Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng di động 3g (tt)

1 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - Nguyễn Mạnh Tuấn NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ MẠNG DI ĐỘNG 3G Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2012 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Trần Hồng Quân Phản biện 1: …………………………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, thông tin di động lĩnh vực phát triển nhanh viễn thông Nhu cầu sử dụng người ngày tăng số lượng chất lượng, dịch vụ đa phương tiện ngày đa dạng như: thoại, hình ảnh, video liệu Các mạng 3G triển khai vài năm gần Việt Nam nhiều nước giới Các hệ thống 3G cung cấp dịch vụ viễn thông tốc độ cao hơn, bao gồm thoại internet thời gian nào, nơi đâu với chuyển vùng roaming tồn cầu khơng gián đoạn Tuy nhiên, thực tiễn mạng lưới mạng 3G có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến dịch vụ, chất lượng mạng, phân bố lưu lượng,…vì mạng di động 3G cần nghiên cứu kỹ lưỡng để tăng chất lượng dịch vụ, mở rộng kinh doanh, phục vụ tốt khách hàng Ngoài bổ sung, mở rộng mạng lưới chất lượng mạng thay đổi kéo theo chất lượng dịch vụ thay đổi nên phải tính chất lượng hợp lý để đảm bảo hiệu kinh doanh Trong vài năm gần đây, nhiều cơng trình cơng bố xung quanh lĩnh vực lập quy hoạch mạng 3G[5,6,8], nghiên cứu nâng cao chất lượng dịch vụ 3G [5, 10] Các tác giả phân tích mạng, tham số ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ thoại, video, hội nghị truyền hình,… Từ đề xuất giải pháp để tối ưu mạng để đảm bảo chất lượng dịch vụ Tối ưu lập quy hoạch giải pháp tốt, phần thể tầm nhìn phát triển mạng nhà cung cấp dịch vụ Tuy có vấn đề chưa tính hết phát triển khai thác mạng làm cho mạng giảm bớt tính tối ưu nhiều ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ Vì việc phải kiểm tra, phát cố tối ưu lại để đảm bảo chất lượng mạng đặt trình vận hành, khai thác mạng viễn thơng Chính vậy,với đề tài”Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng 3G” tác giả tập trung vào vấn đề nghiên cứu, phân tích, đề xuất giải pháp nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ cho mạng 3G, sâu vào giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ Luận văn bao gồm chương: Chƣơng 1: Tổng quan dịch vụ mạng 3G Với mụ tiêu giới thiệu tổng quan mạng di động 3G, xu hướng phát triển mạng Đồng thời giới thiệu mạng đặc trưng chúng Chƣơng 2: Chất lƣợng dịch vụ mạng 3G Để tạo điều kiện cho nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ chương 3, chương luận văn làm rõ định nghĩa QoS mối quan hệ yếu tố QoS, phân loại dịch vụ người dung đầu cuối, yêu cầu chất lượng dịch vụ yêu cầu quản lý QoS Chƣơng 3: Giải pháp đảm bảo QoS cho mạng di động 3G Chương luận văn kết hợp với kiến thức nêu chương 1, chương 2, kết hợp với kiến thức học kinh nghiệm than giới thiệu phân tích số độ đo hiệu dịch vụ mạng 3G, tình xảy làm suy giảm chất lượng dịch vụ đưa số giải pháp, bước thực minh họa vài cách xử lý mạng thực tế nhằm trì, nâng cao chất lượng dịch vụ mạng 3G 3 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG VÀ DỊCH VỤ MẠNG DI ĐỘNG 3G Chương I giới thiệu chung hình thành cấu trúc mạng 3G WCDMA, dịch vụ mạng 3G, từ đưa nhìn tổng quan mạng di động 3G Đồng thời chương đưa đặc trưng dịch vụ mơ hình kinh doanh dịch vụ mạng 3G để đề cập tới mối quan hệ nhà cung cấp dịch vụ khách hàng 1.1 Giới thiệu 1.2 Tổng quan mạng di động 3G 1.2.1 Quá trình phát triển mạng 3G (WCDMA) Các mạng WCDMA xây dựng dựa sở mạng GSM, tận dụng sở hạ tầng sẵn có nhà khai thác mạng GSM Quá trình phát triển từ GSM lên WCDMA qua giai đoạn trung gian, tóm tắt sơ đồ sau đây: GSM GPRS EDGE WCDMA Hình 1.1 Quá trình phát triển lên 3G theo hƣớng WCDMA 1.2.2 Định hướng công nghệ dịch vụ theo tiêu chuẩn châu Âu 3GPP qui định Hình 1.2 Các phiên 3GPP 1.2.3 Kiến trúc mạng 3G Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 CDMA băng rộng (WCDMA) UMTS chọn làm công nghệ đa truy nhập WCDMA UMTS R3 hỗ trợ kết nối chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói Một mạng UMTS bao gồm ba phần: thiết bị di động (UE: User Equipment), mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio [Network), mạng lõi (CN: Core Network) (xem hình 1.3) [3] Hình 1.3 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 Một vài đặc tính WCDMA là: WCDMA hệ thống CDMA băng rộng Các bit thông tin người sử dụng trải toàn băng tần rộng (5MHz) nhiều mã trải phổ trước truyền tái tạo giải trải phổ phía thu Tốc độ chip 3.84 Mcps sử dụng sóng mang có độ rộng băng tần xấp xỉ MHz.Trong GSM, độ rộng băng tần sóng mang 200kHz Trong hệ thống CDMA băng hẹp, IS-95, độ rộng băng tần sóng mang 1.25 MHz Với độ rộng băng tần sóng mang lớn vốn có WCDMA cung cấp tốc độ liệu người sử dụng cao chắn có lợi ích thực hiện, tăng nhiều loại đường truyền WCDMA hỗ trợ tốc độ người dùng cao hay thay đổi; Nói cách khác quan niệm đạt Bandwidth on Demand (BoD) hỗ trợ tốt Mỗi người sử dụng cấp phát khung 10ms thời gian sử dụng, thời gian tốc độ giữ khơng đổi Tuy nhiên, khả liệu thay đổi từ khung đến khung khác người sử dụng WCDMA thiết kế để triển khai với GSM Do đó, chuyển giao GSM WCDMA hỗ trợ 1.2.4 Điều khiển công suất 1.2.5 Chuyển giao 1.3 Dịch vụ mạng 3G Không giống công nghệ viễn thông trước đây, người ta thường nhấn mạnh vào việc tìm kiếm ứng dụng, với 3G có hàng loạt ứng dụng, nhiều ứng dụng dự đoán phổ biến rộng rãi, ch ng hạn dịch vụ dựa địa điểm, ứng dụng chơi game, thể dục thể thao Tuy nhiên, dịch vụ khác phát triển mở rộng Việc phát triển UMTS (3G), có khả đáp ứng dịch vụ khác bảng 1.1 Dưới số ví dụ dịch vụ 3G có khả tồn xuất tương lai gần: - Các dịch vụ địa điểm - Ngân hàng ảo, tiền tệ - Gửi tin nhắn đa phương tiện - Video theo yêu cầu, mạng thư viện, sách điện tử thương mại - Tin tức giao thông, gọi điện video - Ứng dụng Gaming - Các dịch vụ bán vé, tương tác mua sắm - Bản dịch trực tuyến, thơng minh tìm kiếm - Cuộc gọi video, nhận dạng giọng nói, phản ứng - Tương tác trường học ảo, thuê bao nhận dạng hướng dẫn sử dụng (SIM) thẻ tín dụng Những dịch vụ chạy với tất hệ thống có sẵn hệ thống truyền thơng di động mạng tồn cầu (GSM) 1.4 Một số khía cạnh phổ WCDMA: (Wideband Code Division Multiple Access) công nghệ truy nhập vô tuyến phát triển mạnh Châu Âu Hệ thống hoạt động chế độ FDD & TDD dựa kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS- Direct Sequence Spectrum) sử dụng tốc độ chip 3,84Mcps bên băng tần 5MHz WCDMA hỗ trợ trọn vẹn dịch vụ chuyển mạch kênh chuyển mạch gói tốc độ cao đảm bảo hoạt động đồng thời dịch vụ hỗn hợp với chế độ gói hoạt động mức hiệu cao Hơn WCDMA hỗ trợ tốc độ số liệu khác nhau, dựa thủ tục điều chỉnh tốc độ 1.5 Các đặc trƣng dịch vụ 3G Vì TTDĐ 3G cho phép truyền dẫn nhanh hơn, nên truy nhập Internet lưu lượng thông tin số liệu khác phát triển nhanh Ngoài TTDĐ 3G sử dụng cho dịch vụ tiếng Nói chung TTDĐ 3G hỗ trợ dịch vụ tryền thông đa phương tiện Vì kiểu lưu lượng cần đảm bảo mức QoS định tuỳ theo ứng dụng dịch vụ Với đời WCDMA, hệ thống UMTS cho phép triển khai tất loại dịch vụ mơi trường vơ tuyến.1.6 Mơ hình kinh doanh dịch vụ mạng 3G 1.6.1 Mục tiêu mơ hình kinh doanh 1.6.2 Kế hoạch kinh doanh Lĩnh vực liên quan đến nhu cầu mạnh mẽ việc tạo mơ hình kinh doanh việc quy hoạch doanh nghiệp Nó liên quan đến việc điều hành thực thể mới, tìm kiếm vị trí chuỗi giá trị hay phần mở rộng sản phẩm hành danh mục dịch vụ UMTS trưịng hợp Trên giới việc cấp phép kinh doanh UMTS tất tập đồn, cơng ty đăng ký phải thực phân tích kinh doanh chi tiết tỉ mỉ đưa thơng tin tính khả thi việc đầu tư với mức lệ phí định Tại Việt Nam khơng ngoại lệ nhà cung cấp dịch vụ phải đấu thầu để cung cấp dịch vụ 3G Nhiều quy định giấy phép giống nghĩa vụ, quyền cho phép liên quan đến lãnh thổ quốc gia, việc chung hạ tầng, việc điều hành mạng, chất lượng dịch vụ ảnh hưởng đến kế hoạch kinh doanh 7 1.6.3 Phát triển hạ tầng Các vấn đề quan trọng khác liên quan đến mơ hình kinh doanh phát triển sở hạ tầng có, nâng cấp mạng lưới hoạt động để cung cấp dịch vụ 3G Từ quan điểm nhà điều hành mạng UMTS, cần thiết để nâng cấp kỹ thuật việc giới thiệu phiên UMTS(R4, R5 ) IMS, HSDPA… 1.6.4 Ngân sách Mục tiêu quan trọng cuối việc lập mơ hình kinh doanh trình lập ngân sách Trong công ty viễn thông đại, gần thực ý tưởng số tài nguyên ngân sách lên kế hoạch cho trước Bởi điều , lập ngân sách q trình với đặc tính lặp lặp lại Ba quan điểm q trình lập ngân sách là: - Kế hoạch ngân sách hàng năm - Kế hoạch trung hạn (3-5 năm) - Kế hoạch dài hạn Sự khác biệt chúng không tập trung vào quan điểm thời gian Các yếu tố tạo nên khác biệt mức độ chi tiết kế hoạch 1.6.5 Phương pháp lập mơ hình kinh doanh Có nhiều phương pháp lập mơ hình kinh doanh Những phương pháp hay cách tiếp cận phù hợp với nhu cầu cụ thể phụ thuộc nhiều vào mục tiêu cần đạt đuợc Các phương pháp khác có mức độ xác khác nhau, yếu tố quan trọng tính xác kết kế hoach kin doanh khơng phải lỗi gây phương pháp ma giả định ban đầu Trọng lượng lỗi giả định đầu vào liên quan đến lỗi tổng thể lớn quan trọng nhiên việc lựa chọn phương pháp không bỏ qua Phần trình bày cách nhìn tổng quan phương pháp tạo mơ hình kinh doanh cách tiếp cận khác nhau.[6] 1.6.5.1 Định lượng mơ hình chi tiết 1.6.5.2 Phương pháp khơng định lượng khác Kết luận chƣơng Hệ thống truy nhập vô tuyến UMTS 3G dựa công nghệ truy nhập băng rộng phân chia theo mã WCDMA đến hệ thống chuẩn hóa sử dụng rộng rãi giới Trong kiến trúc hệ thống truy nhập vô tuyến 3G (UTRAN) gồm hay nhiều phân hệ mạng vô tuyến (RNS), RNS mạng UTRAN bao gồm điều khiển mạng vô tuyến (RNC) hay nhiều Node-B Với 3G QoS yêu cầu cao 2G Điều có nhiều dịch vụ yêu cầu tốc độ cao, dịch vụ cung cấp băng thông rộng Các dịch vụ gọi video, trao đổi liệu địi hỏi QoS cao hơn, cần đảm bảo trễ truyền dẫn chất lượng chấp nhận So với dung lượng vùng phủ sóng, QoS vấn đề sống cịn hệ thống UMTS tính chất dịch vụ nhu cầu thiết bị người dùng Ngoài chương I đưa mơ hình kinh doanh dịch vụ 3G qua để nhận biết ràng buộc chất lượng dich vụ nhà cung cấp sản phẩm 9 CHƢƠNG II - CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ MẠNG 3G Chương II đưa định nghĩa chất lượng dịch vụ đặc trưng yêu cầu dịch vụ Ngoài chương đưa kiến trúc chất lượng dịch vụ 3GPP cách quản lý chất lượng dịch vụ UMTS 2.1 Định nghĩa chất lƣợng dịch vụ QoS định nghĩa sau: "QoS yếu tố ảnh hưởng đến hiệu dịch vụ, xác định mức độ hài lòng khách hàng dịch vụ" Ma trận định nghĩa QoS minh họa Hình 2.1 tiêu chí đánh giá chất lượng chức thông tin mà dịch vụ phải cung cấp Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU-T) liệt kê quan điểm sau QoS [ITU-T G.1000] Yêu cầu QoS khách hàng QoS dự kiến cung cấp nhà cung cấp dịch vụ QoS theo đánh giá khách hàng QoS thực tế cung cấp nhà cung cấp dịch vụ Hình 2.1 Bốn góc nhìn QoS 2.2 Phân loại dịch vụ ngƣời dùng cuối Loại dịch vụ cung cấp mạng UMTS phụ thuộc vào sách nhà khai thác khả đầu cuối di động UMTS cho ứng dụng chạy thiết bị đầu cuối thông báo yêu cầu QoS, chế thông báo lại nằm ngồi phạm vi tiêu chuẩn UMTS, chọn cách khác sử dụng chế SDP SIP hay dùng H.245 Các kiểu đầu cuối đời đầu khơng có khả trao đổi yêu cầu QoS nên nhà khai thác ban đầu cung cấp QoS dựa loại thuê bao khả thiết bị đầu cuối, thường áp dụng cho số loại khách hàng Ngoài ra, nhà khai thác cung cấp QoS theo yêu cầu cho khách hàng có yêu cầu cao Do vậy, UMTS đề xuất số tình thiết lập QoS từ đầu cuối đến đầu cuối, phân biệt chế sử dụng cho mạng lõi sử CS PS dùng ATM mạng lõi IM Phương pháp truyền thống chế QoS UMTS, profile QoS chứa phương pháp dịch hoạt ngữ cảnh PDP 10 dịch thành tham số QoS B-ISUP Tham số gửi kèm với yêu cầu kết nối ATM Trong đó, IM đề xuất sử dụng quản lý dịch vụ kênh mang để cung cấp QoS IP Như nói trên, lớp thuê bao sử dụng để xác định QoS cung cấp cho khách hàng Lớp thuê bao định nghĩa theo ba mức độ tin cậy mức độ trễ [7] Mức độ tin cậy xác suất mất, lặp, nhận sai thứ tự, nhận sai SDU Lớp 1, dùng cho ứng dụng nhạy cảm với lỗi, đòi hỏi xác suất nhỏ 10-9 Lớp 3, dùng cho ứng dụng không nhạy cảm với lỗi, có địi hỏi thấp nhiều Hai lớp đòi hỏi lỗi gửi lặp lỗi thứ tự 10-5 xác suất hỏng phép 10-2 cho lớp 3, 10-4 10-6 cho lớp Những giá trị cao nhiều so với mức QoS dự kiến cho ứng dụng đàm thoại Thông lượng kết nối thực tế phụ thuộc vào kết thỏa thuận cho kết nối không dựa loại thuê bao 2.3 Những đặc trƣng yêu cầu dịch vụ Khía cạnh khác dịch vụ có liên quan đến phân bổ nguồn lực đầy đủ cho chúng Sau này, chúng gọi 'yêu cầu' 'đặc điểm' yêu cầu bao gồm hỗ trợ chất lượng dịch vụ cần thiết dịch vụ, đặc điểm dịch vụ mơ tả xuất 2.3.1 Truyền tải liệu Thường quan điểm người dùng cuối quan tâm loại kiện dịch vụ khác Tuy nhiên, có trường hợp định quan điểm người dùng cuối có liên quan Một số tải liệu, mà sử dụng trực tiếp người sử dụng cuối, ch ng hạn tập tin MP3 Trong trường hợp vậy, mong muốn thời gian tải biết trước 11 2.3.2 Chuyển giao liệu tương tác 2.3.3 Tin nhắn 2.3.4 Luồng (Streaming) 2.3.5 Truyền thông hội nghị 2.3.6 Yêu cầu chất lượng dịch vụ UMTS định mức QoS dự kiến nhằm cung cấp mức chất lượng phục vụ cần thiết cho khách hàng sử dụng dịch vụ di động Các mức QoS phụ thuộc vào mức di động khách hàng loại môi trường Ảnh hưởng mức độ di động đến tốc độ truyền dẫn theo tiêu chuẩn IMT-2000 trình bày Bảng 2.1 Trong hệ thống UMTS, tốc độ di chuyển tối đa theo thiết kế 500 km/h cho dịch vụ mặt đất 1000 km/h cho dịch vụ qua vệ tinh Các nhóm tốc độ truyền tin phụ thuộc vào mơi trường kích thước tế bào Kết nối vệ tinh môi trường nông thơn có tốc độ tối đa 144 kbps đầu cuối di động tốc độ (tức thời) cao 2Mbps Tốc độ tối đa GERAN 384 kbps 2.4 Khái quát chung 3GPP Bearers 2.5 Tổng quan 3GPP kiến trúc chất lƣợng dịch vụ 2.5.1 Các yếu tố QoS dịch vụ Các dịch vụ UMTS gắn liền với yếu tố QoS sau: - Đưa tập hợp hữa hạn định nghĩa đặc điểm tiêu QoS điều khiển Các tiêu phải đơn giản thơng tin liên quan tốt - Đưa mối quan hệ ứng dụng dịch vụ UMTS Mối quan hệ phải tính đến đặc điểm khơng đối xứng Uplink Downlink - Tương thích với hệ thống QoS phân thành nhiều cấp QoS khác - Hỗ trợ QoS cho kết nối dựa phiên cho phép hỗ trợ nhiều luồng QoS kết nối đến địa - Quản lý QoS để sử dụng tài nguyên cách có hiệu 12 - Thay đổi tiêu QoS phiên thiết lập hoạt động Chất lượng End-to-End QoS cung cấp tới người sử dụng xác định dựa thoả thuận mức dịch vụ (SLA) miền, phần tử mạng nhà cung cấp dịch vụ Cấu trúc tiêu chuẩn End-to-End QoS thể Hình 2.3 Dịch vụ kênh mang xác định chế hỗ trợ QoS (nghĩa signaling, mạng truyền tải phía người sử dụng quản lý QoS) Cơ việc cung cấp yêu cầu QoS UMTS lựa chọn kênh mang với đặc điểm thích hợp Một số kênh mang sử dụng cho gọi nào, số kênh mang khác phục vụ cho dịch vụ đơn lẻ theo chặng kiến trúc UMTS Mỗi dịch vụ kênh mang tuỳ thuộc vào dịch vụ cung cấp dịch vụ kênh mang lớp thấp Để quản lý QoS miền, nhà cung cấp dịch vụ phải tính đến yêu tố sau: - Băng tần khả dụng lớp QoS chúng chuyển đổi miền - Các yêu cầu sách điều chỉnh lưu lượng - Cơ chế bảo an - Báo cáo tình hình sử dụng dịch vụ, thơng tin tính cước, thơng tin tài liên quan đến hợp đồng Tiêu chuẩn đưa nhìn tổng quan chức cần thiết để thiết lập, sửa đổi trì kênh UMTS với mức QoS cụ thể Các chức chia thành phía điều khiển phía đối tượng sử dụng Tiêu chuẩn đưa ví dụ phương thức tương tác khối để yêu cầu cam kết tài nguyên QoS tương ứng với giao thức cụ thể ch ng hạn RSVP Tuy nhiên tiêu chuẩn không đưa thuật toán cần thiết để thực thi chức 13 Hình 2.3 Kiến trúc QoS[13] Các dịch vụ UMTS Bearer hỗ trợ dịch vụ Bearer lớp thấp hơn, bao gồm kênh mang dịch vụ, dịch vụ Bearer Iu dịch vụ đường trục Trong trường hợp sau thông số điền vào mạng Trong kế hoạch 3GPP , mạng di động hạ xuống mức chất lượng dịch vụ theo yêu cầu MT, khơng nâng cấp Thủ tục quy định sửa đổi thành kênh mang không ghi tên, phát hành kênh mang Sửa đổi kênh mang cần thiết, ví dụ, dịch vụ luồng ánh xạ vào kênh mang hữu 2.5.2 Chức quản lý QoS mặt điều khiển Như thể Error! Reference source not found 4, chức quản lý QoS mặt điều khiển bao gồm nhiều chức thực nhiệm vụ: quản lý, dịch điều khiển yêu cầu đối tượng sử dụng tài nguyên mạng 2.5.3 Chức quản lý QoS phía đối tượng sử dụng Chức quản lý QoS phía đối tượng sử dụng có nhiệm vụ báo hiệu QoS giám sát luồng lưu lượng phía đối tượng sử dụng Một chức đảm bảo lưu lượng truyền mạng với giới hạn tham số QoS thoả thuận mạng UMTS 2.5.4 Các lớp QoS UMTS định nghĩa lớp dịch vụ QoS: hội thoại, luồng, tương tác 14 2.6 Quản lý chất lƣợng dịch vụ UMTS Chất lượng đặc tính gọi có phạm vi từ đầu cuối đến đầu cuối Do vậy, thành phần mạng có ảnh hưởng đến chất lượng Các thành phần cần xem xét kết nối vô tuyến từ thiết bị người dùng đến trạm gốc tế bào di động, mạng vô tuyến mặt đất kết nối tế bào di động phận điều khiển, gateway đến mạng lõi, mạng lõi, mạng ngoại vi phía đầu xa (cố định di động) Ngồi ra, chất lượng bị ảnh hưởng khả toàn mạng việc truyền yêu cầu gọi mặt ph ng điều khiển hỗ trợ yêu cầu chất lượng suốt gọi mặt ph ng người dùng 2.6.1 Cơ chế QoS kênh mang vơ tuyến Hình 2.6 thể lưu đồ chế QoS kênh mang vô tuyến lớp RRC, MAC, PHY RRC đóng vai trị định việc quản lý QoS, quản lý báo hiệu máy di động UTRAN Ngoài RRC cịn điều khiển lớp MAC PHY.[13] 2.6.2 Xử lý ưu tiên Chức xử lý ưu tiên nằm MAC-c/sh Lưu lượng có mức ưu tiên cao phục vụ Giá trị ưu tiên tương ứng với việc lựa chọn định dạng kênh truyền tải Giá trị ưu tiên cao tương ứng với định dạng kênh truyền tải có tốc độ liệu cao giá trị ưu tiên thấp tương ứng với định dạng kênh truyền tải có tốc độ liệu thấp Tổng kết chƣơng Chương đưa khái niệm chất lượng dịch vụ việc phân loại dịch vụ người dùng cuối nêu trong chương đồng thời yêu cầu đặc điểm cho dịch vụ phân tích chi tiết Kiến trúc QoS 3GPP tảng linh hoạt toàn diện để cung cấp dịch vụ tương lai Từ quan điểm q trình quản lý dịch vụ, có số vấn đề mà kiến trúc chuẩn không hỗ trợ kiến trúc cấu hình dịch vụ tiêu chuẩn 3GPP thảo luận Dựa sở yêu cầu dịch vụ, kiến trúc mạng 3G, số tiêu đặt đưa giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ chương 15 CHƢƠNG III GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO QoS CHO MẠNG DI ĐỘNG 3G Chương III vận dụng nội dung trình bày chương I chương II, kết hợp với kiến thức học trình tìm hiểu kinh nghiệm thực tế đơn vị Chương III tập trung phân tích ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ mạng 3G đưa giải pháp để đảm bảo nâng cao chất lượng dịch vụ Thơng qua số ví dụ giải pháp khắc phục ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ mạng 3G để minh họa cho giải pháp trình bày 3.1 KPI phƣơng pháp phân lớp Chỉ thị hiệu KPI tập độ đo bé để theo sát tiến triển hệ thống tiến tới mục tiêu hiệu Các KPI nhà vận hành sử dụng để theo dõi trạng thái chất lượng dịch vụ mạng cách tồn diện, có đáp ứng tốt yêu cầu thoả thuận với khách hàng hay khơng Có ba loại KPIs khác liệt kê đây: - RF KPIs - KPIs Dịch vụ - KPIs hoạt động Trong vòng sau tối ưu chất lượng mạng, vận hành thương mại giải pháp mạng, số lượng mẫu quan trọng để xác minh hiệu mục tiêu đáp ứng, số lượng mẫu để đáp ứng mức độ tin cậy ước lượng từ phương trình 3.1.[5] Ở đây: - n số mẫu, ước tính với: - Zα / phân bổ chuẩn, thông thường 1,96 với mức độ tin cậy 95% 2,576 với mức độ tin cậy 99% - p xác suất thành cơng trung bình - e sai số chấp nhận phép đo 16 Tại Việt Nam qua thống kê, tìm hiểu v c ă n c ứ v o Thông tin Truyền thông thực đo kiểm, việc đánh giá tiêu chất lượng dịch vụ 3G Việt Nam chủ yếu dựa vào tiêu chí sau: 1.Vùng phủ sóng Dịch vụ thoại - Tỷ lệ gọi thiết lập thành công - Tỷ lệ gọi bị rơi - Chất lượng thoại Dịch vụ thoại thấy hình - Tỷ lệ gọi thiết lập thành công - Tỷ lệ gọi bị rơi - Chất lượng thoại - Chất lượng video Dịch vụ nhắn tin ngắn Dịch vụ tải liệu: Tốc độ tải liệu trung bình, độ xác ghi cước Sau phân tích đưa giải pháp cụ thể để đảm bảo chất lượng dịch vụ 3.2 Giải pháp đảm bảo QoS cho dịch vụ thoại 3.2.1 Mã đa tốc độ thích ứng (AMR) Mã đa tốc độ thích ứng AMR (Adaptive Multirate) codec thoại cho số dịch vụ, bao gồm điện thoại giọng nói, Video Telephony (VT), dịch vụ nhắn tin đa phương tiện (MMS) AMR hoạt động tám chế độ khác nhau, hỗ trợ tốc độ bit thể Bảng 3.2 Lựa chọn phương thức AMR liên quan đến thỏa hiệp chất lượng âm dung lượng mạng Muốn dung lượng hệ thống cao đạt cách giảm tốc độ liệu người dùng Tương tự vậy, có có đủ dung lượng mạng lưới, người dùng sử dụng phương thức AMR tốc độ liệu cao với chất lượng tương đối tốt hơn, cung cấp quản lý tài nguyên linh hoạt 17 3.2.2 Dịch vụ AMR Sự kiện gọi lỗi dịch vụ thoại phân thành hai loại: gọi truy cập lỗi gọi rớt, lỗi gọi truy cập xảy gọi thiết lập thành công Một gọi rớt ngắt kết nối bất thường thiết lập gọi So với dịch vụ khác VT, tải trọng AMR bao gồm ba lưu đồ riêng biệt, số ánh xạ tới kênh Dedicated Traffic Channel (DTCH), thể hình 3.1 Hình 3.1 Ánh xạ AMR kênh logic vào kênh vận chuyển 3.2.3 Phân tích khắc phục cố lỗi AMR Trong trình nâng cao dịch vụ thoại, điều quan trọng phân tích độ đo chất lượng giải vấn đề quan sát thời gian thử nghiệm để xác định tác động cải thiện độ đo chất lượng Phương pháp dựa việc phân tích UE đăng nhập nhật ký mạng khơng phải có sẵn ghi UE Q trình bắt đầu mơ tả q trình tối ưu hóa cho việc truy cập trì gọi Sau đó, xem xét số lỗi phổ biến cho trường hợp 3.2.3.1 Q trình phân tích AMR 3.2.3.2 Phân tích phân phối gọi AMR: System Access 3.2.3.3 Phân tích phân phối gọi AMR: kết nối RRC 3.2.3.4 Phân tích phân phối gọi AMR: Dàn xếp mạng lõi 3.2.3.5 Phân tích phân phối gọi AMR: cài đặt Radio Bearer 3.2.3.6 Phân tích chất lượng trì gọi AMR 3.2.3.7 Hiệu RF xấu(Downlink, Uplink, hai) 3.2.3.8 Mất liên lạc với trạm kề cận 18 3.2.4.9 Thiết lập mạng khơng xác thiết lập lại RLC Đạt Max 3.2.3.10 Lỗi thiết bị phần cứng 3.2.4.11 Mất đồng (Downlink, Uplink, hai) 3.2.4 Thông số đảm bảo chất lượng gọi Qua phân tích ta thấy để đảm bảo chất lượng dịch vụ thoại AMR, quan trọng phải nhấn mạnh tham số hệ thống tối ưu nên thực sau hoàn thành tất tối ưu cấu hình RF Qua việc thu thập số liệu phân tích sàng lọc số cell có TCH Drop CDR cao, nguyên nhân cách khắc phục sau: + Một số Cell có vùng phủ chƣa hợp lý Vùng phủ mạng dẫn đến tỷ lệ thành công thiết lập gọi thấp, tỷ lệ rớt gọi cao, tỷ lệ thành cơng chuyển giao thấp Phân tích vùng phủ tập trung vào phân bố tín hiệu bao gồm phân tích vùng phủ đường lên vùng phủ đường xuống Statistics for UMTS - Best RSCP-CS_Voice, Outdoor, Carrier10 [Simulator] Statistics summary Generated on: 2012-8-22 15:33:35 The polygons used to restrict analysis area - Ha Nam Total displayed area(km²): 865.538 Covered area(km²): 789.495 Covered area(%): 90.370% Hình 3.8: Vùng phủ sóng 3G Vinaphone Hà Nam 19 Statistics for GSM - RSS-GSM-UMTS Default, Outdoor, VNP-GSM900 [Simulator] Statistics summary Generated on: 2012-8 22 15:23:38 The polygons used to restrict analysis area - Ha Nam Total displayed area(km²): 868.700 Covered area(km²): 865.660 Covered area(%): 99.650% Hình 3.9: Vùng phủ sóng 2G Vinaphone Hà Nam + Rớt gọi bán kính phục vụ cell lớn Bán kính vùng phủ cell 3G lớn tham số lựa chọn lại cell không hợp lý dẫn đến CDR tăng cao  Phân tích  Khắc phục + Rớt gọi vấn đề chuyển giao thông tin Cell láng giềng 20 Hình3.10 CPICH RSCP khu vực nội thị + Rớt gọi tham số hệ thống 2G, 3G  Phân tích Do nhà mạng sử dụng lại 100% hạ tầng trạm BTS 2G có sẵn để triển khai trạm gốc NodeB 3G vùng chuyển giao 2G 3G việc thiết lập tham số hệ thống 2G 3G không hợp lý dẫn đến lỗi lựa chọn lại cell từ mạng 2G tới 3G ngược lại  Khắc phục Điều chỉnh tham số Cell Reselection hệ thống 2G 3G (như bảng 3.6, 3.7, 3.8 tham khảo phụ lục 3) sau để đảm bảo tăng chất lượng gọi vùng chuyển giao 2G 3G Như gọi diễn khu vực chuyển giao khơng gây rớt gọi + Rớt gọi nghẽn 3.3 Giải pháp đảm bảo QoS cho dịch vụ Video- Telephone 3.3.1 Khái niệm Video -Telephone Dịch vụ thoại thấy hình dịch vụ có tiện ích cao, đáp ứng nhu cầu nhiều đối tượng, người nghe người gọi nghe nhìn thấy hình ảnh 21 trình đàm thoại Vấn đề đo đạc đánh giá chất lượng dịch vụ thoại thấy hình(VT) thể qua tiêu chí đây:  Tỉ lệ gọi không thành công  Thời gian thiết lập gọi  Chất lƣợng âm  Chất lƣợng hình ảnh 3.3.2 Giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ VT - Đảm bảo nâng cao chất lượng gọi VT phải đảm bảo tiêu chí giống gọi thoại (vùng phủ, chuyển giao, ) - Đảm bảo trễ chiều trung bình từ đầu cuối đến đầu cuối: Đây khoảng thời gian trễ kể từ đưa tín hiệu vào máy di động MS (MO, MT) (mic/camera) đến có tín hiệu máy di động MS (MO,MT) (loa/màn hình) - Đảm bảo đồng âm thanh/ hình ảnh (Audio/Video Synchronization): Đây tỷ lệ số lần mà khác thời gian tín hiệu âm hình ảnh vượt q ngưỡng cho phép trước Giải pháp đảm bảo QoS cho dịch vụ liệu 3.4.1 Quy trình QoS Hình 3.13 Kết đo kiểm dịch vụ PS 22 3.4.2 Giải pháp đảm bảo QoS + Cấu hình lại kênh hoạch định tài nguyên +Đảm bảo độ sẵn sàng dịch vụ + Đảm bảo tỉ lệ lỗi truy nhập + Đảm bảo thời gian truy nhập + Đảm bảo tỉ lệ rớt phiên + Đảm bảo điều kiện vùng phủ, chuyển giao nâng cao chất lƣợng mạng lõi Kết luận chƣơng Chương đưa vài giải pháp để đảm bảo nâng cao chất lượng dịch vụ 3G, đồng thời minh họa vài ví dụ cụ thể cách sử lý vài lỗi làm giảm chất lượng dịch vụ 3G Thơng qua kết hợp với sở phân tích điều chỉnh để đảm bảo tiêu chí chất lượng dịch vụ, cụ thể giải pháp là: - Đảm bảo tính đồng thiết bị tồn mạng lưới - Nâng cao chất lượng vùng phủ - Nâng cao lực chuyển giao 3G 2G - Nâng cao lực chuyển giao hệ thống - Giảm tốc độ bit sử dụng cho dịch vụ thời gian thực, ví dụ mã hóa thoại AMR - Đảm bảo chất lượng cung cấp cách liên tục thực biện pháp tối ưu(tối ưu RF, tối ưu Cell, tối ưu vùng phủ sóng, tối ưu mạng lõi ) nhằm đảm bảo tính kế thừa dịch vụ 23 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Luận văn thực nhằm mục đích nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng 3G UMTS Luận văn trình bày tổng quan mạng 3G UMTS bao gồm: cấu trúc mạng, dịch vụ mạng 3G đặc trưng dịch vụ Luận văn trình bày kiến trúc QoS mạng UMTS với thuộc tính chế kiểm soát chất lượng dịch vụ Nội dung luận văn tập trung vào việc phân tích số dịch vụ đặc trưng mạng 3G để xác định ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ đồng thời đưa giải pháp để khắc phục làm thay đổi ảnh hưởng thơng qua vài ví dụ cách sử lý thực tế mạng để minh họa cho phần trình bày Do vấn đề chất lượng dịch vụ đánh giá chất lượng dịch vụ ln vấn đề đóng vai trò quan trọng tất loại hình dịch vụ mạng di động 3G Mỗi loại hình dịch vụ quan tâm đến QoS khía cạnh khác Việc đánh giá QoS đánh giá tham số đặc trưng cho dịch vụ với tiêu chí cụ thể Việc tích hợp nhiều ứng dụng khác với yêu cầu QoS khác địi hỏi phải có giải pháp đảm bảo QoS cho dịch vụ Do luận văn đưa số đề xuất giải pháp để đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng 3G Hƣớng phát triển đề tài Đề tài đề cập tới vấn đề chất lượng dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối Hướng nghiên cứu đề tài tập trung phân tích giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối dựa sỏ đảm bảo thuật toán di truyền  ... chất lượng dịch vụ mạng 3G? ?? tác giả tập trung vào vấn đề nghiên cứu, phân tích, đề xuất giải pháp nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ cho mạng 3G, sâu vào giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ Luận văn... hưởng đến chất lượng dịch vụ mạng 3G đưa giải pháp để đảm bảo nâng cao chất lượng dịch vụ Thông qua số ví dụ giải pháp khắc phục ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ mạng 3G để minh họa cho giải pháp. .. đến dịch vụ, chất lượng mạng, phân bố lưu lượng, …vì mạng di động 3G cần nghiên cứu kỹ lưỡng để tăng chất lượng dịch vụ, mở rộng kinh doanh, phục vụ tốt khách hàng Ngoài bổ sung, mở rộng mạng