Mạng truy nhập là tập hợp các phần tử hệ thống thực hiện việc kết nối thuê bao với hệ thống cung cấp dịch vụ. Đối với mạng hội tụ, có rất nhiều các phương thức truy nhập mạng khác nhau như DSL, WLAN, UMTS,... Mỗi phương thức truy nhập này lại có những kỹ thuật thực hiện khác nhau. Do đó, đòi hỏi phải có các phân hệ quản lý truy nhập riêng cho từng phương thức. Hình 1-13 thể hiện một số phương thức truy nhập chủ yếu trong mạng hội tụ FMC:
GPRS UMTS WLAN POTS ISDN xDSL Cable SPDF IP Core Network QoS Enabled IP Core Network QoS Enabled Access System Hình 1-13. Các phƣơng thức truy nhập mạng FMC 1.5.4.1. Phƣơng thức truy nhập xDSL
a. Mô hình cung cấp dịch vụ truyền thống
Trong mô hình cung cấp dịch vụ truyền thống, có 2 thành phần cơ bản:
Bộ đa truy nhập đường dây thuê bao số DSLAM (Digital Subcriber
Line Access Multiplexer): là một thiết bị mạng có thể coi như là một phần của mạch vòng thuê bao số, nó nhận tín hiệu từ các đường dây thuê bao số DSL, sử dụng các kỹ thuật ghép kênh để kết nối và tập trung các tín hiệu thành những luồng backbone tốc độ cao.
Máy chủ truy nhập từ xa băng rộng B-RAS (Broadband Remote
Access Server): định tuyến lưu lượng dữ liệu đi và đến từ DSLAM trên mạng cung cấp dịch vụ internet (ISP). B-RAS được đặt ở lõi của mạng các ISP và là nơi tập trung của các phiên người sử dụng từ mạng truy nhập. B-RAS có một số nhiệm vụ chính sau:
o Tập trung đầu ra của các DSLAM.
o Cấp phát các phiên giao dịch PPP hoặc IP trên ATM.
o Thực hiện các chính sách QoS.
o Định tuyến lưu lượng vào mạng ISP backbone.
o Giao tiếp với Radius Server thực hiện việc nhận thực, cấp quyền cho thuê bao.
Hình 1-14 thể hiện mô hình cung cấp dịch vụ xDSL truyền thống.
INTERNET
B-RAS
DSLAM
DSLAM
Hình 1-14. Mô hình cung cấp dịch vụ xDSL truyền thống
b. Mô hình chuyển đổi sang mạng FMC
Mô hình cung cấp dịch vụ xDSL trong mạng FMC được thể hiện trên Hình 1-15 dưới đây. S-CSCF I-CSCF IP EDGE HSS IMS DIAMETER NASS SIP IP Network Attachment
Authentication IMS Authentication
P-CSCF
IP backbone
DSLAM
Hình 1-15. Mô hình cung cấp dịch vụ xDSL trong mạng FMC
Trong mô hình cung cấp dịch vụ xDSL trong mạng FMC thì thành phần DSLAM vẫn giữ nguyên nhưng phần B-RAS được tích hợp và bổ sung thành phần NASS.
Để hỗ trợ cho phân hệ truy nhập xDSL, 3GPP đã đưa ra phiên bản 3GPP R7 với sự hợp tác của nhiều tổ chức chuẩn hoá, sau đó ban hành TISPAN R1. Trong đó bổ sung thành phần chủ yếu là NASS và RACS. Đối với phần truy nhập, chủ yếu thực hiện trong NASS, còn RACS sẽ thực hiện điều khiển QoS
cho phân hệ truy nhập này. Vậy, hướng phát triển tiếp theo trong xDSL sẽ ưu tiên tập trung nghiên cứu và phát triển thành phần NASS.
1.5.4.2. Phƣơng thức truy nhập WLAN
a. Mô hình cung cấp dịch vụ truyền thống
Với WLAN, người dùng truy nhập vào thông tin chia sẻ không cần hệ thống dây để kết nối, không cần lắp đặt hoặc di chuyển khi người quản trị mạng thiết lập mở rộng mạng.
Hình 1-16 dưới đây thể hiện mô hình cung cấp dịch vụ WLAN truyền thống. Đây là một mô hình điển hình của WLAN có cơ chế nhận thực khi thông qua RADIUS Server.
UTwente AP RADIUS server SURFnet OfficeAP RADIUS server
Alfa & Ariss Office
AP RADIUS server SURFnets Internet RADIUS proxy server
Hình 1-16. Mô hình cung cấp dịch vụ WLAN truyền thống
b. Mô hình chuyển đổi sang mạng FMC
Mô hình cung cấp dịch vụ WLAN trong mạng FMC được thể hiện trên Hình 1-17 dưới đây. CSCF HSS (HLR) GGSN 2G 3G SGSN WAG PDG MRF DHCP MGCF AAA Internet Intranet DHCP WLAN AP Node B WLAN RNC UTRAN BTS BSC 2G CS domain 3G MSC 2G 3G MSC PSTN PLMN MGW TDM IP-NETWORK (PS DOMAIN) WLAN AP GERAN
WAG (WLAN Access Gateway): cổng truy nhập WLAN.
PDG (Packet Data Gateway): cổng dữ liệu gói, thuê bao WLAN
khởi tạo đăng nhập, nó sẽ được cấp phát 1 địa chỉ IP (địa chỉ local) và một đường hầm IP từ PDG tới UE (ở đây sẽ có một bảng mapping địa chỉ IP Local và địa chỉ Public).
Theo như mô hình cung cấp dịch vụ WLAN trong mạng FMC so với mô hình WLAN truyền thống, hệ thống FMC phải bổ sung thêm module PDG. Trong quá trình xem xét và phân tích phân hệ này, PDG là thành phần cốt yếu hỗ trợ truy nhập WLAN. Vậy, PDG sẽ là thành phần ưu tiên phát triển tiếp theo trong WLAN.
1.5.4.3. Phƣơng thức truy nhập UMTS
a. Mô hình cung cấp dịch vụ truyền thống
Trong mạng thông tin di động thế hệ 3G UMTS, các trạm phát sóng Node B (bao gồm các macro-cell, micro-cell hay cả pico-cell) kết nối trực tiếp với khối điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Network Controller) bằng đường truyền dành riêng như E1/T1. Các RNC ghép các lưu lượng dữ liệu từ các Node B trước khi gửi chúng đến mạng lõi di động. RNC phân phát lưu lượng thoại (của mạng chuyển nối mạch) đến các tổng đài MSC (Mobile Switching Center) thông qua giao diện Iu-CS và dữ liệu gói (của mạng chuyển nối gói) đến SGSN (Serving GPRS Support Node) thông qua giao diện Iu-PS. Hình 1-18 dưới đây thể hiện mô hình cung cấp dịch vụ UMTS truyền thống.
ISDN GSM INTERNET MSC SGSN GGSN RNC Node B Packet domain Circuit domain
Hình 1-18. Mô hình cung cấp dịch vụ UMTS truyền thống
b. Mô hình chuyển đổi sang mạng FMC
Mô hình cung cấp dịch vụ UMTS trong mạng FMC được thể hiện trên Hình 1-19 dưới đây.
Data – Path IP Backbone Network Service Platform A (ASA) Service Platform A (ASB) Serving Network A S-CSCFA S-CSCFB PCSCFD GGSN SGSN PCSCFC SGSN GGSN PDF PDF PDP Context UEB SIP/SDP UEA PDP Context Serving Network B SIP/SDP SIP/SDP SIP/SDP Gm Go Go Gm SIP/SDP
Session level (SIP/SDP signalling)
Bearer level (PDP context activation/modification/Release) Interaction betweensession bearer level (COPS) I-CSCF (between P-CSCF and S-CSCF)
Access Network B Access Network A
Hình 1-19. Mô hình cung cấp dịch vụ UMTS trong mạng FMC
Ngoài các thành phần cơ bản đã có của mạng UMTS như GGSN, SGSN, để hỗ trợ phân hệ truy nhập cho thuê bao UMTS, 3GPP R5 đã định nghĩa module PDF, thành phần này thực hiện chức năng quản lý QoS cho các luồng dữ liệu trao đổi từ UMTS vào và ra hệ thống 3GPP và PDF được tích hợp trong P- CSCF. Như vậy, thành phần này sẽ được ưu tiên và song song nghiên cứu phát triển cùng với các thành phần mạng lõi IMS.
1.6. Kết luận chƣơng 1
Mạng hội tụ FMC là sự hội tụ giữa các ngành công nghiệp truyền thông, dữ liệu và viễn thông. Hội tụ trở thành một hướng đi tất yếu của ngành viễn thông trong tương lai bởi khả năng cung cấp các dịch vụ mới, khả năng truyền tải dữ liệu lớn, giảm chi phí cho cả nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng trong khi vùng phủ sóng được mở rộng bởi sự tương trợ nhau giữa nhiều công nghệ truy nhập.
Trong quá trình phát triển các tiêu chuẩn cho mạng hội tụ FMC, đã có nhiều tổ chức chuẩn hóa khác nhau và đưa ra các khuyến nghị cụ thể cho từng thành phần của mạng truy nhập, trong đó nổi bật lên là giải pháp của TISPAN kết hợp với phân hệ điều khiển IMS. Dựa trên giải pháp của TISPAN, chúng ta đã đưa ra cấu trúc chung cho mạng hội tụ FMC, đồng thời xem xét mô hình chuyển đổi của các mạng hiện tại sang mạng hội tụ FMC.
Ngoài việc xây dựng cấu trúc chung cho mạng hội tụ thì vấn đề chất lượng dịch vụ QoS là một vấn đề được quan tâm nhiều trong mạng hội tụ FMC. Đảm bảo QoS tốt là tiền đề để thu hút khách hàng sử dụng các dịch vụ trên nền mạng hội tụ. Chúng ta sẽ xem xét vấn đề chất lượng dịch vụ và các giải pháp để đảm bảo chất lượng dịch vụ khi xây dựng mạng FMC trong chương 2.
CHƢƠNG 2: VẤN ĐỀ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG HỘI TỤ
Mạng hội tụ cố định - di động FMC được coi là bước phát triển tiếp theo của thế hệ mạng viễn thông NGN. Mạng FMC lấy mạng IP làm mạng chuyển tải và chấp nhận các phương thức truy nhập cố định và di động, vấn đề chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) từ đầu cuối đến đầu cuối trong mạng FMC được đặt ra như một thách thức vì mạng IP cũng như các mạng di dộng tồn tại nhiều điểm về QoS chưa được giải quyết.
Trong môi trường mạng hội tụ, có nhiều loại ứng dụng và dịch vụ (video, voice, data,…) được thực hiện trên cùng một cơ sở mạng đã có, nhưng mỗi loại dịch vụ có yêu cầu khác nhau về băng thông, độ trễ, độ tin cậy…Vấn đề đặt ra là làm sao để các yêu cầu khác nhau đều được đáp ứng và tránh lãng phí tài nguyên. Trong chương này, chúng ta sẽ phân tích sơ bộ về vấn đề QoS trong mạng FMC, thực trạng và giải pháp đảm bảo QoS, một số vấn đề về QoS cần quan tâm khi xây dựng mạng FMC.
2.1. Các yếu tố chính ảnh hƣởng tới QoS trên mạng FMC
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến chỉ tiêu chất lượng dịch vụ trong mạng hội tụ FMC [29], bao gồm:
Yếu tố động của mạng (network dynamic): sự biến động trong cấu trúc
mạng do thêm hoặc bớt các node mạng hay biến động tài nguyên trên mỗi node mạng.
Ảnh hưởng của đa truy nhập (multi-access): các phương thức truy nhập
khác nhau làm cho việc ánh xạ các mức dịch vụ không tương thích (Ví dụ các lớp QoS trong UMTS và trong Diffserv).
Ảnh hưởng của đa chính sách (multi–policy): các phiên giao dịch sử dụng
cơ sở hạ tầng của nhiều nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. Mỗi nhà cung cấp dịch vụ có chính sách riêng và khó bắt tay với nhau trong việc đảm bảo E2E QoS.
Tính di động (mobility): môi trường truyền sóng thay đổi, sự di động của
trạm cuối, quá trình chuyển giao khi trạm chuyển từ điểm truy nhập này sang điểm truy nhập khác.
2.2. Dịch vụ trên mạng FMC
Kiến trúc mạng FMC theo TISPAN linh hoạt trong việc tiếp thu các hình thức dịch vụ mới trong các sub-domain mới. Trong thời điểm hiện tại, các loại hình dịch vụ đã được định danh gồm:
o Nhóm dịch vụ về conversational (audio/video).
o Nhóm các dịch vụ Streaming (nghe nhạc, xem phim trực tuyến).
o Nhóm các dịch vụ Interactive (game tương tác).
o Nhóm các dịch vụ Background (chat, mail, web, SMS, MMS..).
Các ứng dụng trên mạng hội tụ FMC sẽ bùng nổ theo hướng multimedia với một số đặc điểm:
o Lượng dữ liệu trao đổi rất lớn: voice, video, data đồng thời...
o Các tương tác phức tạp: sự kế thừa và kết hợp của các dịch vụ trước
đây.
o Kiểm soát được QoS, yêu cầu thay đổi về tốc độ bit có thể xảy ra
trong quá trình trao đổi.
2.2.1. Phân loại dịch vụ hội tụ
Hiệp hội hội tụ cố định di động FMCA (Fixed Mobile Convergence Association) được thành lập tháng 6/2004, liên kết các nhà khai thác như: Brazil Telecom, British Telecom, Korea Telecom, NTT Com, Rogers Wireless Inc và Swisscom với mục tiêu là thúc đẩy sự chấp nhận của các công nghệ hội tụ thông qua việc khuyến khích sự ổn định, nhất quán của các tiêu chuẩn về sản phẩm và thiết bị. FMCA đưa ra một số các phân loại dịch vụ hội tụ chính như sau:
Danh bạ hội tụ: dịch vụ cho phép lưu giữ các địa chỉ liên hệ cá nhân và
danh bạ một cách an toàn trên mạng và có thể truy nhập vào từ bất cứ thiết bị nào. Các danh bạ lưu trên mạng được đồng bộ tự động với danh bạ cá nhân trên thiết bị một cách tương ứng.
Dịch vụ đa phƣơng tiện cá nhân: dịch vụ cho phép truy nhập vào các nội dung đa phương tiện (được lưu trữ tại nhà hoặc trên mạng) từ bất cứ thiết bị nào, cho phép người sử dụng tải lên hoặc tải xuống nội dung từ bất cứ thiết bị nào, bất cứ lúc nào, vị trí nào. Dịch vụ đảm bảo sẽ chọn mạng lưới phù hợp nhất với tính chất của nội dung, ví dụ nhạc và video thì chỉ được tải xuống khi có kết nối băng rộng tốc độ cao. Dịch vụ còn cho phép cập nhật tự động các dịch vụ nội dung và tự động tải chúng về khi có kết nối mạng phù hợp.
Dịch vụ cuộc gọi đa phƣơng tiện và chia sẻ dữ liệu: dịch vụ này cho phép người sử dụng chuyển đổi giữa cuộc gọi thuần túy GSM/PSTN với các hình thức liên lạc khác. Dịch vụ tự động tìm kiếm các khả năng liên lạc khác sẵn có (các mạng nội bộ và thiết bị trong phạm vi lân cận) và cung cấp một giao diện đơn giản để quản lý mức độ của nội dung đa phương tiện và sự kết hợp của
các phương tiện để sử dụng dịch vụ. Trong khi đàm thoại, người dùng có thể chia sẻ dữ liệu, ví dụ như hình ảnh, âm nhạc…với một người thứ ba. Dịch vụ sẽ tự động tìm kiếm và gửi dữ liệu đến người nhận theo một cách phù hợp nhất. Người dùng cũng có thể chuyển cuộc gọi dễ dàng từ thiết bị di động sang. Ví dụ như, một kết nối VoIP/IM trên máy PC ở nhà để có thể cùng truy nhập Web.
Các dịch vụ kết hợp: các dịch vụ dựa trên sự sẵn có của nhiều kết nối
truy nhập trên mạng hội tụ cố định – di động trong cùng một phiên liên lạc. Sử dụng nhiều kết nối trong cùng một phiên cho phép kết hợp các dòng dữ liệu, phương tiện và các thiết bị khác nhau để tạo ra các dịch vụ mới. Giải pháp cho mạng hội tụ di động - cố định đảm bảo không có sự khác nhau trong trải nghiệm dịch vụ của khách hàng, độc lập với mạng truy nhập và độc lập với các dịch vụ khác nhau, các thiết bị khác nhau trên hai môi trường trong cùng một cuộc gọi.
Dịch vụ kiểm soát và theo dõi tự động: dịch vụ cung cấp khả năng kiểm
soát nhiều loại thiết bị gia dụng khác từ máy đầu cuối di động như nhiệt độ, cửa ra vào…Ngoài ra, còn cho phép theo dõi các vấn đề tại nhà như báo trộm, hoặc truyền hình tại nhà. Các dịch vụ hội tụ gắn kết các vấn đề ở nhà vào thiết bị di động người dùng đem theo người.
Dịch vụ kiểm soát cuộc gọi hội tụ: dịch vụ cho phép tự động chuyển hoặc xử lý cuộc gọi theo thông tin của người dùng hoặc theo các thông số, sự kiện bên ngoài. Dựa theo các thông tin trong lịch điện tử của người dùng sẵn có trên mạng và mức độ quan trọng của người gọi, cuộc gọi có thể được định tuyến vào máy điện thoại hoặc xử lý theo một cách khác. Khi có thêm thông tin về vị trí của người sử dụng, vị trí này có thể sẽ được sử dụng để quyết định cách thức mà cuộc gọi sẽ được xử lý. Ví dụ, nếu người sử dụng đi vào đường cao tốc gặp khi trời mưa to hay bão tuyết, dịch vụ sẽ tự động chuyển cuộc gọi vào hộp thư thoại.
Dịch vụ đa phƣơng thức: phân loại này bao gồm nhiều kịch bản dịch vụ
khác nhau trong đó các phiên liên lạc thoại và dữ liệu được kết hợp với nhau. Có thể chia tiếp thành hai loại:
Thoại và dữ liệu nối tiếp: khi cuộc gọi kết thúc thì lập tức khởi tạo phiên
truyền hoặc chia sẻ dữ liệu. Người sử dụng có thể đặt độ trễ giữa hai hành động hoặc theo kiểu chất lượng tốt nhất hoặc giá thấp nhất. Ví dụ: cuộc gọi Wi-Fi VoIP hoặc di động được nối tiếp ngay lập tức bằng việc gửi dữ liệu như địa chỉ liên lạc, bản đồ, URL, e-mail hay các dữ liệu đa phương tiện khác như hình ảnh, bài hát, nhạc chuông, video…
Thoại và dữ liệu đồng thời: trong khi gọi điện thoại, một phiên dữ liệu được khởi tạo đồng thời để truyền tải hay chia sẻ dữ liệu. Ví dụ: khi gọi qua VoWLAN hoặc di động, chỉ bấm một phím đơn giản, người nhận cuộc gọi có thể nhận hoặc chia sẻ các dữ liệu như địa chỉ liên lạc, bản đồ, URL, e-mail hay các dữ liệu đa phương tiện khác như ảnh, bài hát, nhạc