3.3.3.1. Cơ chế QoS đối với kênh mang vô tuyến
Hình 3.10 thể hiện lƣu đồ cơ chế QoS đối với kênh mang vô tuyến tại các lớp RRC, MAC, và PHY. RRC đóng vai trò quyết định trong việc quản lý QoS, nó quản lý báo hiệu giữa máy di động và UTRAN. Ngoài ra RRC còn có thể điều khiển lớp MAC và PHY.
Qos Negotiation
Radio Bearer Setup Reconfiguration
Transport Channel
Hình 3.10 - Cơ chế QoS trong kênh mang vô tuyến
Trƣớc hết một ứng dụng thực hiện thoả thuận QoS với mạng lõi UMTS trong các lớp cao hơn. Đặc tính lƣu lƣợng của các lớp trên đƣợc ánh xạ vào đặc tính dịch vụ kênh mang vô tuyến. RRC của máy di động và UTRAN thực hiện các thủ tục thiết lập và cấu hình lại kênh mang vô tuyến. Trong quá trình diễn ra các thủ tục này RRC của UTRAN sẽ tham khảo khối điều khiển UTRAN để kiểm tra xem có đủ tài nguyên không và đảm bảo kết nối mới không ảnh hƣởng đến các dịch vụ đang tồn tại. Trong trƣờng hợp ứng dụng đƣợc chấp nhận, RRC cấp phát băng thông dựa trên việc ấn định mã kênh sử dụng tại lớp vật lý và định dạng truyền tải tại lớp MAC. Ngoài ra MAC cũng có cơ chế xử lý ƣu tiên.
Trong phần tiếp theo mô tả cơ chế QoS của kênh vô tuyến bao gồm: cấp phát băng tần và xử lý ƣu tiên.
Upper Layer RRC RLC MAC Priority handling Transport format selection PHY Physical Channel RRC RLC MAC Priority handling Transport format selection PHY Physical Channel Admission Control
SVTH: Nguyễn Văn Chiến-Lớp D10VT1 Page 48
a. Cấp phát băng tần
Sau khi một ứng dụng mới thực hiện thoả thuận QoS, RRC sẽ thiết lập dịch vụ kênh mang vô tuyến trong đó định nghĩa kênh truyền tải và kênh vật lý. Kênh truyền tải đƣợc MAC điều khiển còn kênh vật lý do PHY điều khiển.
Các tham số mô tả kênh truyền tải có chứa định dạng kênh truyền tải bao gồm: kích thƣớc khung truyền tải (transport block size), kích thƣớc khung truyền tải đƣợc thiết lập (transport block set size). và khoảng thời gian truyền tải. Các tham số này sẽ định nghĩa băng tần đƣợc cấp phát.
Băng tần cấp phát có thể thay đổi bằng cách thay đổi hệ số trải phổ (spread factor (SF). Mã trải phổ càng nhỏ thì băng tần (hay tốc độ) càng lớn.
UE UTRAN
DCCH : Measurement Report
DCCH:Physical Channel Reconfiguration
DCCH:Physical Channel Reconfiguration Complete
Hình 3.11 - Tăng băng thông đƣờng lên bằng việc cấu hình lại kênh vật lý
Kích thƣớc hàng đợi (uplink và downlink) của lớp truyền tải đƣợc sử dụng để xác định nhu cầu băng tần động của ứng dụng. Khi hàng đợi vƣợt quá một giá trị ngƣỡng thì RRC sẽ thực hiện cấu hình lại kênh mang vô tuyến bằng cách điều chỉnh cấu hình kênh vật lý(điều chỉnh mã kênh) và cấu hình kênh truyền tải ( chỉnh định dạng và mã kênh).
RRC RRC
DCH,DCH substate
Change to lower spread factor
SVTH: Nguyễn Văn Chiến-Lớp D10VT1 Page 49
UE UTRAN
DCCH : Measurement Report
DCCH: Transport Channel Reconfiguration Complete
DCCH: Transport Channel Reconfiguration Complete
Hình 3.12 - Tăng băng thông đƣờng xuống bằng việc cấu hình lại kênh chuyển
UE UE
DCCH: Physical Channel Reconfiguration
DCCH: Physical Channel Reconfiguration Complete
Hình 3.13 -Tăng băng thông đƣờng xuống bằng cấu hình lại kênh vật lý
DCH. DCH
Change to lower spread factor
RRC RRC
RRC RRC
DCH,DCH substate
Change UL channelization code, Transport format
SVTH: Nguyễn Văn Chiến-Lớp D10VT1 Page 50
b. Xử lý ƣu tiên
Chức năng xử lý ƣu tiên nằm trong MAC-c/sh. Lƣu lƣợng có mức ƣu tiên cao nhất sẽ đƣợc phục vụ đầu tiên. Giá trị ƣu tiên sẽ tƣơng ứng với việc lựa chọn định dạng kênh truyền tải. Giá trị ƣu tiên cao sẽ tƣơng ứng với định dạng kênh truyền tải có tốc độ dữ liệu cao còn giá trị ƣu tiên thấp sẽ tƣơng ứng với định dạng kênh truyền tải có tốc độ dữ liệu thấp.
3.3.3.2. Cơ chế QoS trong mạng lõi chuyển mạch gói a. Quản lý phiên
Chức năng quản lý phiên cho phép điều khiển linh động các phiên đƣợc ánh xạ vào các hồ sơ QoS khác nhau. Các phần tử chính thực hiện vấn đề này là SGSN , HLR, GGSN.
b. Quản lý lƣu lƣợng trong SGSN
Quản lý lƣu lƣợng trong SGSN thực hiện các cơ chế sau :
Lập lịch cho luồng: nó quản lý việc chuyển mạch luồng trong các hệ thống đầu cuối và mạng (gói hoặc/và tế bào) trong một phƣơng pháp tích hợp.
Quản lý hàng đợi: Do các hàng đợi có kích thƣớc hữu hạn nên chúng có thể bị tràn khi ta chèn đầy lƣu lƣợng quá mức. Khi hàng đợi đầy, các gói tin đến sẽ không đƣợc xếp vào hàng đợi mà sẽ bị bỏ đi (thậm chí đó là các gói đó có độ ƣu tiên cao).
Phân loại: Để cung cấp sự ƣu tiên cho một số luồng nhất định, thì luồng phải đƣợc nhận dạng và nếu cần còn phải đánh dấu. Hai nhiệm vụ này lại thƣờng liên quan đến việc phân loại luồng. Khi gói đƣợc nhận dạng nhƣng không đƣợc đánh dấu, thì phân loại đƣợc gọi là trên cơ sở từng chặng.
Lập lịch: Lập lịch đặc trƣng về điều khiển thời gian của việc lƣu thoát gói khỏi mỗi hàng đợi.
SGSN thực hiện chức năng của router biên cho đƣờng lên nên thực hiện chức năng ánh xạ UMTS Qos sang DSCP, phân loại và giám sát định hình lƣu lƣợng.
c. Quản lý lƣu lƣợng trong GGSN
Quản lý lƣu lƣợng trong GGSN thực hiện các cơ chế sau :
Lập lịch cho luồng: nó quản lý việc chuyển mạch luồng trong các hệ thống đầu cuối và mạng (gói hoặc/và tế bào) trong một phƣơng pháp tích hợp.
Xếp hàng: Do bản chất cụm của lƣu lƣợng audio/video/data, thỉnh thoảng lƣu lƣợng vƣợt quá tốc độ của đƣờng truyền (hay băng thông). Một cách để các phần tử mạng giải quyết vấn đề tràn lƣu lƣợng là sử dụng thuật toán hàng đợi để sắp xếp lƣu lƣợng và sau đó xác định một số phƣơng pháp để ƣu tiên ở đầu ra hàng đợi.
SVTH: Nguyễn Văn Chiến-Lớp D10VT1 Page 51
Xử lý ƣu tiên : Lƣu lƣợng có mức ƣu tiên cao nhất sẽ đƣợc phục vụ đầu tiên. Giá trị ƣu tiên sẽ tƣơng ứng với việc lựa chọn định dạng kênh truyền tải
GGSN thực hiện chức năng của router biên đƣờng xuống nên nó thực hiện chức năng đo lƣờng và điều hòa lƣu lƣợng.