ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
CHU KHÁNH THÀNH
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP
NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
TRONG MẠNG 4G
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Mã số: 60.52.02.03
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
THÁI NGUYÊN - 2014
2
Công trình được hoàn thành tại:
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIÊP- ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ BÁ DŨNG
Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Quang Hoan
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Phản biện 2:PGS.TS Nguyễn Thanh Hà
Đại học Thái Nguyên
Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật họp tại: Đại học Kỹ thuật Công nghiệp -
Đại học Thái Nguyên
Vào ngày 18 tháng 04 năm 2014
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
Trung tâm Học liệu, Đại học Thái Nguyên
2
3
Thư viện - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên
3
4
LỜI MỞ ĐẦU
Mạng thông tin di động ngày nay đã trở thành một ngành công
nghiệp viễn thông phát triển rất nhanh và mang lại nhiều lợi nhuận
cho các nhà mạng đang khai thác dịch vụ.
Với sự xuất hiện của mạng di động thế hệ 4G đang được các
nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động 3G chú ý. Công nghệ 4G
đang được nghiên cứu và phát triển rộng rãi trên thế giới; cung cấp
cho người dùng tốc độ truy cập dữ liệu nhanh lên đến hàng trăm
Mb/s thậm chí đạt 1Gb/s, cho phép phát triển thêm nhiều dịch vụ truy
cập sóng vô tuyến mới dựa trên nền tảng hoàn toàn IP. Việt Nam là
nước ứng dụng công nghệ nên trước khi triển khai công nghệ 4G vào
Việt Nam cần phải nghiên cứu về các khía cạnh kỹ thuật, kinh tế, luật
pháp và chất lượng dịch vụ của công nghệ 4G.
Vì vậy mục đích của luận văn là nghiên cứu công nghệ 4G,
kiến trúc mạng 4G và đưa gia giải pháp quản lý giám sát chất lượng
dịch vụ trong mạng 4G.
Kết cấu luận văn gồm 3 chương gồm các nội dung chính như sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động
Chương 2: Mô hình cấu trúc mạng 4G
Chương 3: Nghiên cứu các vấn đề đảm bảo chất lượng dịch
vụ và giám sát lưu lượng cho mạng IP. Ứng dụng triển khai giám
sát cho mạng 4G
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Trong chương này, sẽ trình bày quá trình phát triển mạng
thông tin di động. Đồng thời, cũng giới thiệu động lực phát triển 4G,
sự ủng hộ và sẵn sàng của các nhà khai thác mạng, các nhà sản xuất
thiết bị để đưa 4G trở thành tiêu chuẩn trên toàn cầu.Giới thiệu các
dịch vụ được cung cấp bởi công nghệ 4G.
4
5
1.1.Giới thiệu về hệ thống thông tin di động 4G [2],[6],[7],[8],[9]
Khác với 1G, 2G và 3G, 4G không phải là công nghệ ứng dụng
thông qua giao diện vô tuyến. Trái lại, 4G sẽ không có gì liên quan
đến các loại giao diện vô tuyến cơ sở. Để hỗ trợ thông lượng, chuẩn
mục tiêu được phác thảo bởi Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU -
International Telecommunication Union), chắc chắn nó sẽ dựa trên
điều biến giải pháp đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao
OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) với công
nghệ MIMO (multiple input, multiple output) và các cải tiến anten
thông minh khác.
Mạng 4G sẽ là một sự hội tụ của nhiều công nghệ mạng hiện
có và đang phát triển như 2G, 3G, WiMAX, Wi-Fi, IEEE802.20,
IEEE802.22, pre-4G, RFID, UWB, Satellite…
Hình 1.1: Mô hình mạng hỗn tạp 4G
1.2. Lịch sử và xu hướng phát triển lên 4G.
1.2.1. Hệ thống di động đầu tiên 1G [1]
Hệ thống này được phát triển vào những năm 70, nó trở nên
phổ biến ở Bắc Mỹ, Liên hiệp Anh và Bắc Âu.
5
6
Những công nghệ chính thuộc thế hệ thứ nhất này có thể kể đến là:
• AMPS (Advanced Mobile Phone Service): Dịch vụ điện thoại di động
tiên tiến, phát triển ở Bắc Mỹ, hoạt động ở dải tần 800MHz.
• TACS (Total Access Communication System): Hệ thống thông tin
thâm nhập toàn bộ, được triển khai ở các nước thuộc khối liên hiệp
Anh, hoạt động ở dải tần 800 và 900 MHz.
• NMT (Nordic Mobile Telephone): Điện thoại di động Bắc Âu, phát triển
ở các nước Bắc Âu, hoạt động ở dải tần 450 và 900 MHz.
1.2.2. Hệ thống di động thế hệ thứ 2 (2G) [1]
Đầu những năm 1982, Hiệp hội Bưu chính Viễn thông châu Âu
(CEPT- Conference European Post and Telegraphs) đã thành lập một
nhóm nghiên cứu có tên gọi là Group Special Mobile (GSM) để
nghiên cứu và phát triển hệ thống di động mặt đất dân dụng châu Âu.
Mạng điện thoại di động thế hệ thứ 2 xét về công nghệ có thể chia
được làm 2 nhóm là:
• Hệ thống thông tin di động dựa trên phương pháp đa truy nhập phân
chia theo thời gian kết hợp tần số (TDMA/FDMA - Time Division
MultiAccess/ Frequency Division MultiAccess).
• Hệ thống thông tin di động dựa trên phương pháp đa truy nhập phân
chia theo mã (CDMA- Code Division MultiAccess)
Dịch vụ của hệ thống GSM được chia làm 2 nhóm chính
thoại và dữ liệu.
Bảng 1.1: Dịch vụ của hệ thống GSM
Nhóm dịch vụ Tên dịch vụ
Thoại
- Cuộc gọi thông thường(Normal Call)
- Chặn cuộc gọi (Bared Call)
- Chuyển cuộc gọi
- Giữ cuộc gọi
Dữ liệu
- Tin nhắn ngắn (SMS)
- Truyền dẫn số liệu
6
7
- Phát quảng bá ô
1.2.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) [1],[2],[5]
Vào năm 1992, ITU công bố chuẩn IMT-2000 (International
Mobil Telecommunication - 2000) cho hệ thống 3G với các ưu điểm
chính được mong đợi đem lại bởi hệ thống 3G là:
Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau:
384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng.
2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương.
Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ
ba (3G):
- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:
Đường lên: 1885-2025 MHz.
Đường xuống: 2110-2200 MHz.
- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin
vô tuyến:
Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến.
Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông.
- Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sở,
ngoài đường, trên xe, vệ tinh.
- Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:
Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment) trên
cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu.
Đảm bảo chuyển mạng quốc tế.
Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu
chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch theo gói.
- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
7
8
Cung cấp dịch vụ thoại chất lượng cao.
Các dịch vụ tin nhắn (E-mail, fax, SMS, chat, ).
Các dịch vụ đa phương tiện (xem phim, xem truyền hình, nghe
nhạc, )
Truy nhập Internet (duyệt Web, tải tài liệu, ).
Các hệ thống 3G điển hình là:UMTS (W-CDMA) và
CDMA2000.
UMTS (Universal Mobile Telephone System), dựa trên công nghệ
W-CDMA, là giải pháp được ưa chuộng cho các nước đang triển
khai các hệ thống GSM muốn chuyển lên 3G.
WCDMA sử dụng kênh truyền dẫn 5MHz để chuyển dữ liệu. Nó
cũng cho phép việc truyền dữ liệu ở tốc độ 384 Kbps trong mạng di
động và 2 Mbps trong hệ thống tĩnh.
CDMA2000 có tốc độ truyền dữ liệu từ 144Kbps đến 2 Mbps.
1.2.4. Hệ thống di động thứ 4 (4G) [3],[6],[7],[8],[9]
4G hoàn toàn dựa trên mạng chuyển mạch gói. Ngoài ra, tất
cả các mạng 4G sẽ được số hóa và sẽ cung cấp băng thông cao hơn
lên đến 100 Mbps. 4G thực sự là sự tập hợp các tiêu chuẩn trước đó.
4G cung cấp QoS và tốc độ phát triển hơn nhiều so với 3G đang tồn
tại, không chỉ là truy cập băng rộng, dịch vụ tin nhắn đa phương
tiện (MMS), chat video, TV di động mà còn các dịch vụ HDTV,các
dịch vụ tối thiểu như thoại, dữ liệu và các dịch vụ khác. Nó cho
phép chuyển giao giữa các mạng vô tuyến trong khu vực cục bộ và
có thể kết nối với hệ thống quảng bá video số.
Kỹ thuật sử dụng lớp vật lý
- MIMO: để đạt được hiệu suất phổ tần cao bằng cách sử dụng
phân tập theo không gian, đa anten đa người dùng.
8
9
- Sử dụng lượng tử hóa trong miền tần số, chẳng hạn như
OFDM hoặc SC-FDE (single carrier frequency domain equalization)
ở đường xuống: để tận dụng thuộc tính chọn lọc tần số của kênh mà
không phải lượng tử phức tạp.
- Ghép kênh trong miền tần số chẳng hạn như OFDMA hoặc
SC-FDMA ở đường xuống: tốc độ bit thay đổi bằng việc gán cho
người dùng các kênh con khác nhau dựa trên điều kiện kênh.
1.3. Các ứng dụng và dịch vụ trong mạng 4G (4G) [3],[7]
Hệ thống thông tin di động thế hệ 4G sẽ cung cấp các loại
dich vụ chính: di động, viễn thông và internet nhưng với tốc độ cao
hơn lên đến 100 Mbit/s và điều đáng quan tâm hơn là các dịch vụ đa
phương tiện.
Với khả năng cung cấp các dịch vụ tốc độ bit cao, các hệ
thống thông tin di động thế hệ 4G cung cấp các dịch vụ chất lượng
tốt, đảm bảo: Điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, các dịch vụ
thông tin về vị trí, các dịch vụ thương mại di động, các dịch vụ
phân phối nội dung, các dịch vụ hỗ trợ tải dữ liệu, các dịch vụ điều
khiển từ xa, các dịch số liệu tốc độ bít thấp, dịch vụ số liệu bít
cao… Cũng có thể phân chia dịch vụ thành hai loại chính: Dịch vụ
cơ sở và dịch vụ đa phương tiện.
1.4. Kết luận
Chương này mới chỉ giới thiệu các hệ thống thông tin di
động và đưa ra một số loại hình dịch vụ điển hình, một số ví dụ về
các ứng dụng trong 4G theo một khía cạnh chung. Định hướng
phát triển các dịch vụ cho 4G dựa trên nền tảng của 3G nhưng với
độ tin cậy và tính an toàn cao hơn. Ngoài ra, công nghệ 4G sẽ có
khả năng kết nối thông suốt trong khi 3G thì không hỗ trợ cho
9
10
người sử dụng người đi du lịch và yêu cầu kết nối thoại/ dữ liệu
không bị gián đoạn.
Chương 2
MÔ HÌNH CẤU TRÚC MẠNG 4G
Chương 2 sẽ tập trung nghiên cứu cấu trúc mạng di động 4G,
so sánh sự khác nhau giữa hệ thống 3G và 4G để thấy sự cần thiết
khi chuyển sang công nghệ mới. Tìm hiểu mô hình mạng di động 4G
và các chức năng trong thành phần hệ thống mạng.
2.1. Các yêu cầu về cấu trúc mạng 4G [2,3,6,7,8,9,10]
Mạng 4G phải đáp ứng được yêu cầu tích hợp được các
mạng khác như các mạng di động thế hệ 2, thế hệ 3, thế hệ 3,5G,
… và WLAN, WiMAX, và các mạng không dây khác như Hình
2.1 dưới đây.
10
11
Hình 2.1: Sự phát triển của các mạng khác nhau dẫn đến 4G
2.1.1. Mạng có tính mở
Hình 2.3: Người dùng ở các mạng khác nhau
có thể truy nhập vào hệ thống
2.1.2. Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đa phương
tiện trên nền IP
Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, cần sự kết hợp chặt chẽ giữa các
lớp truy nhập, truyền tải và các dịch vụ Internet. Đặc biệt đối với các vấn
đề về độ trễ mạng, băng thông dịch vụ…vv. Mạng 4G yêu cầu tốc độ
truyền dữ liệu cao, độ trễ nhỏ, dịch vụ thời gian thực, chất lượng cao.
2.1.3. Đảm bảo tính an toàn, bảo mật thông tin.
Sử dụng Mobile Ipv6 có 128 bit địa chỉ thay cho địa chỉ 32 bit
của Ipv4, tạo ra số lượng địa chỉ lớn, nên không chỉ cho phép nhiều nút
mạng hơn kết nối với mạng mà còn cho phép một giao diện có thể có
nhiều hơn một địa chỉ sử dụng cho các quy mô mạng khác nhau.
2.1.4. Mạng đảm bảo tính di động
11
12
Hình 2.4: Tính di động của mạng
2.1.5. Mạng phải đảm bảo về tốc độ
Hình 2.5: Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng 4G
2.2. Mô hình mạng 4G [2],[5],[6],[7]
2.2.1. Ưu nhược điểm của cấu trúc mạng 4G và 3,5G
- Tốc độ dữ liệu cao hơn rất nhiều lần so với 3G
- Tăng hiệu quả sử dụng phổ và giảm thời gian trễ
- Cấu trúc mạng sẽ đơn giản hơn, và sẽ không còn chuyển mạch kênh
- Hiệu quả trải phổ tăng 4 lần và tăng 10 lần user/cell so với WCDMA.
- Độ rộng băng tần linh hoạt cũng là một ưu điểm của LTE đối với
WCDMA
2.2.2. Mô hình mạng thông tin di động 4G
12
13
Hình 2.6: Mô hình cấu trúc mạng 4G
2.3. Chức năng các phần tử trong mô hình [1],[2],[6],[7]
2.3.1. Các phần tử lớp truy nhập vô tuyến
Nhiệm vụ chính của mạng truy nhập vô tuyến (Radio Access
Network) là tạo và duy trì các kênh mang truy nhập vô tuyến (RAB)
để thực hiện thông tin giữa thiết bị di động (UE) với mạng lõi (CN).
- Các phần tử truy nhập là các thiết bị đầu cuối có khả năng tích hợp và
hội tụ.
- Điểm truy nhập vô tuyến (RAP- Radio Access Point): Chức năng
chính của RAP là thực hiện xử lý lớp 1 của giao diện vô tuyến (mã
hóa kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ,…), Sử dụng một số kỹ
thuật mới làm tăng tốc độ đường truyền bằng cách: Sử dụng Anten
thông minh, đây là sự kết hợp của nhiều phần tử Anten tự động tối ưu
mẫu thu và bức xạ của nó dựa vào sự hồi đáp của môi trường tín
hiệu.
- Điều chế và mã hóa thích ứng :(AMC - Adaptation and Modulation
Coding). Điều chế và tỉ lệ mã hóa được thích ứng một cách liên tục
và chất lượng kênh thay cho việc điều chỉnh công suất đã thay thế
hoàn toàn kỹ thuật hệ số trải phổ biến thiên của truyền dẫn vô tuyến
tốc độ cao.
- Ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM [8]: Tín hiệu gửi đi
được chia thành các sóng mang nhỏ, trên mỗi sóng mang đó tín hiệu
13
14
là “ băng hẹp ” và vì vậy tránh được hiệu ứng đa đường, tạo nên một
khoảng bảo vệ chèn vào giữa mỗi tín hiệu OFDM. OFDM cũng tạo
nên một độ lợi về phân tập tần số, cải thiện hiệu năng của lớp vật lý.
Nó cũng tương thích với những công nghệ mở rộng nâng cao khác,
như là các anten thông minh và MIMO [7].
Hình 2.7. Nguyên lý OFDM
- Bộ điều khiển truy nhập vô tuyến (RAC: Radio Access
Controller): Bộ điều khiển truy nhập vô tuyến (RAC) là phần tử điều
khiển của lớp truy nhập vô tuyến. Chức năng RNC dùng để điều khiển
lưu lượng và quản lý tài nguyên vô tuyến của lớp thâm nhập vô tuyến.
- Chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến: RRM (Radio
Resources Management) là một tập hợp các thuật toán được sử dụng
để đảm bảo sự ổn định của đường truyền vô tuyến và QoS của kết nối
vô tuyến bằng cách chia sẻ và quản lý tài nguyên vô tuyến một cách
có hiệu quả.
2.3.2. Lớp mạng lõi
Mạng lõi phải tích hợp được tất cả các mạng viễn thông khác
như các mạng di động, WLAN, WiMAX, các mạng không dây khác,
… Để đạt được điều đó thì trong mạng lõi phải có:
- Phát triển NGN trên toàn cầu, hệ thống truyền dẫn trong mạng lõi sử
dụng giao thức IPv6, đặc biệt việc sử dụng IP di động một cách linh
hoạt giúp cho việc kết hợp giữa các mạng di động. Cổng đa phương
tiện (MGW: Multimedia Gateway): Trong mạng lõi, MGW thực hiện
các chức năng chính là:
14
15
+ Thực hiện chuyển đổi dữ liệu sang gói IP và ngược lại
+ Thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến dữ liệu
từ/tới một vùng dịch vụ của mạng tuỳ thuộc vào vị trí thuê bao.
- Các Router: Trong mạng lõi thì các router thực hiện chức năng chính
là định tuyến cuộc gọi, đưa cuộc gọi số liệu từ/tới các nơi theo đúng
yêu cầu. Các router sử dụng giao thức định tuyến tiên tiến trong
mạng IP như BGP (BGP: Border Gateway Protocol). Ngoài ra, mạng
lõi còn sử dụng một kỹ thuật mới nữa là chuyển mạch nhãn đa giao
thức MPLS (MPLS: Multi protocol Label Switching).
2.3.3. Lớp chức năng
Lớp chức năng điều khiển dùng để điều khiển hệ thống như
điều khiển hệ thống báo hiệu, điều khiển lưu lượng, bảo mật thông
tin,… đồng thời cung cấp cơ sở hạ tầng cho lớp dịch vụ cung cấp các
loại hình dịch vụ khác nhau. Chức năng điều khiển gồm có:
- Chức năng báo hiệu: Báo hiệu trong mạng lõi là loại báo hiệu tập
trung. Một đặc điểm chính trong mạng 4G là tất cả đều hội tụ trên nền
IP, do đó giao thức báo hiệu thực hiện chính trên mạng 4G là SS7oIP.
Điều này được thực hiện thông qua Gateway báo hiệu (SGW -
Signalling gateway).
- Chức năng bảo mật: Chức năng này được thực hiện thông qua
Gateway an ninh (SEG - Security Gateway) để cung cấp về chính
sách an toàn (proxy server) và bức tường lửa (firewall).
- Chức năng về Billing: Chức năng này cung cấp cho mạng khả năng về
nhận thực, tính cước đối với các dịch vụ sử dụng trong mạng.
- Chức năng về tính di động trong mạng (Mobility): Chức năng này
được kế thừa từ các mạng di động thế hệ trước. Nó được thể hiện qua
các thành phần cũ của mạng như HLR, VLR, EIR, AUC, MSCS và
cơ cấu điều khiển handover, handoff của thuê bao.
- Chức năng IP Multimedia: Đây là khối chức năng tiên tiến so
với các mạng di động 2G. Điểm chính của khối chức năng này là
15
16
thực hiện các chức năng điều khiển, quản lý các phiên làm việc IP
trong mạng 4G.
2.3.4. Lớp dịch vụ
Có chức năng cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu của người
dùng, có chất lượng cao như: Các dịch vụ thông tin định vị, dịch vụ
đa phương tiện chất lượng cao, dịch vụ điều khiển từ xa… Với mô
hình này, lớp dịch vụ là lớp cung cấp các nội dung về dữ liệu cho
người sử dụng.
2.4. Kết luận
Chương 2 đã tập trung nghiên cứu cấu trúc cụ thể của mạng
4G, cấu trúc vật lý, mô hình kết nối và các lớp kiến trúc trong mạng
4G. So sánh giữa mạng di động hiện tại với hệ thống di động 4G sắp
triển khai, có đánh giá về các chỉ tiêu và điều kiện khi lựa chọn các
giải pháp chuyển mạng.
Chương 3
NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG
DỊCH VỤ VÀ GIÁM SÁT LƯU LƯỢNG CHO MẠNG IP
3.1. Giới thiệu tổng quan về chất lượng dịch vụ (QoS) IP [4],[10]
3.1.1. Lịch sử phát triển các mô hình QoS cho mạng IP
Dưới đây chỉ ra các bước phát triển của khái niệm chất lượng dịch
vụ: (QoS-Quality of Service) từ khoảng giữa thập kỳ1990 tới đây.
16
17
Hình 3.1: Các bước phát triển của mô hình QoS
Nỗ lực tiêu chuẩn hoá chất lượng dịch vụ IP lần đầu tiên khi
IETF phát hành RFC1633 vào tháng 6 năm 1994. RFC 1633 đưa ra
mô hình dịch vụ tích hợp IntServ (Integrated Sevices) và tập trung
vào giao thức dành trước tài nguyên RSVP (Resource Reservation
Protocol). Vào cuối những năm 1990, các kỹ thuật QoS được chú
trọng nhiều hơn và trở thành vấn đề quan trọng khi tương thích với
các công nghệ mạng tiên tiến như: Công nghệ chuyển mạch nhãn đa
giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching) và các công nghệ
mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network).
3.1.2. Các tham số chất lượng dịch vụ IP
Theo khuyến nghị I.380 ITUT định nghĩa một số tham số đánh
giá hiệu năng truyền gói tin IP gồm: Trễ truyền gói IP IPTD (IP packet
Transfer Delay) và Tỷ lệ lỗi gói tin IP IPER (IP packet Error Ratio):
3.2. Một số tham số cơ bản ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ
(QoS) IP thực tế
Các tham số thông thường nhất thường được biết đến là các
tham số: Băng thông, độ trễ, trượt, giá và xác suất mất gói.
17
18
3.2.1. Băng thông
Hình 3.3: Băng thông khả dụng
3.2.2. Độ trễ
Gồm 2 thành phần chủ yếu: Trễ truyền lan và trễ xử lý hàng đợi.
Hình 3.4: Trễ tích lũy từ đầu cuối đến đầu cuối
3.2.3. Tổn thất gói
Thông thường, tổn thất gói xảy ra khi các bộ định tuyến tràn
không gian đệm. Hình vẽ 3.6 dưới đây chỉ ra trong trường hợp hàng
đợi đầu ra đầy và các gói tin mới đến bị loại bỏ.
18
19
Hình 3.6: Tổn thất gói và hiện tượng tràn bộ đệm đầu ra
3.3.4. Jitter (Biến động trễ)
Jitter là vấn đề cố hữu trong các mạng chuyển mạch gói.
Nguyên nhân từ cơ chế xử lý lưu giữ và chuyển gói tại các nút mạng.
Ngoài ra, còn do các gói đi đến đích theo các đường truyền khác
nhau trên mạng.
Hình 3.7: Sự thay đổi thời điểm gọi đến
Để khử jitter người ta dùng một bộ đệm gọi là jitter buffer, đó
có thể là một hàng đợi động với kích thước thay đổi phụ thuộc vào
19
20
khoảng thời gian giữa hai lần gói đến của các gói trước vì bộ đệm cố
định nếu quá lớn thì làm tăng trễ nếu quá nhỏ thì làm mất gói.
3.3. Các vấn đề đảm bảo QoS
Một cơ cấu đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS chung nhất gồm
3 phần chính: Cung cấp QoS, điều khiển QoS và quản lý QoS như chỉ
ra trên hình 3.8 dưới đây
Hình 3.8: Các thành phần trong cơ cấu đảm bảo
chất lượng dịch vụ QoS
3.3.1. Cung cấp QoS
- Cung cấp QoS đưa ra hàng loạt các kỹ thuật nhằm thiết lập luồng và
các giai đoạn thoả thuận tài nguyên nhằm đảm bảo QoS từ đầu cuối
tới đầu cuối.
3.3.2. Điều khiển QoS
- Điều khiển QoS đưa ra hàng loạt các hành vi điều khiển như lập lịch,
chia gói lập chính sách và điều khiển luồng.
3.3.3. Quản lý QoS
20
21
- Quản lý QoS nhằm giám sát, điều đình lại tài nguyên và duy trì các
điều kiện đảm bảo QoS.
3.4. Mô hình ứng dụng đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) IP
3.4.1. Mô hình tích hợp dịch vụ INTSERV
Mô hình dịch vụ tích hợp IntServ đề xuất hai lớp dịch vụ bổ
sung cho các dịch vụ IP truyền thống gồm:
- Dịch vụ bảo đảm GS cho ứng dụng yêu cầu giới hạn trễ và băng
thông.
- Dịch vụ điều khiển tải CL cho ứng dụng yêu cầu độ tổn thất gói thấp.
Hình 3.9: Mô hình tích hợp dịch vụ Intserv
3.4.2. Mô hình phân biệt dịch vụ
Kiến trúc mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ được coi là
bước phát triển tiếp theo của mô hình tích hợp dịch vụ IntServ.
Tiếp cận của mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ là không xử lý
theo từng luồng lưu lượng riêng biệt mà ghép chúng vào một số
lượng hạn chế các lớp lưu lượng. Trong DiffServ, băng thông và
các tài nguyên mạng khác được chỉ định trong các lớp lưu lượng.
21
22
Hình 3.10. Mô hình các bước phân biệt dịch vụ DiffServ
3.5. Ứng dụng triển khai chất lượng dịch vụ (QoS) cho 4G tại
Việt Nam
3.5.1. Tình hình triển khai 4G trên thế giới và Việt Nam
Hầu hết các hãng sản xuất thiết bị viễn thông hàng đầu thế giới:
Alcatel-Lucent, Ericsson, Motorola, Nokia, Nokia Siemens Networks,
Huawei, LG Electronics, Samsung, NEC, Fujitsu đã nhận ra tiềm
năng to lớn này và đã cùng bắt tay với các telco lớn trên thế giới
(Verizon Wireless, AT&T, France Telecom-Orange, NTT DoCoMo, T-
Mobile, China Mobile, ZTE ) thực hiện các cuộc thử nghiệm quan
trọng trên công nghệ LTE và đã đạt những thành công đáng kể.
Tại Việt Nam, Bộ TT&TT đồng ý cho 5 doanh nghiệp VNPT,
Viettel, FPT Telecom, CMC và VTC được thử nghiệm mạng di động
4G trước khi đấu giá lấy tần số và giấy phép 4G. VNPT đã lựa chọn
công nghệ LTE (Long Term Evolution),kết quả thử nghiệm đạt với
tốc độ truy cập Internet lên đến 60 Mb/giây.
22
23
Hình 3.12: Trạm gốc LTE
Cấu trúc mạng VNPT
Mạng NGN của VNPT được tổ chức theo mô hình chung gồm
2 tầng độc lập: tầng truyền tải và tầng dịch vụ.
Hình 3.13: Mô hình truyền tải NGN
Kết nối Mobile backhaul
Dịch vụ này sử dụng dịch vụ E-LINE, mỗi UPE sẽ cấu hình 1
S-VLAN cho dịch vụ 2G và một S-VLAN cho 3G. Theo nguyên tắc
thiết kế, ring CSG sẽ kết nối trực tiếp với UPE
23
24
Hình 3.15: Mô hình kết nối Kết nối Mobile backhaul nội tỉnh
3.5.3. Quy trình quản lý và giám sát băng thông trên các NodeB 3G
Hình 3.16: Sơ đồ mạng Viễn thông của VNPT Thái Nguyên
Hiện nay, VNPT Thái Nguyên đang khai thác 90 trạm NodeB
và 300 trạm BTS 2G. Tất cả lưu lượng thoại, data, Video Call… được
24
25
truyền tải qua mạng ManE. Các kết nối này được giám sát thời gian thực
trên phần mềm giám sát dưới đây:
Hình 3.17: Topo mạng truyền tải băng rộng nội tỉnh
VNPT Thái Nguyên đang sử dụng bản thương mại của phần
mềm PRTG version 7.0 để giám sát toàn bộ các hệ thống trên mạng,
từ các Node Router biên của ManE đến các thiết bị truy nhập Switch,
IPDSLAM….Các Node B sẽ được kết nối qua các Switch L2 thông
qua giao tiếp FE hỗ trợ kết nối tối đa 100Mbps.
25
