Các dịch vụ băng rộng mới hiện nay nhƣ truyền hình tƣơng tác (IPTV), thoại đa phƣơng tiện phải thỏa mãn đƣợc sự mong đợi của ngƣời dùng nhƣ tính sẵn sàng cao, chất lƣợng hình ảnh sắc nét không bị chớp và âm thanh không bị méo…Để đảm bảo điều đó thì các mạng truy nhập cố định và di động phải đáp ứng đƣợc yêu cầu về chất lƣợng dịch vụ (QoS).
3.2.2.1 Đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS trong các mạng truy nhập cố định
Đối với mạng truy nhập cố định, chất lƣợng cung cấp đến khách hàng có thể đạt đƣợc bằng cách kết hợp các kỹ thuật QoS trong nút truy nhập và mạng đƣờng trục. Cơ chế QoS đƣợc dùng trong các mạng truy nhập và mạng đƣờng trục cần phù hợp với quy hoạch và cấu hình mạng, các biện pháp kiểm soát tài nguyên và thực hiện theo cam kết về dịch vụ.
QoS trong nút truy nhập:
Nút truy nhập đƣợc xem nhƣ một phần tử mạng đầu tiên dƣới sự kiểm soát của nhà cung cấp truy nhập, nó có một vai trò hết sức quan trọng trong việc
cung cấp QoS cho toàn bộ lƣu lƣợng hƣớng lên. Ngoài ra nút truy nhập còn có đầy đủ thông tin về đƣờng truy nhập dành cho các luồng lƣu lƣợng hƣớng xuống. Vì thế có thể ngăn chặn đƣợc hiện tƣợng nghẽn hƣớng xuống của lƣu lƣợng có quyền ƣu tiên cao.
QoS hƣớng lên:
Phân loại và lọc lƣu lƣợng đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng các danh sách điều khiển truy nhập ALC (Access Control Lists), danh sách này giúp nhận biết các dòng lƣu lƣợng mà cần phải sử lý QoS. Ngƣời ta mong muốn các ALC sẽ trở nên quan trọng hơn, nó không chỉ bao gồm việc phân loại dựa trên ATM và Ethernet mà còn phần loại dựa trên IP và cổng. Việc lọc cũng thực hiện tính bảo mật nhằm loại bỏ lƣu lƣợng không thực mà có thể gây ra tổn hại cho toàn mạng.
Đánh dấu (DSCP hoặc p-bit) với các giá trị có thể xác minh tính chính xác bởi các phần tử trong mạng đƣờng trục khi cung cáp QoS cho từng luồng. DSSCP đƣợc sử dụng chủ yếu bởi các bộ định tuyển dịch vụ IP có khả năng hỗ trợ QoS, trong khi p-bit có thể đƣợc sử dụng bới các chuyển mạch Ethernet/VPLS có khả năng hỗ trợ QoS. Nếu modem DSL hoặc Home gateway đã thực hiện quá trình phân loại lƣu lƣợng thì nút truy nhập có thể sử dụng đánh dấu DSCP hoặc p-bit để đảm bảo QoS cho mỗi luồng cùng nhƣ đánh dấu lại nếu cần. Mặt khác, quá trình lọc lƣu lƣợng nút truy nhập phân loại lƣu lƣợng thành các luồng con QoS, sau đó đánh dấu (hoặc đánh dấu lại) các gói tin tƣơng ứng.
Kiểm soát đầu vào nhằm thực hiện các cam kết lƣu lƣợng mà xác định rõ bao nhiêu lƣu lƣợng ngƣời dùng có thể đƣợc gửi tới mạng. Bộ kiểm soát có thể dùng cho nguyên một đƣờng truy nhập hoặc một tập hợp các luồng con QoS phù hợp với bộ phân loại đa trƣờng.
Chuyển tiếp lƣu lƣợng tới giao diện đầu ra có thể căn cứ vào một vài trƣờng, điển hình là trƣờng địa chỉ điều khiển truy nhập đa phƣơng tiện MAC (Media Access Control) và/hoặc địa chỉ IP đích.
Sắp xếp và lập lịch cho từng lớp QoS trên các nút truy nhập hƣớng lên dựa trên DSCP hoặc p-bit: một tập hợp các hàng đợi đầu ra và một lớp QoS đƣợc sắp xếp vào một hàng. Cơ chế lập lịch xác định cách xử lý chính xác đối với các gói tin trong các hàng đợi khác nhau. Các bộ lập lịch khác nhau có thế cung cấp chức năng khác nhau trên cùng một nhóm các hàng đợi.
QoS hƣớng xuống:
Đối với hƣớng xuống, các khung tới nút truy nhập với DSCP hoặc p-bit đƣợc đánh dấu bới các server ứng dụng hoặc các bộ định tuyến dịch vụ. Tiếp đến cũng thực hiện kiểm soát đầu vào mà đƣợc ngầm hiểu là nút truy nhập không cần phải thực hiện công việc này. Sau khi quyết định chuyển tiếp thì thực hiện các bƣớc tiếp theo nhƣ sau:
- Giới hạn tốc độ ra: tƣơng tự nhƣ việc kiểm soát đầu vào. Chức năng này đƣợc thực hiện để đảm bảo cam kết lƣu lƣợng mà khách hàng đã đăng ký dịch vụ.
- Sắp xếp và lập lịch cho từng lớp QoS trên các đƣờng truy nhập dựa trên DSCP hoặc p-bit: Hƣớng xuống chủ yếu sử dụng nhiều hàng đợi QoS trên đƣờng truy nhập và ánh xạ lƣu lƣợng tới một hàng đợi cụ thể dựa trên DSCP hoặc p-bit. Các cơ chế lập lịch kết hợp với việc sử dụng các đặc tính hàng đợi có thể xác định đƣợc cách xử lý các gói tin nhận đƣợc trong các hàng đợi khác nhau một cách chính xác
3.2.2.2 Đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS trong các mạng truy nhập vô tuyến
Trong các mạng truy nhập vô tuyến băng rộng, phƣơng thức cung cấp chất lƣợng dịch vụ không những phụ thuộc vào dịch vụ mà còn phụ thuộc vào công nghệ truyền dẫn vô tuyến – GMS/GPRS, UMTS … và cấu trúc truy nhập vô tuyến. Đến nay có hai cấu trúc đƣợc chỉ rõ cho phép cung cấp các dịch vụ GSM/GPRS là qua công nghệ vô tuyến dựa trên gói tin và qua mạng đƣờng trục cố định, nhƣ DSL. Cả hai cấu trúc này đều sử dụng nguyên lý QoS – quy hoạch mạng – kiểm soát tài nguyên nhƣ trình bày ở trên.
Truy nhập di động không cấp phép UMA:
Truy nhập di động không cấp phép UMA là một giải pháp hội tụ mạng cố định – di động mềm dẻo nhằm mở rộng mức độ phủ sóng GSM/GPRS trong khu dân cƣ và trong các văn phòng quy mô nhỏ. Chỉ tiêu kỹ thuật UMA đã đƣợc chuyển đổi sang 3GPP, sử dụng truy cập Wifi hoặc Bluetooth kết hợp với mạng đƣờng trục cố định. Điều này cung các dịch vụ GSM/GPRS hỗ trợ trong WLAN cũng nhƣ chuyển vùng và chuyển giao liền mạch trong mạng tế bào.
Ở hƣớng xuống, cổng truyền thông GSM đối với miền chuyển mạch kênh và SGSN đối với miền chuyển mạch gói đánh dầu các gói IP bằng DSCP. SGW gói các gói tin IP gốc vào đƣờng hầm IPSec chuyển thẳng tới trạm di động và
tạo IPSec từ DSCP gốc. DSCP gốc đƣợc lấy ra từ gói IP đã đƣợc đóng gói ở phía trạm di động.
Ở hƣớng lên, trạm di động sao chép DSCP mào đầu IP ở phía ngoài của hƣớng xuống thành DSCP mào đầu IP ở phía ngoài của hƣớng lên cho QoS giữa trạm di động và SGW. Nó cũng sao chép DSCP mào đầu IP ở phía trong của hƣớng xuống thành DSCP mào đầu IP ở phía trong của hƣớng lên cho QoS ở phía bên kia SGW. Để đảm bảo QoS qua mạng truy nhập Ethernet và mạng đƣờng trục thì gateway định tuyến sẽ ánh xạ IP DSCP vào lớp QoS Ethernet thích hợp.
3GPP-WLAN interworking
Việc 3GPP kết hợp với WLAN là để mở rộng các dịch vụ 3GPP dựa trên truyền dẫn gói tới môi trƣờng truy nhập WLAN. Không giống nhƣ cấu trúc UMA, đƣợc thiết kế chủ yếu cho các dịch vụ chuyển mạch kênh, cấu trúc WLAN interworking đƣợc thiết kế cho các dịch vụ dựa trên truyền dẫn gói bằng kết nối WLAN với cùng mạng IP bên ngoài đƣợc sử dụng bởi mạng truy nhập GPRS.
3GPP đang tiến tới hỗ trợ QoS chuẩn hóa trên mạng WLAN interworking. Việc này có thể ảnh hƣởng đến chuẩn IEEE 802.11e, nhƣng lại bổ sung cho chuẩn WLAN 802.11 với những cải tiến MAC đối với QoS. Vì các dịch vụ UMA và các dịch vụ WLAN interworking đều là các dịch vụ 3GPP và dựa trên những nguyên lý QoS tƣơng tự nhau, ngƣời ta hy vọng chúng sẽ sử dụng các cơ chế giống nhau. Báo hiệu ngƣời sử dụng sữ yêu cầu và thỏa mãn dịch vụ, trong khi báo hiệu mạng đƣợc sử dụng để yêu cầu kênh truyền tải thích hợp tới mạng truy nhập. Điều này đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng GANC đối với UMA và PDG/WAG đối với mạng WLAN interworking. Khi đó có thể áp dụng các kỹ thuật QoS đƣợc phác thảo trong cấu trúc UMA và mạng truy nhập DSL.