Nghiên cứu cơ chế thoả thuận dịch vụ SLA trong mạng di động 3g, đề xuất ứng dụng trên mạng của VNPT

1

TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


Đỗ Mạnh Hùng
Nghiên cứu cơ chế thoả thuận dịch vụ SLA trong mạng di
động 3G, đề xuất ứng dụng trên mạng của VNPT
Tóm tắt LV ThS kỹ thuật : Kỹ thuật Điện tử
Mã ngành 60 52 70
Người hướng dẫn PGS. TS Hoàng Minh







HÀ NỘI-2010
2


MỞ ĐẦU
Các mạng di động thế hệ 3 đang được triển khai mạnh mẽ tại Việt
Nam. Việc cung cấp dịch vụ gắn liền với các cam kết về chất
lượng (SLA) sẽ đem đến lợi thế cạnh tranh lớn cho nhà khai cung
cấp dịch vụ.
Tuy nhiên việc thực hiện các biện pháp kĩ thuật nhằm đảm bảo
chất lượng cho các dịch vụ khác nhau, các khách hàng khác nhau
theo đúng các cam kết đưa ra là rất phức tạp. Đối với các nhà cung

cấp dịch vụ, vấn đề đặt ra là: Cam kết cái gì? Làm thế nào để thực
thi các cam kết đó? Trong đó cam kết về chất lượng dịch vụ và các
biện pháp kĩ thuật để đảm bảo dịch vụ được đưa đến khách hàng
với chất lượng đúng theo những gì đã cam kết là nộ dung cơ bản
nhất.
Luận văn này nghiên cứu về SLA trong mạng 3G và đề xuất áp
dụng SLA trên mạng của VNPT. Mục đích của luận văn là nghiên
cứu các tham số chất lượng nào cần đưa vào SLA; các biện pháp
kĩ thuật nào cần thiết để đảm bảo các cam kết chất lượng đó trong
mạng 3G. Để giải quết vấn đề đó, nội dung của luận văn gồm bốn
chương.
42

[32]

—.
Performance Reporting
-

Concept and Definitions.
TM701.

3

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về SLA, các vấn đề về
quản lý giám sát SLA. Chương này cũng đưa ra phương pháp luận
cho việc xác định các tham số chất lượng cần đưa ra trong SLA.
Chương 2: Nghiên cứu và phân tích cơ chế đảm bảo QoS
để thực thi SLA trong mạng 3G; đưa ra các tham số QoS đặc trưng
cho mạng và dịch vụ trong 3G.

Chương 3: Luận văn gồm các nội dung về khảo sát hiện
trạng và xu hướng phát triển của các mạng 3G của VNPT; phân
tích và đánh giá năng lực của các mạng trong việc thực thi SLA.
Từ đó luận văn đưa ra các khuyến nghị cho các mạng 3G của
VNPT về các tham số chất lượng nên đưa vào SLA và khuyến
nghị về mô hình kiến trúc mạng nhằm triển khai SLA.
Chương 4: Kết luận
4


CHƯƠNG 1: CƠ CHẾ THỎA THUẬN SLA


Trong chương này, luận văn giới thiệu tổng quan về SLA, các vấn
đề về quản lý giám sát SLA. Chương này cũng đưa ra phương
pháp luận cho việc xác định các tham số chất lượng cần đưa ra
trong SLA.
1.1 Tổng quan
1.1.1 Các khái niệm và định nghĩa
Service Level Agreement: Là một thỏa thuận chính thức giữa hai
hay nhiều bên đạt được sau quá trình đàm phán về các đặc tính của
dịch vụ, về quyền hạn và trách nhiệm của mỗi bên. [1]
SLA có thể bao gồm các điêu khoản về hiệu năng, tính cước,
phương thức cung cấp dịch vụ, SLA cũng có thế bao gồm các điều
khoản về kinh tế và pháp luật.
Các điều khoản của SLA liên quan đến chất lượng dịch vụ(QoS)
được gọi là thỏa thuận QoS bao gồm các thỏa thuận giữa hai bên
về giám sát, đo kiểm và xác định các tham số QoS. Mục đích là
đạt được sự đồng ý của khách hàng về QoS từ đó họ hài lòng với
chất lượng dịch vụ mà họ nhận được.

41

[18]

ETSI.

ETR 003 Network Aspects (NA); General aspects of Quality of
Service (QoS) and Network Performance (NP).
[19]

TMForum.

Business Process Framework.
s.l.
: Release 8.0, June, 2009.
GB921.
[20]

ITU
-
T.

Perceptual evaluation of speech quality (PESQ), an objective
method for end-to-
end speech quality assessment of narrowband telephone
networks and speech codec’s. February 2001. P.862.
[21]

—. Single-
ended method for objective speech quality assessment in

narrow-band telephony applications. May 2004. P.563.
[22]

—.
Conformance testing for narrowband voice over IP transmission
quality assessment models. June 2006. P.564 .
[23]

—. The E-
model, a computational model for use in transmission planning.
March 2005. G.107.
[24]

—.
Objective perceptual multimedia video quality measurement in the
presence of a full reference.
08/2008. J.247.
[25]

—. Perceptual
Evaluation of Speech Quality (PESQ) An Objective Method
for End
-to-
End Speech Quality Assessment of Narrowband Telephone
Networks and Speech Codecs. 02/2002. P.862 PESQ.
[26]

TM Forum. SLA Management HandBook - Excutive Overview.
July 2004.
Vol. 1. GB917.

[27]

—. SLA Management HandBook - Service and Technology Examples.
Jan
2007. Vol. 3. GB917.
[28]

—. SLA Management HandBook - Enterprise Perspectives.
Oct 2004. Vol.
4. GB917.
[29]

—. Wireless Service Meansurements Handbook. March 2004. GB923.
[30]

—. Video Over IP - Application Note to SLA Management Handbook.
June
2009. GB938.
[31]

—. VoIP Application Note to SLA Management Handbook.
June, 2009.
GB934.
40

[2]
ITU
-
T E800.

Terms and Definitions Related to Quality of Service and
Network Performance Including Dependability.
[3]
V. Paxson, G. Almes, J. Mahda
vi, M. Mathis.

“Framework for IP
Performance Metrics”. May 1998. RFC 2330,.
[4]
G. Almes, S. Kalidindi, M. Zekauskas,.

A One
-
way Delay Metric for
IPPM. September 1999. RFC 2679.
[5]
G. Almes, S. Kalidindi, M. Zekauskas.

A Round
-
trip Delay Metric for
IPPM. September 1999. RFC 2681.
[6]
J. Martin, A. Nilsson,.

On service level agreements for IP networks.
s.l.
:
INFOCOM 2002. Twenty-
First Annual Joint Conference of the IEEE

Computer and Communications Societies. Proceedings. IEEE , Volume: 2 ,
23-27 June 2002, Pages:855 - 863 vol.2.
[7] TM Forum. SLA Management HandBook - Concepts and Principles.
July
2005. Vol. 2. GB917.
[8] D. Durham, Ed., J. Boyle et al.
The COPS (Common Open Policy
Service) Protocol. Jan 2000. RFC 2748 .
[9] T.M.T. Nguyen, N. Boukhate
m, Y. El Mghazli, N. Charton, L.N.
Hamer, G. Pujolle. COPS-PR Usage for SLS Negotiation (COPS-
SLS).
July 2002.
[10]

3GPP.
Circuit Teleservices supported by a Public Land Mobile Network
(PLMN). TS 22.003.
[11]

—. Circuit switched multimedia telephony. TR 23.972.
[12]

—. Quality of Service (QoS) concept and architecture. TS 23.107.
[13]

IETF. COPS Usage for Policy Provisioning (COPS-PR). RFC 3084.
[14]

3GPP.

End
-
to
-
end Quality of Service (QoS) signalling flows.
TS 29.208.
[15]

An Expedited Forwarding PH
B (Per
-
Hop Behavior).
RFC 3246.
[16]

Assured Forwarding PHB Group. RFC 2597.
[17]

ITU-T. End-User Multimedia QoS Categories . Nov 1, 2001. G.1010.
5


Customer Provider

Service Level Agreement

Service Description
QoS Agreement
Legal Issues

Billing
……
Hình 1-1 Service Level Agreement
Như vậy có thể thấy. nội dung cơ bản của SLA chính là những
cam kết về chất lượng dịch vụ, các biện pháp đảm bảo chất lượng
dịch vụ mà nhà cung cấp dịch vụ mang đến cho khách hàng.
1.1.2 Các thành phần cơ bản của SLA
Cấu trúc chung của SLA được thể hiện ở Hình 1-2:
E.860_F5-1
Service Level Agreement
Introduction
Scope
Confidentiality
Legal Status
Periodic Process Review
Signatories
QoS Agreement 1 QoS Agreement N

QoS Agreement 1
BI
TI
Traffic Patterns
QoS Parameters and Objectives
Measurement Schemes
Reaction Patterns
Interface
Description
QoS Agreement N
BI
TI

Traffic Patterns
QoS Parameters and Objectives
Measurement Schemes
Reaction Patterns
Interface
Description

Hình 1-2 Cấu trúc chung của một SLA
6

Như được thể hiện trên Hình 1-2, một SLA tương ứng với tất cả
các dịch vụ giữa hai bên (SLA trong môi trường nhiều nhà cung
cấp dịch vụ), nó bao gồm một phần chung và các phần riêng cho
từng dịch vụ.
Nội dung quan trọng nhất trong SLA là các thỏa thuận về QoS, Và
là đối tượng chủ yếu mà luận văn này đề cập đến
1.2 Các tham số về chất lượng dịch vụ trong SLA
1.2.1 KQI và KPI
Các nhà cung cấp dịch vụ thường có các kiểm tra, báo cáo về hiệu
năng mạng lưới của họ dựa trên các chỉ sổ hiệu năng KPI (Key
Performance Indicators). Các KPI vốn là các tham số cho hạ tầng
mạng và không cung cấp được cái nhìn về chất lượng dịch vụ từ
đầu cuối tới đầu cuối mà mạng hỗ trợ. Tuy nhiên các tham số này
là thước đo quan trọng cho hoạt động của mạng
Để hướng đến việc quản lý chất lượng dịch vụ, cần các chỉ số chất
lượng KQI (Key Quality Indicators). Các chỉ số KQI nhằm hướng
tới thước đo hiệu năng của dịch vụ hơn là các tham số của hạ tầng
mạng lưới.
Ý nghĩa của KQI là cung cấp một hệ thống các tham số cho việc
giám sát, đo kiểm chất lượng dịch vụ cung cấp đến khách hàng.

39

Luận văn đã đi vào nghiên cứu các vấn đề liên quan đến việc thực
thi SLA cho các dịch vụ trong mạng di động 3G. Nội dung cơ bản
của luận văn là đưa ra phương pháp luận xác định các tham số
chất lượng trong SLA, đưa ra các tham số chất lượng cho các dịch
vụ trên mạng di động 3G và các khuyến nghị áp dụng cho mạng
của VNPT. Luận văn cũng đã đưa ra khuyến nghị về kiến trúc
CUE (Cadenus UMTS extension) cho việc triển khai SLA trong
mạng 3G của VPT.
Bên cạnh đó luận văn cũng đã tổng kết lại kiến trúc và các cơ chế
QoS trong mạng 3G do 3GPP, phân tích các điểm mà 3GPP chưa
đưa ra và đề xuất mô hình ánh xạ QoS giữa miền UMTS và miền
IETF diffserv.
Học viên đã cố gắng trình bày một cách có hệ thống, đưa ra các
phân tích và nhận định của mình. Tuy nhiên, vì thời gian có hạn,
SLA là lĩnh vực nghiên cứu còn mới và rộng lớn, nên có nhiều vấn
đề mà luận văn chỉ đề cập mà chưa đi vào phân tích một cách đầy
đủ được, và cũng có thể có nhiều thiếu sót trong các vấn đề mà
luận văn đề cập tới. Học viên rất mong được các thầy cô và đồng
nghiệp góp ý để hoàn thiện trong các nghiên cứu tiếp theo.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] ITU-T E.860. Framework of a service level agreement. 6/2002.
38

3.3 Kết chương
Dựa trên các phân tích về năng lực của các mạng 3G của VNPT,
chương này đã đưa ra các khuyến nghị về các tham số KPI; KQI
cần thiết với các dịch vụ VoIP và video telephone. Đây là các dịch

vụ cơ bản và đặc trưng trong mạng 3G. Đặc biệt chương này cũng
đã đưa ra khuyến nghị áp dụng mô hình CADENUS mở rộng cho
UMTS để áp dụng cho mạng 3G của VNPT. Mô hình này vừa đáp
ứng được nhu cầu triển khai SLA mà không ảnh hưởng đến việc
mở rộng, phát triển của mạng 3G của VNPT theo hướng nâng cấp
lên các Release tiếp theo của 3GPP.
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN
SLA ngày càng được đề cập và nghiên cứu rộng rãi. Số lượng các
nghiên cứu liên quan đến SLA ngày càng nhiều. Các nhà cung cấp
thiết bị và giải pháp đã và đang tiếp tục đưa ra các sản phẩm theo
hướng tích hợp các tính năng phục vụ cho thực thi, giám sát SLA.
Thị trường kinh doanh các dịch vụ viễn thông ngày càng cạnh
tranh khốc liệt, nhiều nhà khai thác mạng và cung cấp dịch vụ
cũng đã đưa ra SLA cho các dịch vụ mà họ cung cấp. Vì vậy việc
nghiên cứu SLA và áp dụng cho các dịch vụ viễn thông tại Việt
Nam là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.
7

Các KQI thường là một phần của cam kết SLA. Hình 1-3 cho ta
cái nhìn toàn cảnh về các chỉ số chất lượng và chỉ số hiệu năng.
Service Resources
(Grouped by Type)
KPIs
Additional
Data
Service
KQIs
Additional
Data
Product

KQIs
Additional
Data
Customer SLAs
Internal & Supplier/Partner SLAs
Network Focus Customer Focus
Service Elements
Product Components
Service Resource
Instances e.g.
Network Element
Performance
Related Data
Hình 1-3 KQI và KPI.
1.2.2 Phương pháp xác định các KQI
Phần này cung cấp cái nhìn tổng quan về phương pháp xác định
các tham số về chất lượng dịch vụ mà người dùng có thể cảm nhận
được để từ đó xác định các KQI cần thiết trong SLA. Với phương
pháp tiếp cận từ trên xuống gắn với quá trình phân phối dịch vụ
kết hợp với phương pháp tiếp cận từ dưới lên để xác định các các
8

trao đổi cần thiết để cung cấp dịch vụ. Từ đó nhận biết được
những ánh xạ giữa tham số dịch vụ và tham số mạng lưới, và
quyết định các tham số liên quan đến mạng lưới và tham số không
liên quan đến mạng lưới nào cần thiết để xây dựng nên các KQI
cho dịch vụ.
Service
Scenarios
Analyse

Timeline
Identify Service
Topology
Develop Matrix
Identify
Measurements
Develop KQIs
3GPP SA5KQIs
Step 1
Step 2
Step 3
Step 4
Steps 5 & 6

Hình 1-4 Phương pháp xác định KQI.
Phương pháp xác định các KQI được mô tả như Hình 1-4. Tư
tưởng của phương pháp là xuất phát từ các vấn đề kinh doanh của
dịch vụ, phân tích và đưa ra các tham số KQI cần thiết cho dịch
37

trong mạng và hướng tới điều khiển QoS cho local, trong khi kiến
trúc CUE hướng có thể điều khiển E2E và liên miền. Việc điều
khiển QoS trong mặt phẳng điều khiển bắt buộc phải gắn với
GGSN, nhưng CUE-RM có thể điều khiển QoS trong mặt phẳng
người dùng qua Router biên( xem Hình 3-2).
Một nội dung quan trọng của CUE-RM trong việc hướng tới điều
khiển QoS liên mạng là phải có chức năng ánh xạ giữa QoS giữa
các miền có các cơ chế QoS khác nhau. Ví dụ trong trường hợp
cho mạng UMTS, CUE-RM phải ánh xạ giữa UMTS và IETF
diffserv, khi đó cơ chế ánh xạ mà luận văn này khuyến nghị là cơ

chế đã được trình bày trong Phần 2.1.3.
3.2.3 Khuyến nghị về lộ trình triển khai SLA cho mạng di
động 3G của VNPT
Để triển khai được SLA, ngoài có cơ sở hạ tầng kĩ thuật mạng
đảm bảo được các yêu cầu về thực thi giám sát, còn có yếu tố khác
như: cần có các quay trình về điều hành sản xuất kinh doanh sao
cho quan hệ với khách hàng, cũng như các yếu tố về chăm sóc
khách hàng. Để có thể triển khai thành công SLA VNPT cần thực
hiện theo các bước.
36

này, SLA cho dịch vụ của người dùng có thể được điều khiển linh
hoạt trong UMTS: thay đổi theo phiên (với pha tạo PDP context),
hoặc ngay trong phiên (với pha thay đổi PDP context). Tuy nhiên
các cơ chế SLA tĩnh vẫn có thể áp dụng. Trong kiến trúc này các
thông tin về SLA phải được cập nhật trong QoS profile của người
dùng tại HLR/VLR của mạng UMTS. Khi thông tin về người dùng
được cập nhật thì CUE-SM sẽ cập nhật và chuyển đổi các thành
các SLS để trao đổi với CUE-RM. CUE-RM sẽ sử dụng các SLS
để cấu hình GGSN.

Hình 3-2 Kiến trúc CADENUS mở rộng cho UMTS.
Cơ chế giao tiếp giữa CUE-RM và SGSN giống như cơ chế điều
khiển QoS giữa PDF và SGSN đã được trình bày trong Phần
2.1.2.3 (trang 17). Sự khác nhau ở đây là PDF là thành phần nằm
9

vụ, cũng như xác định các yêu cầu cho việc đo kiểm và hệ thống
các tham số để tính toán. Các bước cụ thể là:
1.2.2.1 Phân tích kịch bản của dịch vụ

1.2.2.2 Phân tích chu kỳ sống của dịch vụ
1.2.2.3 Phân tích topo của dịch vụ
1.2.2.4 Xây dựng ma trận tương tác
1.2.2.5 Đưa ra các KQI
1.2.2.6 Xác định những đo kiểm cần thiết
1.2.3 Phân loại các tham số chất lượng
Phần này trình bày phương thức phân loại các tham số chất lượng
KQI. Như đã phân tích ở trên, các tham số KQI đối với các dịch
vụ khác nhau là khác nhau và các đối tượng khách hàng khác nhau
lại quan tâm đến các tham số KQI khác nhau. Việc phân loại tham
số giúp cho việc xác định các tham số cần thiết đưa vào SLA cũng
như xác định phương pháp xác định giá trị của các tham số đó.
Các KQI được phân loại như Bảng 1-1. Các tham số được phân
loại dựa trên các đặc tính của dịch vụ, đặc tính công nghệ hỗ trợ
10

dịch vụ đó, và dựa trên các giá trị đo kiểm các tham số(cho từng
người dùng hay giá trị trung bình mang tính thống kê).

Service Parameter Categories


Technology
Specific
Service
Specific
Technology/Serv
ice Independent
Servi
ce

View
Individua
l User
View

Parameter

List 1
Parameter

List 2
Parameter

List 3
Aggregat
e View

Parameter

List 4
Parameter

List 5
Parameter

List 6
Bảng 1-1 Phân loại các tham số KPI.
1.3 Quản lý, giám sát SLA
Bên cạnh việc xác định các tham số SLA để làm cơ sở cho nhà
cung cấp cam kết với khách hàng, các nghiên cứu về SLA còn

được thực hiện trên các lĩnh vực khác là:
 Quản lý SLA
 Giám sát và đo kiểm
 Phương thức điều khiển QoS
Phần này của luận văn đi vào khảo sát tình hình các nghiên cứu về
SLA trên các khía cạnh nêu trên
1.4 Kết chương
Nội dung của chương đã đưa ra định nghĩa và giới hạn nghiên cứu
về SLA của luận văn là các tham số chất lượng dịch vụ trong SLA
35

truy nhập AM (access mediator); điều phối dịch vụ SM (service
mediator); và điều phối tài nguyên RM (resource mediator). Chức
năng của các thành phần này thể hiện trong Hình 3-1.

Hình 3-1 Kiến trúc CADENUS.
Dựa trên kiến trúc CADENUS, mô hình mà luận văn khuyến nghị
dùng cho mạng 3G của VNPT như thể hiện trong Hình 3-2.
Đặc trưng cơ bản của mô hình CADENUS mở rộng cho UMTS
(viết tắt là CUE: CADENUS UMTS extension) là: thêm vào 2
thực thể điều phối dịch vụ CUE-SM và điều phối tài nguyên CUE-
RM. Chức năng điều phối truy nhập không được đưa ra vì trong
UMTS, cơ chế yêu cầu dịch vụ dựa trên PDP context đã thực hiện
được các mong muốn về yêu cầu dịch vụ của AM. Với kiến trúc
34

3.2.1 Khuyến nghị về các tham số KQI trong SLA
Do thời gian có hạn, phần này chỉ đưa ra các khuyến nghị về các
tham số KQI cho dịch vụ VoiP và IPTV. Đây là hai dịch vụ cơ bản
và đặc trưng trên mạng 3G so với dịch vụ trên mạng 2G. Nội dung

các khuyến nghị về các tham số KQI cho các dịch vụ được thể
hiện trong các mục:
3.2.1.1 Dịch vụ VoIP
3.2.1.2 Với dịch vụ Video-telephony:.
3.2.2 Khuyến nghị về mô hình thực thi SLA cho mạng của
VNPT.
Như đã phân tích trong phần 3.1. Các mạng 3G của VNPT hiện
tại được triển khai theo R4, nên chưa có thành phần PDF cho việc
điều khiển QoS. Phần này của luận văn khuyến nghị về mô hình
triển khai SLA cho 3G của VNPT.
Mô hình được khuyến nghị ở đây dược đưa ra dựa trên mô hình
CADENUS: (Creation and Deployment of End-User Services in
Premium IP Network) có sự thay đổi để phù hợp cho mạng 3G của
VNPT.
CADENUS: là một project hướng tới điều khiển end-to-end QoS
dựa trên SLA. Kiến trúc này gồm 3 thành phần chính là Điều phối
11

và các cơ chế thực thi các cam kết trong mạng 3G. Phần 1.2 trình
bày phương pháp luận cho việc xác định các tham số chất lượng
cần thiết được đưa ra trong SLA dựa trên ma trận tương tác. Với
việc sử dụng ma trận tương tác, ta có thể xác định được các tham
số SLA cho các dịch vụ mà người sử dụng có thể hiểu và cảm
nhận được cũng như cho ta phương pháp xác định, tính toán các
tham số đó. Phần 1.3 tổng kết các lĩnh vực nghiên cứu về quản lý
và giám sát SLA trong viễn thỗng. Chương này cũng đã tóm tắt
kết quả khảo sát về các hướng nghiên cứu về SLA đang được thực
hiện, trong đó có đề cập đến các hướng nghiên cứu mới như là hệ
thống tham số dựa trên Web Response Time Metric, các giao thức
đàm phán QoS mới như COPS-SLS (mục 1.3) .v.v.

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG SLA TRONG MẠNG
DI ĐỘNG 3G
Nội dung chương 2 tập trung vào hai nội dung chính là: nghiên
cứu về các tham số chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ trên 3G và
các phương thức nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng
3G. Phần đầu của chương sẽ đi vào nghiên cứu kiến trúc QoS;
tổng hợp các cơ chế đảm bảo QoS trong 3G theo các chuẩn của
3GPP. Đây là cơ sở để phân tích và đưa ra các phương pháp đảm
bảo thực thi các cam kết về chất lượng dịch vụ trong SLA. Việc
12

tổng hợp các cơ chế QoS theo các Release của 3GPP nhằm mục
đích làm cơ sở phân tích năng lực thực thi SLA cho các mạng 3G
của VNPT ở chương 3. Phần 2.2 và 2.3 phân tích, đưa ra các tham
số KQI; KPI cho mạng và dịch vụ trong 3G. Phần 2.4 đề cập đến
các vấn đền cơ bản về quản lý, giám sát SLA trong 3G.
2.1 Kiến trúc QoS trên mạng di động 3G-UMTS
2.1.1 Kiến trúc mạng di động 3G-UMTS

Hình 2-1 Kiến trúc mạng UMTS theo 3GPP R5
33

 Hiện nay, các thiết bị Node B/RNC của các hãng đều hỗ trợ,
cho phép cấu hình truyền tại các dịch vụ thoại và data trên
một luồng FE (không cần sử dụng thêm luồng E1). Nếu cấu
hình này được triển khai và đảm bảo được chất lượng sẽ giảm
thiểu rất nhiều chi phí truyền dẫn SDH triển khai cho mạng
3G.
Xu hướng phát triển của các mạng 3G của VNPT:
Tuy có sự khác nhau về tiến độ và cách thức và mô hình triển khai

theo địa lý, nhưng xét về kiến trúc hệ công nghệ thống mạng 3G
thì cả hai mạng Vinaphone và MobiFone có cùng phương thức
tiến hóa là: xây dựng mạng 3G theo R4 và từng bước chuyển sang
R5 với việc đưa vào phân hệ điều khiển IMS.
Như vậy xét về phương diện QoS các phương thức đảm bảo QoS
cũng phụ thuộc vào kiến trúc mạng tiến hóa từ R4 lên R5 (kiến
trúc QoS theo các release của 3GPP đã được phân tích trong Phần
2.1.2). Hiện tại các mạng đều triển khai theo R4 nên chưa có các
cơ chế điều khiển QoS của IMS.
3.2 Các khuyến nghị áp dụng SLA cho mạng di động 3G
của VNPT
Qua quá trình nghiên cứu, phần này của luận văn đưa ra một số
khuyến nghị, giải pháp áp dụng cho mạng của VNPT
32

o Đối với mạng MobiFone, đối với vùng có cường độ sóng
3G mạnh hơn 2G, thuê bao sẽ tự chuyển sang chế độ sử
dụng sóng 3G (không cần đăng ký). Phương án này share
tải đáng kể cho mạng 2G do các thuê bao hiện nay chủ
yếu vẫn sử dụng chế độ 2G.
o Đối với mạng VinaPhone: Do dung lượng Softswitch chưa
đáp ứng đủ cho các thuê bao trên mạng nên phần lớn lưu
lượng cho 2G vẫn định tuyến qua các tổng đài TDM và
các thuê bao phải đăng ký dịch vụ mới có thể sử dụng
được sóng 3G. Do vậy, mức độ share tải giữa 3G và 2G
còn thấp.
Hiện trạng cấu trúc truyền dẫn cho mạng thông tin di động:
 Phần vô tuyến: Đối với các trạm BTS 2G thường sử dụng từ
1-2E1. Đối với các trạm BTS 3G (Node B), cấu hình truyền
dẫn sử dụng phổ biến hiện nay là 1E1 cho thoại và 3E1 hoặc

1FE cho các dịch vụ data.
 Phần mạng lõi: Trong quá trình triển khai 3G, các hệ thống
tổng đài Softswitch đang dần thay thế các hệ thống chuyển
mạch TDM cũ để phục vụ chung các thuê bao 2G và 3G.
Cùng với việc softswitch hoá phần chuyển mạch, truyền dẫn
cho phần mạng lõi đang dần được IP hoá và chuyển qua mạng
IP core.
13

2.1.2 Sự phát triển của kiến trúc QoS trong mạng di động 3G
2.1.2.1 Các cơ chế QoS trong các mạng trước 3G
Cơ chế đảm bảo QoS trong GPRS chủ yếu dựa trên ngữ cảnh
PDP: “PDP Context” (Packet Data Protocol). Các ngữ cảnh PDP
được thiết lập giữa UE và GGSN tạo ra liên kết logic giữa UE và
CN. Nó chứa các thông tin về phiên liên lạc của UE mỗi khi UE
thiết lập phiên.
Hình 2-2 thể hiện phương thức thiết lập PDP context bao gồm các
bước:

Hình 2-2 Thủ tục thiết lập PDP context theo R97/98
14

PDP context sử dụng trong GPRS theo R97/98 được gọi là
“Primary PDP context”. Trong R97/98 đưa ra các QoS profile như
sau:
 Precedence class:.
 Reliability class:
 Throughput class:
Như thể hiện trên Hình 2-2 ta thấy, trong GPRS, BSS không tham
gia vào quá trình thiết lập PDP context. Vì thế cơ chế QoS dựa

trên thông tin PDP context sẽ chỉ được thực thi cho dữ liệu truyền
trên mạng CN.
2.1.2.2 Các cơ chế QoS trong Release 99
R99 là release đầu tiên cho 3G. Nó chứa các định nghĩa cơ bản
nhất cho 3G UMTS. R99 đưa ra kiến trúc QoS từ đầu cuối đến đầu
cuối. Kiến trúc này bao hàm toàn bộ quá trình truyền dữ liệu từ
đầu cuối người dùng UE qua mạng truy nhập vô tuyến RNS/BSS,
qua mạng lõi chuyển mạch gói PS CN đến các mạng ngoài. R99
mới chỉ đưa ra các quy định về QoS giữa UE ↔ RAN/BSS ↔ các
node của PS CN. Các giao diện giữa MT ↔ TE và giao diện với
các mạng ngoài không được quy định trong R99 và sẽ được bổ
xung trong R5 (Xem phần 2.1.2.3).
31

Hà n
ội

5

6

1

HCM

10

15

1

Hải Phòng

2

2

1

Đà Nẵng

5

6

1

C
ần th
ơ

5

6

1

GĐ 2011-2012

Hà nội

9

14

1

HCM

10

15

1

H
ải Ph
òng

3

3

1

Đà Nẵng

5

6

1

Cần thơ

5

6

1

3.1.3 Đánh giá chung về năng lực các mạng 3G của VNPT
Đối với mạng lõi:
 Qua số liệu trên, thực tế triển khai 3G trên mạng VinaPhone
hiện nay đang gặp một số khó khăn do thiếu về dung lượng
chuyển mạch và tỷ lệ softswitch hoá còn thấp, không đáp ứng
đủ cho số thuê bao 2G hiện tại. Đây cũng là nguyên nhân ảnh
hưởng đến chất lượng mạng VinaPhone do tỷ lệ rớt cuộc cao
khi các thuê bao khi handover giữa chế độ 2G và 3G đòi hỏi
phải chuyển quyền điều khiển giữa tổng đài TDM và
Softswitch.
 Việc thiếu dung lượng Softswitch trên mạng VinaPhone cũng
là yếu tố ảnh hưởng tới công tác triển khai 3G của 2 mạng di
động khác khác nhau:
30

3.1.2 Mạng MobiFone
Hiện trạng mạng MobiFone tính đến cuối năm 2009:

Tham số

Số lượng

Thuê bao

Số lượng thuê bao

- Thuê bao trả sau
- Card
34,729,233

1,090,516

33,638,717

Mạng truy
nhập vô tuyến
2G (BSS)
Số lượng BTS

11263

S
ố l
ư
ợng BSC

217

M

ạng truy
nhập vô tuyến
3G (RNS)
S
ố l
ư
ợng Node
-
B

2587

Số lượng RNC

19

H
ệ thống
Softswitch
M
ạng Mobifone có: 39 tổng đ
ài (t
ổng dung
lượng là 36.600K), tỷ lệ Softswitch chiếm
khoảng 68%;
Hệ thống
GPRS
Hệ thống GPRS với tổng thông lượng
1.200Mbps (dung lượng 8.000K phần SGSN,
8.000K phần GGSN);

Các h
ệ thống
khác
Dung lư
ợng hệ thống IN l
à 54.798K; Dung
lượng hệ thống SMSC là 23.900K; Hệ thống
HLR với tổng dung lượng là 63.000K.


Hướng phát triển của mạng 3G MobiFone là: cũng bước đầu đưa
MSC-Server (softswitch) dần thay thế các tổng đài dựa trên TDM
và IP hóa mạng truyền dẫn, đồng thời là bước đệm để triển khai
IMS.
Dự kiến triển khai các nút mạng Mobile NGN của MobiFone:

MSC-Server

MGW

SGW

GĐ 2009-2011

15

R99 đưa ra các phân lớp QoS. Các phân lớp này dựa trên các đặc
tính lưu lượng của các ứng dụng. Các lớp QoS bao gồm:
 Conversation class:
 Streaming class:

 Interactive class:
 Background class:
Giao diện Iu trong phần mạng truy nhập vô tuyến sử dụng cơ chế
giành trước kênh mang truy nhập vô tuyến(RAB reservation:
Radio Access Bearer reservation). Giao diện Gb được cải tiến bao
gồm: EGPRS và cơ chế PFC(Packet flow Context). Với các cải
tiến này, mạng truy nhập vô tuyến RAN đã hỗ trợ được các ứng
dụng Realtime( các ứng dụng thuộc lớp conversation và lớp
streaming). Tuy nhiên việc chuẩn hóa giao diện Gb cho các ứng
dụng thuộc lớp conversation chỉ kết thúc ở R7.
R99 cũng đưa ra phiên bản mới của PDP context là: “Second PDP
context”.
Kiến trúc E2E QoS
16


Hình 2-3 Kiến trúc E2E QoS
Các chức năng quản lý QoS cho các dịch vụ truyền tải mạng
UMTS trên mặt phẳng điều khiển:

Hình 2-4 Các chức năng quản lý QoS với các dịch vụ truyền tải UMTS
trong mặt phẳng quản lý.
29

Thiết bị
mạng

Giai đoạn
2009-2010
Đến năm

2012
SGSN
Số lượng thiết bị 10 10
Tổng dung lượng thiết
bị (Số lượng người
dung/PDP Ctx)
9,500,000/
7,600,000
15,500,000/
14,600,000
GGSN
Số lượng thiết bị 5 5
Tổng dung lượng thiết
bị (Tính theo số người
dung)
7,600,000 14,600,000
Bảng 3-3: Dự kiến thiết bị nâng cấp Hệ thống GPRS/EDGE/3G của
Vinaphone.
Hệ thống IMS: năng lực 500K thuê bao cung cấp các dịch vụ:
Push to Talk; VoiP; Instant Messaging; Multimedia telephony; Hệ
thống SDP (Service Delivery Platform)
Một số đặc điểm về tiêu chuẩn công nghệ của hệ thống:
 Phù hợp với các tiêu chuẩn của 3GPP
 Hỗ trợ cung các dịch vụ cho cả mạng 2G hiện tại và 3G
UMTS
 Giao diện IuPS sử dụng IP, Frame Relay sử dụng trên giao
diện Gb với mạng 2G/2.5G của Vinaphone.
 Có khả năng kết nối với IMS và đáp ứng dịch vụ IMS điều
khiển
28

tuy
ến 2G (BSS)

S
ố l
ư
ợng BS
C

219

M
ạng truy nhập vô
tuyến 3G (RNS)
S
ố l
ư
ợng Node
-
B

1776

Số lượng RNC

28

Hệ thống Softswitch

Mạng VinaPhone có: 27 tổng đài (tổng dung
lượng là 17.400K) và 07 tổng đài làm chức
năng Gate (tổng dung lượng là 165.000 Erl),
tỷ lệ Softswitch chiếm khoảng 31%;
Hệ thống GPRS

Hệ thống GPRS với tổng thông lượng
400Mbps (dung lượng 3.500K phần SGSN,
3.760K phần GGSN);
Các h
ệ thống khác

Dung lư
ợng hệ thống IN l
à 33.700K; Dung
lượng hệ thống SMSC là 10.496K và đang
lắp đặt tiếp 10.000K; Hệ thống HLR tập
trung với tổng dung lượng là 60.000K.
Bảng 3-1: Năng lực hiện trạng mạng Vinaphone.
Hệ thống Mobile Softswitch (phần mạng CS):
Thiết bị
mạng

Giai đoạn
2009-2010
Đến năm
2012
MSS
Số lượng thiết bị 8 11
Tổng dung lượng

thiết bị (Tính theo số
người dung)
10,000,000 15,000,000
MGW
Số lượng thiết bị 14 17
Tổng dung lượng
thiết bị (Tính theo số
người dung)
10,000,000 15,000,000
Bảng 3-2: Dự kiến thiết bị nâng cấp Hệ thống Mobile Softswitch của
Vinaphone.
Hệ thống GPRS/EDGE/3G (phần mạng PS):
17

2.1.2.3 Các cơ chế QoS trong Release 5
Nội dung chủ yếu của R5 là thêm vào phân hệ điều khiển IMS.
Các cơ chế QoS mới là kết quả kéo theo của việc đưa thêm phân
hệ điều khiển IMS. Trong các release trước đó, việc xác định QoS
được thực thi bởi dịch vụ lớp truyền tải là dựa trên các QoS profile
mà UE yêu cầu. Các đặc tính QoS khác nhau được sử dụng cho
các ứng dụng khác nhau bằng cách chỉ ra các APN cho các ứng
dụng, nhưng thông tin xác định dịch vụ linh hoạt không được
chuẩn hóa. Trong R5 đã thay đổi cơ chế này. Trong R5, một cơ
chế mới gọi là SBLP (Service-based local Policy) được đưa ra.
Cơ chế này cho phép P-CSCF (proxy-call session control
function) cung cấp một cách linh hoạt các thông tin của các phiên
của ứng dụng cho dịch vụ lớp truyền tải. Cụ thể là SDP (Session
Description protocol) được sử dụng làm giao thức mô tả phiên cho
các ứng dụng trong IMS. Sau khi khởi tạo kênh truyền tải, các
thông tin về QoS có thể cập nhật theo sự thay đổi của các phiên

IMS. Để hỗ trợ chính sách SBLP, R5 đưa ra các định nghĩa mới
gồm: chức năng quyết định chính sách PDF (policy decision
function) nằm trong P-CSCF và điểm thực thi chính sách PEP
(policy enforcement point) nằm trong GGSN.
R5 còn đưa ra 2 tính năng mới liên quan đến QoS là:
18

 Các bộ lọc được thiết lập tại GGSN để đảm bảo chỉ các
luồng dữ liệu đến và đi từ UE đã được nhận thực mới được
đi qua. Việc đóng mở cổng ra vào cho các luồng dữ liệu
dựa trên các thông tin trạng thái của phiên của ứng dụng.
 Miền GPRS và miền IMS có thể trao đổi các thông tin về
tính cước như một phần trong các thông tin nhận thực
QoS.
Ngoài ra, các cơ chế QoS trong các release trước đó vẫn được giữ
nguyên.

Hình 2-5 Các chức năng quản lý QoS trong mặt phẳng điều khiển theo R5.
27


CHƯƠNG III: ĐỀ SUẤT ỨNG DỤNG SLA
TRONG MẠNG DI ĐỘNG 3G CỦA VNPT
Phần đầu của chương này đi vào khảo sát hiện trạng và phương
hướng phát triển của các mạng 3G của VNPT, từ đó đưa ra các
phân tích, đánh giá năng lực của các mạng này trong việc thực thi
SLA. Phần tiếp theo, luận văn đưa ra các khuyến nghị cho việc áp
dụng SLA cho các mạng 3G của VNPT bao gồm: các khuyến nghị
về các tham số chất lượng đối với các dịch vụ; khuyến nghị về mô
hình thực thi SLA và khuyến nghị về lộ trình triển khai SLA.

3.1 Phân tích năng lực mạng di động 3G của VNPT trong
khả năng hỗ trợ SLA
3.1.1 Mạng Vinaphone
Hiện trạng và dự kiến phát triển tổng thể đến 2012
Hiện trạng mạng Vinaphone tính đến cuối năm 2009:

Tham số

Số lượng

Thuê bao

S
ố l
ư
ợng thu
ê bao

- Thuê bao trả
sau
- Card
23,505,371

1,667,040

21,838,331

M
ạng truy nhập vô
S

ố l
ư
ợng BTS

11640

26

ra ngày càng được bổ xung và hoàn thiện với các giao thức PDP
context, SDP là các giao thức đóng vai trò thỏa thuận QoS; việc
chuẩn hóa PDF như một thực thể đọc lập khỏi P-CSCF đã giúp
cho cơ chế điều khiển QoS cho các dịch vụ trở nên linh hoạt. Mặc
dù các cơ chế này được đưa ra chủ yếu nhằm điều khiển QoS ở
lớp mạng, nhưng đây cũng là cơ sở để thực thi SLA. Phần này
cũng đã đưa ra mô hình ánh xạ QoS giữa UMTS và chế phân biệt
dịch vụ Diffserv, đây là nội dung mà các chuẩn của 3GPP chưa đề
cập tới.
Chương này của luận văn cũng đã phân tích đặc tính của các dịch
vụ và đưa ra các tham số KPI, KQI cơ bản cho các dịch vụ dựa
trên các khuyến nghị mà các tổ chức chuẩn hóa như ITU-T, ETSI,
và TMForum… Phần 2.4 đã phân tích và đưa ra mô hình chức
năng của hệ thống quản lý SLA. Đây là cơ sở cho các bước tiếp
theo nhằm xây dựng hệ thống quản lý SLA cho các dịch vụ.
19

2.1.2.4 Các cơ chế QoS trong Release 6
Các bổ xung về QoS trong R6 chủ yếu xoay quanh giao diện Gq.
Trong R5, PDF nằm trong P-CSCF. Trong R6, PDF được chuẩn
hóa và tách riêng thành một thực thể độc lập. Gq là giao diện mới
giữa PDF với chức năng ứng dụng AF( ví dụ như P-CSCF). Khi

đó PDF có thể được dùng nhận thực các phiên của các ứng dụng.
Ngoài ra, R6 còn cho phép hỗ trợ các giao thức mô tả và thiết lập
phiên khác ngoài SDP và SIP.

Hình 2-6 Các thay đổi trong kiến trúc QoS theo R6.
2.1.3 Ánh xạ QoS giữa 3GPP UMTS và cơ chế phân biệt dịch
vụ Diffserv
Như đã đề cập ở các phần trên, 3GPP chỉ đưa ra cách thức chuyển
đổi các tham số QoS giữa UMTS với RAB, việc chuyển đổi giữa
20

UMTS và CN không được 3GPP đưa ra. Phần này của luận văn
phân tích và đưa ra một ví dụ về việc chuyển đổi các tham số giữa
hai miền này.

Hình 2-7 Các điểm ánh xạ QoS giữa 3GPP và IETF trong mạng lõi UMTS.
Hình 2-7 thể hiện các điểm có sự chuyển đổi giữa đặc tính truyền
tải UMTS và truyền tải trên IP.
2.1.3.1 Cơ chế phân lớp QoS trong UMTS
Mục này phân tích các đặc trưng của cơ chế phân lớp QoS của
3GPP.
2.1.3.2 Cơ chế phân lớp QoS theo IETF
Mục này phân tích các đặc trưng của cơ chế phân lớp QoS theo
IETF.
Các điểm ánh xạ QoS giữa 3GPP và IETF Difserv
25

Quản lý SLA là một quy trình liên hệ mật thiết với quy trình quản
lý, điều hành của các nhà cung cấp dịch vụ theo mô hình eTOM
(enhanced Telecom Operations Map [19]). Hình 2-10 mô tả mối

quan hệ giữa quản lý SLA theo mô hình eTOM.
Như đã trình bày trong mục Error! Reference source not found.,
các nghiên cứu về cơ chế thực thi SLA tập trung vào ba lĩnh vực:
AAA, CAC và Các co chế đàm phán (Negotiation). Trong mạng
3G các cơ chế thực thi các công việc này chính là các cơ chế đảm
bảo QoS dựa trên các các giao thức như SDP, PDP context,
COPS, Diametter … đã được trình bày trong Phần 2.1.2. Tuy
nhiên, các cơ chế đảm bảo QoS này được sử dụng cho các tham số
chất lượng mạng. Vì vậy để đảm bảo các tham số chất lượng dịch
vụ trong SLA (thường không phải là các tham số chất lượng mạng
mà là các tham số mà người sử dụng hiểu và cảm nhận được về
chất lượng dịch vụ) cần có các cơ chế ánh xạ giữa các tham số
chất lượng dịch vụ sang các tham số chất lượng mạng lưới. Quá
trình này chính là sự lựa chọn các tham số KQI nào cho các dịch
vụ với phương pháp luận về lựa chọn các KQI đã trình bày trong
các phần trước của luận văn này.
2.5 Kết chương
Chương này đã nghiên cứu và tổng hợp các cơ chế QoS do 3GPP
đưa ra trong kiến trúc E2E QoS. Các cơ chế QoS được 3GPP đưa
24


Hình 2-9 SLA management.
Product
Offer
Service
Dev. &
Retirement
Manage
Internal SLA

Service
Quality
Analysis & Rpt
Resource
Data
Collection
Resource
Dev.
Product
Dev. &
Retirement
Customer
QoS/SLA
Mgmnt
Supply Chain
Capability
Mgmnt
Order
Handling
Supply Chain
Dev & Change
Mgmnt
S/P
Performance
Management
S/P
SLA
Management
SLA
Requirements

SLA
Templates
Target
KQIs
Target
KPIs
KQI / KPI
Mapping etc
Actual
SLAs
Target
Data
Actual
Data
S/P
Data
SLA Reqs
S/P SLA
SLA
Objectives
S/P
Perf. Data
KQIs &
Violations
Operation’s Domain
Customer / Marketing Domain
H
ình 2-10 Luồng các xử lý SLA trong mô hình eTOM.
T
ạo SLA

Đàm phán

Th
ực thi

Giám sát

Báo cáo

Duy trì

Thanh toán

21

2.1.3.3 Ánh xạ QoS giữa 3GPP và IETF
Dựa vào các phân tích trên, Bảng 2-1 được đưa ra như một ví dụ
về việc ánh xạ QoS giữa 3GPP UMTS và IETF diffserv.
Các l
ớp QoS trong UMTS

Các l
ớp QoS theo IETF

Trafic class

THP

ARP

PHB

DSCP

Conversation - ARP1 EF 101110
Conversation - ARP2 EF 101110
Conversation - ARP3 EF 101110
Streaming - ARP1 AF41 100010
Streaming - ARP2 AF42 100100
Streaming - ARP3 AF43 100110
Interactive THP1 ARP1 AF31 011010
Interactive THP1 ARP2 AF32 011100
Interactive THP1 ARP3 AF33 011110
Interactive THP2 ARP1 AF21 010010
Interactive THP2 ARP2 AF22 010100
Interactive THP2 ARP3 AF23 010110
Interactive THP3 ARP1 AF11 001010
Interactive THP3 ARP2 AF12 001100
Interactive THP3 ARP3 AF13 001110
Background - ARP1 BE 000000
Background - ARP2 BE 000000
Background ARP3 BE 000000
Bảng 2-1 Ánh xạ giữa các lớp QoS trong UMTS và DSCP.
2.2 Các tham số SLA cơ bản cho các dịch vụ trên mạng
di động 3G
Trên cơ sở phương pháp luận xác định các tham số chất lượng cho
SLA, cùng các khuyến nghị về các vấn đề chất lượng dịch vụ mà
các tổ chức đã đưa ra như ITU-T G1000 [17], ETSI ETR 003 [18]
…, phần này của đề tài đưa ra một số các KQI cơ bản cho các dịch

22

vụ trên mạng di động 3G. Qua quá trình nghiên cứu, tác giả luận
văn này nhận thấy các KQI được đưa ra bởi Tmforum trong
GB923 là toàn diện hơn cả vì thế các tham số KQI cơ bản đưa ra ở
đây cũng dựa trên các KQI mà Tmforum khuyến nghị. Các tham
số được chia ra thành các loại:

 Các KQI truy nhập dịch vụ
 Các KQI về sử dụng dịch vụ
 Các KQI về kết thúc dịch vụ
2.3 Các tham số SLA cho người dùng đầu cuối
Việc đưa ra các tham số chất lượng hướng tới người sử dụng đòi
hỏi các tham số mà nhà cung cấp dịch vụ đưa ra phải thỏa mãn các
nhu cầu của khách hàng. Vì thế các tham số hướng tới người sử
dụng thường phải là các tham số mà người sử dụng hiểu và cảm
nhận được, chứ không phải là các tham số về mạng lưới.
Hình 2-8 thể hiện sự phân loại và các tham số theo các dịch vụ và
yêu cầu QoS của các dịch vụ trong việc đảm bảo chất lượng dịch
vụ đưa đến khách hàng.
23


Hình 2-8 Ánh xạ các yêu cầu về QoS đối với các dịch vụ theo ITU-T.
Cụ thể về các tham số đối với các dịch vụ được đưa ra trong các
phần:
2.3.1 Audio
2.3.2 Video
2.3.3 Data
2.4 Quản lý, giám sát các tham số SLA trên mạng di động

3G
Hình 2-9 thể hiện các nội dung của quản lý SLA. Về vị trí, quản lý
SLS nằm trên lớp quản lý mạng và nằm dưới lớp quản lý kinh
doanh.