DI ĐỘNG 3G/UMTS
c. Các phương pháp xử lý gói trong DiffServ
3.2.2 Chất lượng dịch vụ QoS trong mạng lõi 3G/UMTS trên nền MPLS
Trong một số năm gần đây, công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS được coi là công nghệ hàng đầu cho mạng lõi 3G/UMTS. Sự phát triển công nghệ chuyển mạch MPLS là kết quả của các mô hình ứng dụng công nghệ IP trên nền ATM và FR. Chất lượng dịch vụ mạng QoS chính là yêu cầu thúc đẩy MPLS. So sánh với các yêu cầu khác, như quản lí lưu lượng và hỗ trợ VPN thì QoS không phải là lí do quan trọng nhất để triển khai MPLS. Hầu hết các công việc được thực hiện trong MPLS QoS tập trung vào việc hỗ trợ các dặc tính IP QoS trong mạng. Nói cách khác, mục tiêu là thiết lập điểm tương đồng của các đặc tính QoS giữa IP và MPLS chứ không phải là làm cho MPLS QoS tốt hơn IP QoS.
3.2.2.1 Mô hình DiffServ và MPLS
phân loại các luồng lưu lượng theo các tiêu chí như độ trễ, băng tần. Đầu tiên tại biên của mạng, luồng lưu lượng của người dùng được nhận dạng (băng việc phân tích một số trường trong mào đầu của gói) và chuyển các luồng lưu lượng đó trong các LSP riêng với thuộc tính COS hay QoS của nó. MPLS có thể hỗ trợ các dịch vụ không định trước qua LSP bằng việc sử dụng một trong các kỹ thuật sau:
Bộ chỉ định COS có thể được truyền trong nhãn gắn liền với từng gói. Bên cạnh việc chuyển mạch nhãn tại từng nút LSR, mỗi gói có thể được chuyển sang kênh ra dựa vào thuộc tính COS. Mào đầu đệm (Shim header) của MPLS có chứa trường COS.
Trong trường hợp nhãn không chứa chỉ thị COS hiện tại thì giá trị COS có thể liên quan ngầm định với một LSP cụ thể. Điều đó đòi hỏi LDP hay RSVP gán giá trị COS không danh định cho LSP để các gói được xử lý tương xứng.
Chất lượng dịch vụ QoS có thể được cung cấp bởi một LSP được thiết lập trên cơ sở báo hiệu ATM (trong trường hợp MPLS là mạng ATM-LSR).
Khi một bộ định tuyến MPLS gửi đi một gói tin đến chặng kế tiếp của nó, nó gửi một nhãn đi kèm. Các LSR tuần tự trong mạng đó không cần phân tích mào đầu của gói tin, nó chỉ đọc nhãn MPLS được đánh chỉ số trong bảng đường dẫn định tuyến duy trì tại mỗi LSR. Khi các gói tin được đánh dấu bởi các mã điểm DiffServ đến một mạng MPLS, cần phải có một cách thức chuyển giao thông tin cung cấp bởi các mã điểm vào nhãn MPLS. Việc này cần thực hiện nếu MPLS có khả năng thực hiện các quyết định đáp ứng các yêu cầu dịch vụ khác biệt nhờ đó các gói tin được đánh dấu với MPLS trong mạng, các tiêu đề IP không được kiểm tra khi các gói tin được gán nhãn MPLS. Do vậy các gói tin không thể phân biệt dựa trên các DSCP của chúng do DSCP là một phần của tiêu đề IP. Có hai phương pháp đặt thông tin DSCP vào tiêu đề IP.
Phương pháp thứ nhất sử dụng 3 bit trường EXP của tiêu đề MPLS. Theo cách đó, có tối đa 8 lớp BA và một giá trị EXP được ánh xạ đến một mô tả PHB hoàn chỉnh: trình tự huỷ và xếp hàng.
Phương pháp thứ hai, nếu có hơn 8 lớp dịch vụ, RFC 2309 đề xuất một kiểu LSP khác. Do đó, DSCP được ánh xạ vào một cặp <Label, EXP>. Nhãn này trao đổi thông tin riêng về hàng đợi và lập lịch L-LSP. ở trên đoạn giữa của LSP, sự phân loại BA được dựa trên EXP hay các trường nhãn của tiêu đề MPLS chứ không phải DSCP được lưu trong tiêu đề IP. Do đó, hành vi cho mỗi chặng của gói tin cũng là duy nhất.
MPLS kết hợp với Diffserv trong mạng lõi đem lại lợi ích cho cả các thành phần của MPLS và Diffserv. MPLS cung cấp các dịch vụ phân biệt Diffserv với đặc tính khôi phục và bảo vệ đường dẫn, trong khi Diffserv hoạt động như một kiến trúc phân lớp dịch vụ cho MPLS. MPLS với Diffserv có thể đưa ra các thiết kế mạng mềm dẻo để cung cấp các xử lý khác nhau cho các lớp dịch vụ CoS trong đường dẫn lưu lượng. Kiểu ghép hai mức được sắp xếp nhờ vào giao thức RSVP, RSVP thiết lập và duy trì một số lượng đường dẫn LSP MPLS và trên các đường dẫn đó được phân lớp dịch vụ theo kiến trúc Diffserv. Để đảm bảo các chức năng của Diffserv qua mạng MPLS, Các điểm mã dịch vụ DSCP được chuyển tới các LSR nhằm chỉ ra các xử lý tương thích với QoS yêu cầu.
3.2.2.2 Mô hình IntServ và MPLS
MPLS tái sử dụng các giao thức của IP, RSVP cũng là một trong các giao thức được tái sử dụng và được cải thiện. RSVP nguyên thuỷ [RFC 2205] được thiết kết cho các ứng dụng thời gian thực qua mạng Internet. Đã có rất nhiều các ứng dụng hở rộng của RSVP để hỗ trợ thêm các đặc tính như tính bảo mật và khả năng mềm dẻo; hỗ trợ các giao diện tới các thiết bị trong miền Diffserv; hỗ
trợ kỹ thuật lưu lượng trong các ứng dụng mới như MPLS và GMPLS (RSVP- TE).
Hình 3.11: Thực hiện phân bổ nhãn qua RSVP-TE
Các đặc tính của RSVP-TE [RFC 3209] là sự hở rộng phần lõi của RSVP để thiết lập các tuyến đường hiện dựa trên định tuyến ràng buộc các LSP trong mạng MPLS sử dụng RSVP làm giao thức báo hiệu. Dự trữ tài nguyên là một thành phần rất quan trọng của xử lý lưu lượng. Đây là một trong số các lý do để nhóm làm việc MPLS chọn RSVP hơn là việc xây dựng mới hoàn toàn một giao thức báo hiệu khác để hỗ trợ các yêu cầu xử lý lưu lượng. RSVP hở rộng thành giao thức báo hiệu để hỗ trợ việc tạo LSPs có thể được định tuyến tự động tránh khỏi lỗi mạng và tắc nghẽn. RSVP đơn giản hoá việc vận hành mạng bằng quá trình xử lý lưu lượng một cách tự động. Hình 3.11 Thực hiện phân bổ nhãn qua RSVP-TE. RSVP-TE sử dụng các bộ định tuyến chuyển mạch để thiết lập, duy trì các đường ống LSP và để phục vụ tài nguyên cho các LSP đó.RSVP-TE yêu cầu thiết bị có khả năng mang một đối tượng “mờ” (opaque object), nghĩa là các đối tượng này không bị xử lý bởi các thiết bị khác khi truyền trong mạng. RSVP mang các đối tượng trong các bản tin của nó như là các đoạn mờ của thông tin (hình 3.12). Những đoạn mờ này được mang tới các module điều khiển thích hợp
khích sự phát triển của các đối tượng RSVP mới. Các đối tượng này có thể được dùng để tạo ra và duy trì các trạng thái được phân phối cho các thông tin khác ngoài vấn đề dự trữ tài nguyên đơn thuần.Tập hợp các hở rộng có thể nhanh chóng và dễ dàng được phát triển qua việc cải thiện RSVP nhằm hỗ trợ các yêu cầu xử lý lưu lượng mang tính tức thời trong vấn đề định tuyến chính xác và giảm độ phức tạp trong quá trình phân phối nhãn.
Hình 3.12: Cấu trúc bản tin RSVP-TE
Các khuyến nghị mới để hở rộng RSVP được yêu cầu tương thích hoàn toàn với RSVP truyền thống. RSVP-TE có thể dễ dàng phân biệt báo hiệu thiết lập đường LSP của MPLS với RSVP truyền thống bằng cách kiểm tra các đối tượng chứa trong các bản tin. Như vậy hệ thống báo hiệu hợp nhất mang mọi đối tượng cần thiết để thiết lập LSP một cách mềm dẻo.
Các đặc điểm cơ bản của RSVP-TE hỗ trợ trong MPLS được tóm tắt sau:
Các kiểu LSP được cung cấp
Giao thức RSVP cung cấp các đường dẫn chuyển mạch định tuyến hiện ER- LSP theo cả hai kiểu chặt và lỏng, chức năng này lợi dụng chính hai kiểu định
tuyến trong MPLS (định tuyến hiện và định tuyến từng bước). Đối với phương pháp lỏng trong các đường dẫn ER-LSP, phương pháp định tuyến từng bước được sử dụng để xác định nơi bản tin gửi đến. Vì thế RSVP cũng cung cấp định tuyến từng bước dựa trên yêu cầu đường xuống.
Các tham số QoS
Ban đầu RSVP được thiết kế để cung cấp các dịch vụ tích hợp, nó không có khả năng phân biệt dịch vụ trong các mạng mang. Vì thế RSVP không có khả năng báo hiệu các dịch vụ phân biệt. Để tương thích với các dịch vụ phân biệt RSVP truyền và điều khiển khéo léo các tham số điều khiển QoS như là dữ liệu "mờ", gửi các dữ liệu này tới module điều khiển lưu lượng thích hợp để thực hiện dự trữ tài nguyên cho các lớp dịch vụ phân biệt.
Kiến trúc báo hiệu trong mạng
RSVP-TE được thiết kế dựa trên cây multicast IP, thực hiện thống nhất dự trữ tài nguyên hướng tới thiết bị gửi. Trong phạm vi MPLS, chỉ có kết nối đơn phương được xem xét, nên nó bỏ đi một số kiểu dự trữ và kiến trúc gốc thiết bị gửi. Trong suốt thời gian báo hiệu, các yêu cầu các lớp dịch vụ và QoS thường được khởi tạo từ thiết bị nhận.Với các đường dẫn chuyển mạch định tuyến hiện ER - LSP, nhà quản lý mạng thường xuyên cấu hình và khởi tạo các yêu cầu và chính sách từ thiết bị gửi hơn là từ thiết bị nhận hoặc cả hai.
Chỉ thị lỗi
Do thiếu các cơ chế hỗ trợ vận chuyển tin cậy, RSVP không thể nhanh chóng thông tin cho điểm kết cuối rằng kết nối giữa chúng bị lỗi, RSVP có một bản tin ngắt đường nhưng nó lại không được gửi một cách tin cậy. Chính vì vậy, điểm cuối không thể bắt đầu tái định tuyến cho đến khi kết thúc khoảng thời gian xoá bỏ trạng thái mềm.
Kiểu dự trữ tài nguyên RSVP SE được sử dụng thiết lập đồng thời 2 đường cho một phiên để định tuyến thích nghi luân phiên xuyên qua mạng bằng cơ chế nối trước khi cắt. Trong kiểu này, một phiên có thể thiết lập một đường khác cho LSP, sử dụng một nhận dạng đường khác với đường ban đầu. Thiết bị gửi gửi một bản tin Path sử dụng đối tượng phiên ban đầu và LSP ID mới và đối tượng tuyến hiện để chỉ thị tuyến mới. Sau đó trên các liên kết mà không chiếm giữ chung, bản tin Path mới được đối xử như là thiết lập LSP mới thông thường. Trên các liên kết được duy trì, đối tượng phiên chia sẻ và kiểu SE cho phép LSP được thiết lập chia sẻ tài nguyên với LSP cũ. Mỗi lần thiết bị gửi nhận một bản tin Resv cho LSP mới, nó có thể truyền lưu lượng vào đó và huỷ bỏ LSP cũ. Đặc điểm này có thể được sử dụng trong việc tối ưu lại lưu lượng, không sử dụng cho công bằng tải. Khi sử dụng đặc tính này, chú ý rằng chỉ có một ER - LSPs mang lưu lượng và tất cả đường thứ hai khác đều trống rỗng.
Quyền giành trước đường
RSVP sử dụng các độ ưu tiên thiết lập và chiếm giữ đường dể xác định đường mới có thể chiếm trước đường đang tồn tại. Cơ chế vận chuyển của RSVP, trên IP có thể gây ra các vấn đề khác nữa đối với việc hỗ trợ đặc điểm này. Bởi vì quyền giành trước thường xuyên được yêu cầu khi mạng đang chạy trong khi thiếu tài nguyên, bản tin báo hiệu RSVP có thể bị mất trong trường hợp này.
Tối ưu lại đường
Khả năng tái định tuyến trong RSVP có thể được sử dụng để tối ưu đường.
Khôi phục lỗi
Các hở rộng của RSVP mang lại đặc điểm tái định tuyến để điều khiển khôi phục lỗi. Nhưng trong trường hợp này, nối trước khi cắt không được sử dụng.
RSVP đưa ra một lựa chọn tái định tuyến nhanh cục bộ để điều khiển tình huống lỗi. Tái định tuyến nhanh liên quan đến tính toán đường vòng trước tại mỗi nút dọc theo đường. Tiếp cận này đòi hỏi rất nhiều các giải pháp hở rộng tính toán. Số lượng lớn cả hai đường phải được tính trước, để đảm bảo rằng chúng không nối với nhau và được duy trì để sử dụng trong điều kiện lỗi.
Tách vòng lặp
Để điều khiển tách vòng lặp, đối tượng ghi thông tin tuyến được sử dụng, nó cũng có thể cung cấp thông tin tuyến của LSP xác định cho mục đích chẩn đoán tuyến.
Vấn đề khả năng gia tăng kế thừa
Để giải quyết vấn đề này, các hở rộng gần đây nhất cho phép kết hợp bản tin làm tươi để giảm bớt số lượng bản tin này, khi số lượng lớn LSP tồn tại. Để giảm quá trình nạp các bản tin làm tươi trong một nút, nhận dạng bản tin được đưa ra, mục đích để cho các nút nhận nhanh chóng nhận ra trạng thái thay đổi. Tuy nhiên sử dụng nhận dạng nút (ID node) cần phải quản lý chắc chắn số lượng ID và bản tin để tránh nhiều lỗi có thể. Các hở rộng mới nhất cấm hoàn toàn các bản tin làm tươi. LSR phải sử dụng giao thức mới để phát hiện mất các kế cận.
Hệ thống báo hiệu linh động
Thiết kế trạng thái mềm rất linh động, RSVP có thể linh động đối với các node khi xử lý các tình huống tắc nghẽn nhưng không nhanh chóng trong việc khôi phục LSP.
Giám sát độ thực thi của các cơ chế QoS. Các mô hình quản lý QoS nhằm mục đích giúp cho các nhà mạng thống kê, quản lý các tham số QoS từ đó đưa ra các thay đổi nhằm mục đích cải thiện QoS đó chính là vấn đề tối ưu hóa QoS.
3.3.1 Cấu trúc mạng lõi VINAPHONE
Ngày 11/8/2009, Vinaphone chính thức nhận giấy phép thiết lập mạng và cung cấp dịch vụ viễn thông di động mặt đất IMT 2000 trong băng tần 1900- 2200 MHz.
Mạng 3G của Vinaphone sử dụng công nghệ WCDMA/HSPA ,ứng dụng công nghệ chuyển mạch mềm, với mạng lõi IP/MPLS. tần số 2100 MHz, cho phép triển khai dịch vụ 3G di động băng rộng, cung cấp cho khách hàng tốc độ truy cập lên đến 14,4 Mbps.
Các dịch vụ 3G cơ bản tại thời điểm khai trương, bao gồm: Video Call, Mobile Internet, Mobile TV, Mobile Camera và Mobile Broadband với nhiều gói cước khác nhau, ngoài ra mạng Vinaphone có khoảng trên 40 dịch vụ giá trị gia tăng khác cho 3G và liên tục được Bộ TT-TT, khách hàng đánh giá là một trong các mạng có số lượng và chất lượng các dịch vụ 3G tốt nhất.
Hình 3.14 Sơ đồ mạng VPN2
Hình 3.13 và 3.14 thể hiện cấu trúc và sơ đồ mạng Vinaphone khu vực 2. Mạng lõi 3G Vinaphone miền Nam là một mạng IP dùng chuyển các thông tin trên mạng 3G, bao gồm:
o Tín hiệu và báo hiệu: báo hiệu giữa MSC-S và MGW, các báo hiệu trao đổi giữa SGSN và RNC, tín hiệu SMS,..
o Các thông tin vận hành khai thác : là thông tin thống kê của MGW truyền về máy chủ thống kê, từ RNC, các lệnh vận hành khai thác của nhân viên từ xa đến MGW, RNC cũng như các các thiết bị mạng liên quan.
o Lưu lượng chuyển mạch gói ( PS ) của mạng 3G từ RNC về SGSN bao gồm : tin nhắn đa phương tiện MMS, dịch vụ duyệt Web, dịch vị Internet di động, dịch vụ xem truyền hình qua di động và những dịch vụ dữ liệu khác.
o Lưu lượng kênh thoại chuyển mạch kênh của 3G được chuyển đổi quan MGW cũng sẽ được truyền lên đây với các cuộc gọi kết nối liên vùng hoặc ra mạng ngoài.
3.1.2 Cơ chế quản lý QoS tại mạng 3G Vinaphone miền Nam
Trong giai đoạn đầu triển khai 3G, vấn đề QoS mới chỉ ở mức đăng ký dịch vụ thuê bao cho các gói dịch vụ internet 3G và theo loại dịch vụ MMS, GPRS. Những tham số của dịch vụ thuê bao này chỉ nói lên sự cam kết với khách hàng theo băng thông mà họ sẽ được cấp phát trên kênh vô tuyến. Còn tại mạng lõi, do dung lượng hiện có của đường truyền là 155 Mbps nên đủ khả năng cung cấp tấc cả các dịch vụ mạng 3G ở mức trên mức cung cấp cho khách hang nên chưa có bất ký một chính sách QoS được thiết lập trên mạng lõi
Tuy nhiên, tương lai gần, mạng lõi gánh cả lưu lượng mạng 2G khi mà tấc cả