Nghiên cứu xây dựng công cụ đo kiểm và đánh giá chất lượng mạng di động 4g lte luận văn ths công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN HỒNG DIỆU NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠNG CỤ ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ DI ĐỘNG 4G (LTE) LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG HÀ NỘI - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN HỒNG DIỆU NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠNG CỤ ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ DI ĐỘNG 4G (LTE) Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN NAM HỒNG HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Nam Hồng, Trƣờng Đại học Cơng nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, ngƣời thầy dành nhiều thời gian tận tình bảo, hƣớng dẫn, giúp đỡ tơi suốt trình tìm hiểu, nghiên cứu Thầy ngƣời đinh ̣ hƣớng đƣa nhiều góp ý quý báu q trình tơi thƣ̣c luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy, cô khoa Điện tử Viễn thông – Trƣờng Đại học Công nghệ - ĐHQGHN cung cấp cho kiến thức tạo cho điều kiện thuận lợi suốt q trình tơi học tập trƣờng Tơi xin cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè đồng nghiệp Trung tâm Nghiên cứu Phát Triển Sản Phẩm - Viện KHKT Bƣu điện động viên tạo điều kiện tốt cho Tôi xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng tôi, thƣ̣c dƣới sƣ̣ hƣ ớng dẫn TS Nguyễn Nam Hoàng Các nội dung nghiên cứu, kết luận văn trung thực chƣa cơng bố dƣới hình thức trƣớc Tôi không chép tài liệu hay công trình nghiên cứu ngƣời khác để làm luận văn Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trƣờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây q trình thực (nếu có) Hà Nội, tháng 10 năm 2016 Họ tên Trần Hoàng Diệu MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH VẼ Error! Bookmark not defined DANH MỤC BẢNG BIỂU Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU CHƢƠNG I - NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G (LTE/LTE ADVANCED) 10 1.1 Tổng quan mạng 4G LTE/LTE Advanced 10 1.1.1 Tổng quan mạng 4G LTE 10 1.1.2 Tổng quan mạng 4G LTE - Advanced 13 1.2 Kiến trúc mạng 4G LTE/ LTE Advanced 18 1.2.1 Mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN 19 2.2.2 Kiến trúc mạng lõi LTE (EPC – Evolved Packet Core) 24 1.2.2.1 Thực thể quản lý tính di động MME (Mobility Management Entity) 24 1.2.2.2 Cổng phục vụ S – GW (Serving gateway) 27 1.2.2.3 Cổng mạng liệu gói P – GW (Packet Data Network gateway) 30 1.2.2.4 PCRF (Policy and Charging Resource Function) 32 1.2.2.5 Máy chủ thuê bao thƣờng trú HSS (Home Subscriber Server) 33 1.2.3 Các vùng dịch vụ 34 1.2.3.1 Mơ hình cung cấp dịch vụ thoại VoLTE 34 1.2.3.2 Mơ hình cung cấp dịch vụ thoại CSFB 38 1.2.4 Các giao thức giao diện kiến trúc hệ thống Error! Bookmark not defined 1.2.4.1 Các giao thức lớp NAS: Error! Bookmark not defined 1.2.4.2 Các giao thức giao diện vô tuyến: Error! Bookmark not defined 1.2.4.3 Các giao thức giao diện S1 E – UTRAN mạng lõi EPC: Error! Bookmark not defined 1.2.4.4 Các giao thức giao diện S5/S8 mạng lõi EPC:Error! Bookmark not defined 1.2.4.5 Các giao thức giao diện X2: Error! Bookmark not defined 2.2.5 Các kênh kiến trúc LTE Error! Bookmark not defined 1.2.5.1 Các kênh logic Error! Bookmark not defined 1.2.5.2 Các kênh truyền tải Error! Bookmark not defined 1.2.5.3 Các kênh vật lý Error! Bookmark not defined 1.3 Kết luận: Error! Bookmark not defined CHƢƠNG II - NGHIÊN CỨU TIÊU CHUẨN VÀ CÁC CÔNG CỤ ĐO KIỂM, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MẠNG & DỊCH VỤ 4G (LTE / LTE ADVANCE) Error! Bookmark not defined 2.1 Phƣơng pháp đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch vụ 4G (LTE/ LTE Advanced) Error! Bookmark not defined 2.1.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng mạng dịch vụ 4G (LTE/LTE Advanced) Error! Bookmark not defined 2.1.2 Phƣơng pháp đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch vụ 4G (LTE/LTE Advanced) Error! Bookmark not defined 2.1.3 Một số công cụ đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch vụ 4G (LTE/ LTE Advanced) Error! Bookmark not defined 2.2 Lựa chọn tham số cho việc đo kiểm đánh giá chất mạng dịch vụ 4G (LTE/LTE Advanced) Error! Bookmark not defined 2.2.1 Phân loại tham số KPI Error! Bookmark not defined 2.2.2 Cơng suất tín hiệu thu RSRP – Reference Signal Received Power Error! Bookmark not defined 2.2.3 Chất lƣợng tín hiệu thu RSRQ – Reference Signal Received Quality Error! Bookmark not defined 2.2.4 Tỷ lệ tín hiệu nhiễu SNR – Signal to Noise RatioError! Bookmark not defined 2.2.5 Chỉ số chất lƣợng kênh CQI – Channel Quality IndicatorError! Bookmark not defined 2.2.6 CELL ID TAC Error! Bookmark not defined 2.2.7 Tốc độ tải xuống trung bình Download DS – Download Speed Error! Bookmark not defined 2.2.8 Tốc độ tải lên trung bình Upload US – Upload SpeedError! Bookmark not defined 2.2.9 Tỷ lệ truyền tải gói bị rơi – Packet loss Error! Bookmark not defined 2.2.10 Thời gian trễ truy nhập dịch vụ trung bình – LatencyError! Bookmark not defined 2.2.11 Tỷ lệ truy nhập dịch vụ thành công – Service Access Success Rate Error! Bookmark not defined 2.2.12 Tỷ lệ gọi đƣợc thiết lập thành công CSSR – Call Setup Success Rate Error! Bookmark not defined 2.2.13 Tỷ lệ gọi bị rơi CDR – Call Drop Rate Error! Bookmark not defined 2.2.14 Chất lƣợng gọi MOS – Mean Opinion ScoreError! Bookmark not defined 2.3 Kết luận: Error! Bookmark not defined CHƢƠNG III - NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG BỘ CÔNG CỤ ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MẠNG & DỊCH VỤ 4G.Error! Bookmark not defined 3.1 Mục tiêu xây dựng công cụ đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch vụ 4G Error! Bookmark not defined 3.2 Lựa chọn yêu cầu kỹ thuật cho việc xây dựng công cụ đo kiểm chất lƣợng mạng dịch vụ 4G LTE Error! Bookmark not defined 3.2.1 Yêu cầu phần cứng Error! Bookmark not defined 3.2.2 Yêu cầu phần mềm Error! Bookmark not defined 3.3 Kiến trúc công cụ đo kiểm chất lƣợng mạng dịch vụ 4G LTE Error! Bookmark not defined 3.3.1 Kiến trúc công cụ Error! Bookmark not defined 3.3.2 Thiết kế chức Error! Bookmark not defined 3.3.3 Thiết kế sở liệu Error! Bookmark not defined 3.4 Mô tả công cụ đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch vụ 4G Error! Bookmark not defined 3.4.1 Giới thiệu giao diện công cụ đo kiểm chất lƣợng dịch vụ 4GError! Bookmark not defined 3.4.2 Hƣớng dẫn thiết lập đo kiểm Error! Bookmark not defined CHƢƠNG IV - THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CÔNG CỤ ĐO KIỂM VỚI CÁC DỊCH VỤ TRÊN MẠNG DI ĐỘNG 4G (LTE/LTE ADVANCED) TẠIVIỆT NAM Error! Bookmark not defined 4.1 Bộ đo, đánh giá chất lƣợng dịch vụ 4G Error! Bookmark not defined 4.1.1 Bài đo tỷ lệ thiết lập thành công gọi chiều MO CSSR Error! Bookmark not defined 4.1.2 Bài đo thời gian thiết lập thành công gọi chiều MO CSSR Error! Bookmark not defined 4.1.3 Bài đo tỷ lệ rớt gọi DCR Error! Bookmark not defined 4.1.4 Bài đo MOS Error! Bookmark not defined 4.1.5 Bài đo Download Upload băng tần băng tầnkết hợp Error! Bookmark not defined 4.1.6 Bài đo Scan tham số mạng Error! Bookmark not defined 4.2 Kết đo kiểm, thử nghiệm công cụ đo 4G Error! Bookmark not defined CHƢƠNG V - KẾT LUẬN & KHUYẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 MỞ ĐẦU Thông tin di động ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh theo nghiên cứu đến hết năm 2015 số lƣợng thuê bao đạt tới số 4.7 tỉ thuê bao kèm với khoảng 7.6 tỉ kết nối di động toàn cầu, doanh thu nhà cung cấp đạt 1.000 tỉ đô dự kiến tiếp tục tăng trƣởng mạnh giai đoạn từ 2015-2020 Cùng với phát triển số lƣợng kết nối thuê bao phát triển loại hình dịch vụ địi hỏi tốc độ cao, băng thông lớn, yêu cầu thời gian thực với độ trễ nhỏ ngày trở nên phổ biến 3G khơng cịn đáp ứng đƣợc cách đầy đủ tiêu chí Do việc phát triển mạng dịch vụ viễn thông 4G (LTE/ LTE Advanced) vô cần thiết tất yếu cho tất nhà cung cấp dịch vụ Công nghệ vô tuyến di động hệ (4G) đƣợc triển khai số quốc gia giới Mỗi loại hình cơng nghệ 4G có ƣu nhƣợc điểm, mức độ hồn thiện, chuẩn hóa khác Nhiều quốc gia giới lựa chọn triển khai công nghệ LTE để tiếp cận hệ di động (4G) Tuy nhiên, theo nhƣ khuyến nghị tổ chức 3GPP nhiều tổ chức uy tín giới, LTE-Advanced tiêu chuẩn cải thiện, nâng cao thay tiêu chuẩn LTE Cùng với phát triển mạnh mẽ giải pháp công nghệ, hàng loạt yêu cầu đƣợc đặt vấn đề khai thác đo kiểm, đánh giá chất lƣợng dịch vụ Bài toán đo kiểm giám sát chất lƣợng mạng viễn thông mối quan tâm hàng đầu vấn đề quan trọng cần giải nhà khai thác mạng viễn thông Hƣớng tới công tác đo kiểm chất lƣợng mạng dịch vụ tảng mạng 4G (LTE/LTE_A) đề tài tập trung xây dựng công cụ đo kiểm, đánh giá tiêu chất lƣợng mạng dịch vụ nhƣ tham số RSRP, RSRQ, SNR, CSSR, CDR, MOS, Packet loss, Packet delay, Throughput (Up_load & Download) Ngoài việc đo kiểm tham số chất lƣợng mạng dịch vụ, công cụ đo hỗ trợ tổng hợp thông tin mạng lƣới nhƣ Cell ID, LAC, hỗ trợ đo kiểm Driving Test Hình - 4: Các kết nối MME tới nút logic khác chức 1.2.2.2 Cổng phục vụ S – GW (Serving gateway) Trong kiến trúc hệ thống, mức high level chức S – GW quản lý đƣờng hầm việc chuyển mạch mặt phẳng ngƣời sử dụng S – GW thành phần sở hạ tầng mạng đƣợc khai tháctại vị trí trung tâm mạng nhà cung cấp dịch vụ S – GW liên kết với cổng mạng liệu gói P – GW qua giao diện S5/S8 Nếu giao diện S5/S8 dựa giao thức GTP (GPRS Tunnelling Protocol) S – GW có đƣờng hầm GTP tất giao diện thuộc mặt phẳng ngƣời sử dụng Việc ánh xạ luồng dịch vụ IP đƣờng hầm GTP đƣợc thực P – GW S – GW không cần thiết phải kết nối tới PCRF Nếu giao diện S5/S8 sử dụng giao thức PMIP (Proxy Mobile Internet Protocol) S – GW thực việc ánh xạ luồng dịch vụ IP giao diện S5/S8 đƣờng hầm GTP giao diện S1 – U, kết nối tới PCRF để nhận thông tin ánh xạ S – GW có vai trị nhỏ chức điều khiển, đáp ứng cho tài ngun phân bố chúng theo yêu cầu từ MME, P – GW PCRF hoạt động cần thiết cho việc thiết lập, sửa chữa hủy bỏ sóng mang cho UE Nếu nhƣ nhận đƣợc yêu cầu từ P – GW PCRF S – GW truyền lệnh tới MME để điều khiển đƣờng hầm tới ENodeB Tƣơng tự nhƣ MME khởi tạo yêu cầu, S – GW báo hiệu cho P – GW PCRF phụ thuộc vào giao diện S5/S8 dựa giao thức GTP hay PMIP Nếu giao diện S5/S8 dựa giao thức PMIP, liệu giao diện luồng IP đặt đƣờng hầm GRE (Generic Routing Encapsulation) cho UE; giao diện S5/S8 dựa giao thức GTP sóng mang có đƣờng hầm GTP MME lệnh cho S – GW chuyển đƣờng hầm từ ENodeB sang ENodeB khác MME yêu cầu S – GW cung cấp đƣờng hầm cho việc chuyển tiếp liệu, mà cần chuyển tiếp liệu từ ENodeB nguồn đến ENodeB đích lúc UE thực chuyển giao vơ tuyến Trong kịch tính di động bao gồm việc thay đổi từ S – GW sang khác, MME điều khiển việc thay đổi cho phù hợp, cách xóa bỏ đƣờng hầm cho S – GW cũ thiết lập đƣờng hầm cho S – GW Đối với tất luồng liệu tới UE trạng thái kết nối, S – GW chuyển tiếp liệu ENodeB P – GW Tuy nhiên UE trạng thái rảnh rỗi, nguồn tài nguyên ENodeB đƣợc giải phóng đƣờng truyền liệu kết thúc S – GW Nếu S – GW nhận đƣợc gói liệu từ P – GW đƣờng hầm nào, cho gói vào đệm yêu cầu MME khởi tạo paging cho UE, điều nguyên nhân giúp cho UE kết nối lại sau đƣờng hầm đƣợc kết nối lại gói tin đệm đƣợc gửi S – GW theo dõi liệu đƣờng hầm thu thập liệu cho việc tính cƣớc ngƣời sử dụng S – GW gồm chức cho việc ngăn chặn hợp pháp, điều có nghĩa cung cấp liệu theo dõi ngƣời sử dụng cho quyền để kiểm tra Hình - 5: Các kết nối S - GW tới nút logic khác chức Hình - cho ta thấy cách S – GW kết nối tới nút logic khác, chức giao diện Tất giao diện đƣợc cấu hình theo dạng – nhiều quan sát S – GW Một S – GW phục vụ khu vực địa lý cụ thể với số hạn chế ENodeB, tƣơng tự có số hạn chế MME để điều khiển khu vực S – GW kết nối tới P – GW toàn mạng, P – GW khơng thay đổi suốt q trình di động, S – GW đƣợc định vị lại UE di chuyển Đối với kết nối liên quan đến UE, S – GW báo hiệu với MME, từ điểm mặt phẳng ngƣời sử dụng tới ENodeB thời điểm Nêu nhƣ UE cho phép kết nối tới nhiều mạng liệu gói PDN (Packet Data Network) thông qua P – GW khác nhau, S – GW cần kết nối đến chúng cách riêng biệt Nếu giao diện S5/S8 dựa giao thức PMIP, S – GW kết nối tới PCRS cho P – GW riêng biệt mà UE sử dụng Hình - cho thấy trƣờng hợp chuyển tiếp liệu gián tiếp liệu mặt phẳng ngƣời sử dụng đƣợc chuyển tiếp ENodeB thông qua S – GW Các giao diện đƣợc sử dụng S – GW khơng có tên cụ thể nhiên có định dạng gần giống nhƣ giao diện S1 – U, giúp S – GW kết nối trực tiếp với ENodeB Điều trƣờng hợp chuyển tiếp liệu gián tiếp thực S – GW, ENodeB kết nối tới S – GW 1.2.2.3 Cổng mạng liệu gói P – GW (Packet Data Network gateway) P – GW định tuyến biên EPS mạng chuyển mạch gói khác Thơng thƣờng P – GW hoạt động nhƣ nút IP (IP point)đƣợc gắn với UE, thực chức chọn lọc lƣu lƣợng qua theo yêu cầu dịch vụ Tƣơng tự nhƣ S – GW, P – GW đƣợc khai tháctại vị trí trung tâm mạng nhà cung cấp dịch vụ Chức P – GW phân bố địa IP tới cho UE, UE dùng địa IP để kết nối với IP host mạng Một mạng PDN bên ngồi mà UE kết nối đến phân bổ địa đƣợc sử dụng UE, P – GW tạo đƣờng hầm cho tất lƣu lƣợng đến mạng Các địa IP luôn đƣợc phân bổ UE yêu cầu kết nối PDN, đƣợc thực có UE kết nối tới mạng, đƣợc phân bổ có kết nối PDN điều cần thiết P – GW thực việc phân bổ địa IP yêu cầu chức DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), truy vấn đến máy chủ DHCP bên gửi địa đến UE Chỉ IPv4, IPv6 hai loại địa đƣợc phân bổ cần, UE báo hiệu muốn nhận đƣợc loại địa báo hiệu Attachsignalling, trƣờng hợp UE muốn cấu hình địa sau link layer đƣợc kết nối P – GW bao gồm PCEF (Policy and Charging Enforcement Function), điều có nghĩa P – GW thực chức chọn lọc lƣu lƣợng theo sách đƣợc thiết lập cho UE dịch vụ theo yêu cầu, P – GW thu thập báo cáo thơng tin liên quan tới việc tính cƣớc Lƣu lƣợng mặt phẳng ngƣời sử dụng P – GW mạng đƣợc định dạng theo gói tin IP theo luồng dịch vụ IP khác Nếu giao diện S5/S8 với S – GW dựa giao thức GTP, P – GW thực việc ánh xạ luồng liệu IP với đƣờng hầm GTP sóng mang P – GW thiết lập sóng mang dựa yêu cầu nhận đƣợc thông qua PCRF tới từ S – GW, thông tin chuyển tiếp tới từ MME Trong trƣờng hợp cuối, P – GW cần phải tƣơng tác với PCRF để nhận đƣợc thông tin điều khiển sách phù hợp nhƣ thơng tin khơng đƣợc cấu hình P – GW Nếu giao diện S5/S8 dựa giao thức PMIP, P – GW ánh xạ tất luồng dịch vụ IP từ mạng tới UE vào đƣờng hầm GRE, tất thông tin điều khiển đƣợc trao đổi với PCRF P – GW có chức cho việc giám sát luồng liệu cho mục đích tính cƣớc chức cho việc ngăn chặn hợp pháp Khi UE di chuyển từ S – GW sang S – GW khác, sóng mang chuyển mạch P – GW P – GW nhận đƣợc thị chuyển mạch từ S – GW Hình - 6: Các kết nối P - GW tới nút logic khác chức Hình - cho thấy kết nối P – GW tới nút logic khác mạng chức P – GW giao diện Mỗi P – GW kết nối tới nhiều PCRF, S – GW, mạng Đối với UE liên kết với P – GW, có S – GW, nhƣng kết nối tới nhiều mạng tƣơng ứng với nhiều PCRF cần đƣợc hỗ trợ, kết nối tới nhiều mạng PDN đƣợc hỗ trợ thơng qua P – GW 1.2.2.4 PCRF (Policy and Charging Resource Function) PCRF thành phần mạng để đáp ứng cho chức điều khiển sách tính cƣớc Nó đƣa định cho việc xử lý dịch vụ nhƣ theo QoS, cung cấp thông tin tới PCEF đƣợc đặt P – GW, áp dụng cho BBERF đƣợc đặt S – GW nhằm mục đích thiết lập sóng mang sách tƣơng ứng PCRF máy chủ thƣờng đƣợc đặt với thành phần khác mạng lõi tập trung vị trí nhà cung cấp dịch vụ Các thông tin mà PCRF cung cấp cho PCEF đƣợc gọi luật điều khiển sách tính cƣớc PCC (Policy and Charging Control) PCRF gửi luật PCC có sóng mang đƣợc thiết lập Điều việc thiết lập sóng mang cần thiết, ví dụ nhƣ UE khởi tạo việc kết nối tới mạng sóng mang đƣợc thiết lập, sau nhiều sóng mang dành riêng đƣợc thiết lập PCRF cung cấp luật PCC dựa yêu cầu từ P – GW từ S – GW trƣờng hợp giao diện S5/S8 dựa giao thức PMIP, dựa yêu cầu từ AF (Application Function) nằm vùng dịch vụ (Service Domain) Trong kịch UE nhận báo hiệu trực tiếp từ Service Domain AF đẩy thông tin QoS dịch vụ tới PCRF để tạo luật PCC sau đẩy luật tới P – GW, thơng tin ánh xạ sóng mang tới S – GW Sau sóng mang EPC đƣợc thiết lập dựa thông tin Các kết nối PCRF nút khác đƣợ hình - Mỗi PCRF đƣợc liên kết với nhiều AF, P – GW, S – GW Tuy nhiên có PCRF đƣợc kết nối với kết nối PDN UE riêng lẻ Hình - 7: Các kết nối PCRF tới nút logic khác chức 1.2.2.5 Máy chủ thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server) Máy chủ thuê bao thƣờng trú HSS nơi lƣu trữ liệu thuê bao tất thuê bao cố định Nó ghi lại vị trí ngƣời sử dụng nút điều khiển mạng mà ngƣời sử dụng kết nối tới, chẳng hạn nhƣ MME HSS máy chủ sở liệu đƣợc khai thác vị trí trung tâm mạng nhà cung cấp dịch vụ HSS lƣu trữ gốc thơng tin th bao, có chứa thông tin dịch vụ đƣợc áp dụng cho ngƣời sử dụng, bao gồm thông tin việc cho phép kết nối tới mạng PDN, việc roaming đến mạng khác có đƣợc cho phép hay khơng Để hỗ trợ tính di động mạng truy nhập non – 3GPP, HSS lƣu trữ định danh P – GW mà chúng sử dụng Các khóa vĩnh viễn đƣợc sử dụng để tính tốn vector xác thực, sau đƣợc gửi đến mạng khác dùng để xác thực ngƣời sử dụng tạo khóa cho việc mã hóa bảo mật tồn vẹn, khóa đƣợc lƣu trữ trung tâm xác thực AuC (Authentication Center) nơi thƣờng phần nằm HSS Trong tất báo hiệu liên quan tới chức này, HSS tƣơng tác với MME HSS cần kết nối tới MME toàn mạng, nơi mà UE đƣợc phép di chuyển Đối với UE, HSS ghi lại vị trí MME phục vụ UE thời điểm, sau MME thơng báo phục vụ UE, HSS xóa vị trí MME trƣớc lƣu vị trí MME 1.2.3 Các vùng dịch vụ Các vùng dịch vụ bao gồm hệ thống có vài nút logic Các vùng dịch vụ đƣợc phân loại theo loại dịch vụ đƣợc cung cấp với mô tả ngắn sở hạ tầng cần phải cung cấp cho chúng: - Các dịch vụ nhà cung cấp dựa IMS (IP Multimedia System): Các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ thông qua hệ thống IMS cách sử dụng giao thức SIP (Session Initiation Protocol) - Các dịch vụ nhà cung cấp không dựa IMS: Các dịch vụ không đƣợc định nghĩa tiêu chuẩn Một cách đơn giản nhà cung cấp đặt máy chủ mạng họ UE kết nối tới máy chủ thơng qua vài giao thức đƣợc cho phép mà đƣợc hỗ trợ ứng dụng UE - Các dịch vụ khác không đƣợc cung cấp nhà cung cấp mạng di động ví dụ nhƣ dịch vụ đƣợc cung cấp qua Internet: Các kiến trúc không đƣợc đề cập đến tiêu chuẩn 3GPP, phụ thuộc vào yêu cầu dịch vụ Cấu hình điển hình UE kết nối tới máy chủ mạng Internet 1.2.3.1 Mơ hình cung cấp dịch vụ thoại VoLTE Voice over LTE hay VoLTE đƣợc định nghĩa nhƣ tiêu chuẩn cho việc cung cấp dịch vụ mạng chuyển mạch kênh – chủ yếu dịch vụ thoại SMS – cung cấp mạng có chuyển mạch gói LTE, cách tận dụng mạng lõi hệ thống IMS (IP Multimedia Sub-System) Khi mạng di động đƣợc triển khai công nghệ LTE, VoLTE phù hợp việc giúp cho nhà cung cấp dịch vụ đảm bảo liên kết mạng LTE họ với thiết bị ngƣời sử dụng liên kết tới mạng, nhƣ cung cấp dịch vụ nhƣ mong đợi ngƣời sử dụng dịch vụ thoại thông thƣờng, thoại multimedia SMS Cùng với sách điều khiển (Policy Control), IMS cung cấp chất lƣợng dịch vụ cần thiết phù hợp cho dịch vụ thoại sử dụng cơng nghệ LTE, qua cung cấp trải nghiệm mà ngƣời dùng mong muốn với dịch vụ thoại Hơn nữa, VoLTE đƣợc thiết kế cho tƣơng thích đầy đủ giúp ngƣời sử dụng cảm nhận đƣợc giống hệt nhƣ dịch vụ thoại đƣợc triển khai thiết bị chuyển mạch kênh, ngƣời sử dụng khơng cảm nhận đƣợc sử dụng gọi chuyển mạch kênh hay gọi VoLTE (bao gồm việc di chuyển khỏi vùng phủ sóng mạng LTE) 3GPP phiên phiên hỗ trợ LTE, sở cho VoLTE, nhiên tất tính bắt buộc 3GPP phiên đƣợc yêu cầu tƣơng thích với VoLTE Ngƣợc lại số tính cần thiết phù hợp với VoLTE đƣợc dựa số chức đƣợc định nghĩa 3GPP phiên phiên cao Kiến trúc logic VoLTE đƣợc dựa kiến trúc nguyên tắc mà 3GPP định nghĩa cho VoLTE UE, LTE, Evolved Packet Core Network (EPC), IMS Core Network bao gồm thành phần sau : - VoLTE UE : thiết bị có chức truy nhập vào mạng vơ tuyến LTE mạng lõi EPC qua cho phép thiết bị kết nối tới dịch vụ VoLTE Trên thiết bị có một ứng dụng VoLTE IMS điều cần thiết truy nhập vào dịch vụ VoLTE - Mạng truy nhập vô tuyến : mạng truy nhập vô tuyến E – UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) - Mạng lõi : mạng lõi EPC (Evolved Packet Core) - Mạng lõi IMS : IMS Core Network kiến trúc VoLTE cung cấp lớp dịch vụ giúp cho việc cung cấp dịch vụ thoại thông thƣờng, thoại đa phƣơng tiện Hình 1- 8: Kiến trúc logic VoLTE - Ngồi giao diện đƣợc thể hình vẽ cịn có giao diện Gm (giữa UE P - CSCF) giao diện (giữa UE TAS) có kiến trúc VoLTE nhƣng không đƣợc thể - Hình vẽ thể chi tiết nút logic kiến trúc VoLTE, nhiên thực tế kết hợp số nút chức vào nút vật lý triển khai (ví dụ nhƣ SGW PGW) Khi điều đƣợc thực hiện, giao diện liên quan nút logic (ví dụ S5) trở thành giao diện bên mạng đến giao diện Các nút chức kiến trúc VoLTE đƣợc định nghĩa 3GPP: - Các thành phần mạng LTE : + User Equipment : UE + Evolved Universal Terrestrial Access Network (E – UTRAN) : eNodeB + Evolved Packet Core (EPC) : MME (Mobitily Management Entity), SGW (Serving Gateway), PGW (Packet Data Network Gateway), HSS (Home Subscriber), PCRF (Policy Charging and Rules Function) - Các thành phần hệ thống IMS bao gồm thành phần sau : + Proxy Call Session Control Function : P – CSCF điểm khởi đầu cho phiên báo hiệu tới IMS để kích hoạt VoLTE từ phía UE P – CSCF hoạt động nhƣ SIP proxy để chuyển tiếp tin SIP UE mạng lõi IMS + Interrogating Call Session Control Function : I – CSCF điểm liên lạc mạng nhà cung cấp dịch vụ với tất kết nối biết từ ngƣời sử dụng tới mạng Trong việc đăng ký IMS, I – CSCF hỏi HSS để xác định S – CSCF phù hợp cho việc định tuyến yêu cầu đăng ký + Serving Call Session Control Function : S – CSCF cung cấp phiên thiết lập, phiên điều khiển chức định tuyến S – CSCF tạo ghi cho mục đích tốn cho tất phiên mà điều khiển + Telephony Application Server : TAS ứng dụng máy chủ IMS bao gồm tập hợp tối thiểu dịch vụ thoại multi media bắt buộc đƣợc định nghĩa theo 3GPP + Media Resource Function : MRF có chức quản lý nguồn tài nguyên media nói chung, đƣợc sử dụng máy chủ ứng dụng IMS I/S – CSCF + Interconnection Border Control Function/ Transition Gateway : IBCF/TrGW chịu trách nhiệm với mặt phẳng điều khiển/ mặt phẳng media điểm liên kết tới mạng PMN khác + IMS Application Level Gateway/IMS Access Gateway : IMS – ALG/ IMS – AGW chức độc lập đƣợc đặt P – CSCF IMS – ALG/ IMS – AGW chịu trách nhiệm với mặt phẳng điều khiển/ mặt phẳng media điểm truy cập vào hệ thống IMS + Media Gateway Control Function / IMS Media Gateway : MGCF/ IMS – MGW chịu trách nhiệm với mặt phẳng điều khiển/ mặt phẳng media điểm kết nối mạng LTE tới mạng chuyển mạch kênh + Breakout Gateway Control Function : BGCF chịu trách nhiệm cho việc xác định nút việc định tuyến tin IMS Việc xác định đƣợc dựa thông tin nhận đƣợc tin SIP/SDP liệu cấu hình định tuyến - Một số nút chức khác nhƣ : + ENUM : nút chức cho phép dịch số dƣới dạng E.164 sang dạng SIP URI sử dụng cho DNS để định tuyến cho tin phiên IMS Một ENUM Server đƣợc truy cập từ mạng PMN khác từ IPX + IPX : làm chức nhƣ IP Packet Exchange nhằm cung cấp khả kết nối liên mạng PMN + Diameter Agent : thành phần mạng dùng để điều khiển báo hiệu Diameter, cho phép kết nối hoạt động cách liên tục điều khiển thông tin thành phần mạng LTE IMS đƣờng biên mạng + Security Gateway : SEG đƣợc sử dụng để khởi tạo kết thúc kết nối eNodeB mạng lõi EPC cách an toàn 1.2.3.2 Mơ hình cung cấp dịch vụ thoại CSFB Mạng di động LTE đƣợc biết đến mạng toàn IP, công nghệ truyền tải liệu đƣợc sử dụng LTE chuyển mạch gói, có nhiều thách thức việc thiết lập đáp ứng cho chất lƣợng dịch vụ kỳ vọng cho việc chuyển mạch kênh số dịch vụ nhƣ thoại SMS cho thiết bị di động đƣợc phục vụ mạng LTE Trên thực tế có hai cách thực để giải vấn đề phân chia mạng LTE chuyển mạch gói cho dịch vụ liệu chuyển mạch TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] LTE L11 KPI Analysis - ERICSSON [2] LTE L11 Throughput Troubleshooting Techniques - ERICSSON [3] TEMS Discovery Training – ASCOM [4] eRAN 7.0 KPI Reference – HUAWEI [5] Carrier Aggregation: Fundamentals and Deployments– Keysight Technology [6] Dimensioning of LTE Network – Helsinki University of Technology [7] LTE RF Optimization Guide v1.0 – HUAWEI [8] LTE Signaling, Troubleshooting and Optimization, First Edition - Ralf Kreher and Karsten Gaenger [9]LTE Transmission Modes andBeamforming (Whitepaper) – Rohde&Schwarz [10] Validating LTE-A UEs: The IncreasingImportance of Data Throughput Performance – Keysight Technology [11] LTE-Advanced CarrierAggregation Optimization – Nokia Network [12] 3GPP Technical Specification 24.301, Non-Access-Stratum (NAS) protocol for Evolved Packet System (EPS); Stage (Release 8), www.3gpp.org [13] 3GPP Technical Specification 33.401, System Architecture Evolution (SAE): Security Architecture (Release 8) , www.3gpp.org [14] 3GPP Technical Specification 23.402, Architecture enhancements for non-3GPP accesses (Release 8), www.3gpp.org [15] 3GPP Technical Specification 29.060, General Packet Radio Service (GPRS); GPRS Tunnelling Protocol (GTP) across the Gn and Gp interface (Release 8), www.3gpp.org [16] 3GPP Technical Specification 23.203, Policy and charging control architecture (Release 8), www.3gpp.org [17] 3GPP Technical Specification 36.300, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage (Release 8), www.3gpp.org [18] Request for Comments 4960, The Internet Engineering Task Force (IETF), Network Working Group, Stream Control Transmission Protocol, http://www.ietf.org [19] S Sesia, I Toufik, M Baker (eds), LTE – The UMTS Long Term Evolution: From Theory toPractice, Wiley, 2009 [20] S Sesia I Toufik, M Baker, LTE – The UMTS Long Term Evolution: A Pocket Dictionary of Acronyms, Wiley, 2009, www.wiley.com/go/sesia_theumts [21] 3GPP, ‗Continuous connectivity for packet data users‘, 3GPP TR25.903 V7.0.0, March 2007 [22] 3GPP, Technical Specifi cation 24.008 ‗Mobile radio interface Layer specifi cation; Core network protocols‘, V.8.3.0 [23] 3GPP, ‗Further discussion on delay enhancements in Rel7‘, 3GPP R2-061189, August 2006 [24] 3GPP, ‗64QAM for HSDPA‘, 3GPP R1-063335, November 2006 [25] 3GPP, Technical Specifi cations 25.104 ‗Base Station (BS) radio transmission and reception (FDD)‘, V.8.3.0 [26] 3GPP, Technical Report 25.820 ‗3G Home NodeB Study Item Technical Report‘, V.8.1.1 [27] LTE for UMTS: OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access Edited by Harri Holma and Antti Toskala © 2009 John Wiley & Sons, Ltd ISBN: 978-0-470-99401-6 ... HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN HỒNG DI? ??U NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠNG CỤ ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ DI ĐỘNG 4G (LTE) Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử. .. xây dựng công cụ đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch vụ 4G Error! Bookmark not defined 3.2 Lựa chọn yêu cầu kỹ thuật cho việc xây dựng công cụ đo kiểm chất lƣợng mạng dịch vụ 4G LTE. .. giải nhà khai thác mạng viễn thông Hƣớng tới công tác đo kiểm chất lƣợng mạng dịch vụ tảng mạng 4G (LTE/ LTE_A) đề tài tập trung xây dựng công cụ đo kiểm, đánh giá tiêu chất lƣợng mạng dịch vụ nhƣ