung nghiên cứu phƣơng pháp mô hình đánh giá chất lƣợng dịch vụ đa phƣơng tiện IMS, với dịch vụ VoLTE mạng 4G/LTE... cấp dịch vụ thoại truyền thống mà cung cấp nhiều dịch vụ giá trị gia tăng dịch vụ đa phƣơng tiện tiên tiến IMS hay gọi hệ thống đa phƣơng tiện IP khung kiến trúc để cung cấp dịch vụ đa phƣơng tiện