Điều khiển tốc độ cho thuê bao data 3g trên mạng mobifone (tt)

1

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
---------------------------------------

Nguyễn Văn Nghị

ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CHO THUÊ BAO DATA 3G
TRÊN MẠNG MOBIFONE

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Mạnh Hùng

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2012


2

MỞ ĐẦU
Hiện công nghệ 3G đã được triển khai ở rất nhiều nước trên thế giới. Cùng với tính
vượt trội tốc độ truyền dữ liệu so với công nghệ 2G và sự thâm nhập các thiết bị smart
phone thì nhu cầu sử dụng internet tốc độ cao qua các máy di động ngày càng tăng về các
dịch vụ như video, TV di động.... Nhà khai thác phải nâng cấp mạng lưới phù hợp với các
thiết bị đầu cuối và có các chính sách dữ liệu cước hấp dẫn khách hàng. Cung cấp cước truy
nhập data thấp với tốc độ sẽ tăng thêm số lượng khách hàng. Tuy nhiên chi phí để đáp ứng
các nhu cầu truy nhập dữ liệu không giới hạn của khách hàng và doanh thu từ data lại trái
ngược nhau. Chi phí đầu tư đáp ứng yêu cầu khách hàng lại quá cao. Nhà khai thác làm thế

nào để có lợi nhuận từ việc tăng trưởng dữ liệu mạnh, quản lý tài nguyên mạng một cách
hiệu quả với chi phí đầu tư thấp và tập trung cho các khách hàng kinh nghiệm. Một cách để
đạt được những mục tiêu trên là tạo ra giá trị bằng cách giới thiệu các dịch vụ và kế hoạch
dữ liệu mới sử dụng giải pháp kỹ thuật điều khiển tốc độ QoS.
Trên cơ sở nhìn nhận tầm quan trọng của việc điều khiển tốc độ QoS cho thuê bao
mang lại lợi ích cho cả thuê bao và nhà mạng, luận văn này đã được xây dựng với những nội
dung chính như sau:
Chương I: Tổng quan về mạng 3G
Chương II: Điều khiển tốc độ cho thuê bao data trên mạng di động
Chương III: Áp dụng điều khiển tốc độ thuê bao Data trên mạng MobiFone
Em xin gửi lời cảm ơn các thầy cơ giáo đã tận tình dạy dỗ em trong hơn 2 năm học
tập tại Học viện Cơng nghệ bưu chính viễn thông. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn T.S
Nguyễn Mạnh Hùng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, tháng 06 năm 2012

Học viên

Nguyễn Văn Nghị


3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 3G
1.1 Cấu trúc cơ bản của mạng 3G
1.1.1 Lộ trình phát triển các cơng nghệ thơng tin di động
Lộ trình phát triển các cơng nghệ thông tin di động lên 4G được cho trên hình 1.1 và
lộ trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP được cho trên hình 1.2.

Hình 1.1: Lộ trình phát triển các cơng nghệ thơng tin di động lên 4G

Hình 1.2: Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP

Hình 1.3 cho thấy lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của 3GPP


4

Hình 1.3: Lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của 3GPP

1.1.2 Giới thiệu về cấu trúc mạng WCDMA
Cấu trúc mạng 3G WCDMA có thể được mơ hình hóa theo nhiều cách khác nhau. Ở
đây sẽ giới thiệu một số cấu trúc mạng cơ bản bao gồm:
● Mơ hình khái niệm.
● Mơ hình cấu trúc.
● Cấu trúc quản lý tài nguyên.
● Cấu trúc dịch vụ mạng UMTS.

1.1.3 Cấu trúc mạng truy cập vô tuyến UTRAN
Nhiệm vụ chính của UTRAN là tạo và duy trì các kênh mang truy cập vô tuyến
(RAB) để thực hiện thông tin giữa thiết bị di động (UE) với mạng lõi (CN). UTRAN nằm
giữa hai giao diện mở Uu và Iu. Nhiệm vụ của UTRAN là phối hợp với mạng lõi thực hiện
các dịch vụ mạng qua các giao diện này.
UTRAN bao gồm nhiều hệ thống con mạng vô tuyến RNS (Radio Network
Subsystem). Mỗi RNS bao gồm một số trạm gốc (node B), giao diện Uu và một bộ điều
khiển mạng vô tuyến RNC. RNC kết nối với node B bằng giao diện Iub. Các RNS giao tiếp
với nhau sử dụng giao diện mở Iur mang cả thông tin báo hiệu và lưu lượng.

1.1.4 Cấu trúc mạng lõi theo tiêu chuẩn 3GPP R99
3GPP R99 là hệ tiêu chuẩn UMTS đầu tiên, trong đó thể hiện một hệ thống truy cập
vơ tuyến băng rộng với mạng lõi (CN) được nâng cấp từ GSM. Mạng lõi sử dụng hạ tầng

GSM và phần mở rộng GPRS để sử dụng cho các dịch vụ gói. Mạng lõi được chia thành hai
khối chức năng: khối chức năng chuyển mạch kênh CS và khối chức năng chuyển mạch gói
PS.

1.1.5 Cấu trúc phân lớp của WCDMA
Cấu trúc phân lớp của WCDMA được xây dựng trên cơ sở các tiêu chuẩn của
UMTS. Các giao thức giữa các phần tử trong mạng WCDMA được chia thành hai phần


5
chính: tầng khơng truy nhập và tầng truy nhập. Giao diện vô tuyến được phân thành 3 lớp
giao thức:
- Lớp vật lý (L1).
- Lớp kết nối số liệu (L2).
- Lớp mạng (L3).

1.1.6 Các giao diện trong mạng 3G
Cấu trúc UMTS không định nghĩa chi tiết chức năng bên trong của phần tử mạng mà
chỉ định nghĩa giao diện giữa các phần tử lôgic. Cấu trúc giao diện được xây dựng trên
nguyên tắc là các lớp và các phần cao độc lập lôgic với nhau, điều này cho phép thay đổi
một phần của cấu trúc giao thức trong khi vẫn giữ nguyên các phần còn lại.

1.1.7 Các loại kênh trong UTRAN
Các kênh trong UTRAN gồm các kênh logic, kênh vật lý và kênh truyền tải.

1.2 Cấu trúc mạng GSM/UMTS triển khai trên mạng Mobifone
Mạng Mobifone đã được phủ sóng 64/64 tỉnh thành, được chia thành sáu khu vực
tương ứng với 6 miền.
Tần số sử dụng: mạng thông tin di động VMS – Mobifone sử dụng 02 băng tần:
● Băng tần GSM900: Độ rộng 8 MHz, gồm 40 tần số từ 84 đến 124

● Băng tần GSM1800: Độ rộng 20MHz, gồm 100 tần số từ tần số 610 đến 710
● Băng tần sử dụng cho 3G: 2100 Ghz, băng A
Để đáp ứng cho dự báo thuê bao và lưu lượng như kể trên, cần xây dựng mạng 3G đủ
đáp ứng dung lượng và vùng phủ sóng theo nhu cầu.
VMS lựa chọn nâng cấp mạng hiện thời lên mạng 3G tiêu chuẩn WCDMA, với các
phần tử mạng lõi cần được nâng cấp để tương thích kết nối với mạng 3G, bổ sung thêm các
phàn tử mạng RAN.

1.3 Dịch vụ data 3G trên mạng MobiFone và yêu cầu điều khiển tốc độ.
1.3.1 Dịch vụ data trên mạng MobiFone.
Sau khi triển khai 3G, MobiFone đã cung cấp nhiều dịch vụ data cho thuê bao trên
mạng, cụ thể một số dịch vụ chủ yếu gồm dịch vụ Mobile Internet, dịch vụ Fast Connect,
dịch vụ Mobile TV và dịch vụ WAP Portal.


6

1.3.2 Ưu tiên dịch vụ và QoS cho thuê bao di động.
Mạng thông tin di động thứ 3 UMTS giới thiệu các dịch vụ dựa trên IP cho người
dùng di động. Một vài dịch vụ mới (chẳng hạn như video streaming) cần mức bảo vệ chất
lượng dịch vụ QoS từ mạng để làm việc một cách chính xác.
Trong mạng hiện tại, để nâng cao chất lượng QoS được xử lý bằng cách mở rộng
mạng lưới, đường truyền. Tuy nhiên, cách tiếp cận này không phù hợp với truyền thông di
động khi mà nguồn tài nguyên vô tuyến bị hạn chế. Với giải pháp QoS dựa trên phân lớp
QoS khác nhau (phân lớp lưu lượng traffic class) thì việc sử dụng nguồn tài nguyên mạng di
động sẽ được tối ưu.
Người dùng mạng di động chỉ quan tâm chất lượng dịch vụ end-to-end. Dịch vụ endto-end liên quan tới toàn mạng và phải thiết lập các tham số QoS theo các cấp độ khác nhau.

1.3.3 Kiến trúc UMTS QoS
Dịch vụ mang được xem xét là end-to-end, nghĩa là từ thiết bị đầu cuối TE tới thiết bị

đầu cuối khác. Để thực hiện QoS cho một dịch vụ cần các đặc tính được định nghĩa và chức
năng được thiết lập từ nguồn tới đích của dịch vụ. Một dịch vụ mang bao gồm tất cả các
khía cạnh có thể cung cấp của một QoS đã được cam kết. Khía cạnh này là ở giữa báo hiệu
điều khiển khác nhau, truyền tải mặt phẳng người dùng và chức năng quản lý QoS. Kiến
trúc phân lớp dịch vụ mang được chỉ ra trong hình 1.23

Hình1.23: Kiến trúc UMTS QoS


7

1.3.4 Yêu cầu điều khiển tốc độ cho thuê bao data 3G mạng MobiFone
Lưu lượng data đến cuối năm 2011 tăng gấp gần 4 lần so với thời điểm cuối năm
2010. Lưu lượng vào thời điểm tháng 5/2012 tăng gấp đôi so với thời điểm cuối năm 2011.
Và dự kiến lưu lượng 3G sẽ còn tăng nhiều lần đến cuối năm 2012 và trong những năm tiếp
theo nhu cầu dùng data ngày càng tăng.
Mặc dù lưu lượng dữ liệu data tăng nhưng doanh thu về data 3G của mạng MobiFone
không tăng theo tỷ lệ thuận. Do đó chi phí về thuê kênh internet sẽ tăng lên làm cho lợi
nhuận từ dịch vụ data giảm.
Mặt khác, các gói cước, dịch vụ trên mạng MobiFone hiện tại như trình bày tại mục
1.3.1 chưa phân biệt được mức ưu tiên QoS dịch vụ cho từng khách hàng, điều khiển QoS,
tốc độ cho các khách hàng VIP để tăng chất lượng mạng data. Do đó việc cần thiết phải điều
khiển tốc độ cho thuê bao 3G mạng MobiFone.


8

CHƯƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CHO THUÊ BAO DATA TRÊN
MẠNG DI ĐỘNG
2.1 Tổng quan

Điều khiển tốc độ data cho thuê bao di động 3G được thực hiện trên hai phần cơ bản
là hệ thống mạng lõi và mạng vô tuyến, tổng quan trên các thiết bị được mô tả hình 2.1 dưới
đây.

Hình 2.1 Điều khiển tốc độ trong mạng lõi

Các thiết bị vô tuyến tham gia vào điều khiển tốc độ QoS gồm RNC và NodeB, trong
khi các thiết bị mạng lõi gồm nhiều thiết bị như HLR, SGSN, GGSN, PCRF và SCG. SCG
đóng vai trị như là thiết bị DPI kiểm tra các gói tin tới lớp 7 để phân biệt cho từng dịch vụ.
Tùy từng điều kiện thì chức năng DPI có thể được tích hợp trên GGSN để giảm thiểu số
Node trên mạng.

2.2 Các tham số QoS
2.2.1 Tổng quan
Đồng nhất tham số QoS làm cho có thể chuyển đổi thuộc tính QoS dựa trên giao thức
mang. Nó đảm bảo cơ chế QoS liên tục. Để đảm bảo QoS cho thuê bao data, QoS được
đồng nhất như chỉ ra trong hình sau:


9
CN

RNC

NodeB
SPI
SPI Weight
GBR

Mapped

Received

User Priority
THP Class
SPI
SPI Weight

ARP
TC
THP
MBR
GBR

ARP
TC
THP
MBR
GBR

HLR

PCRF

Backhaul
RNC

NodeB

SGSN

GGSN

CN

Backhaul
DSCP

EXP

Hình 2.2: Đồng nhất tham số QoS

2.2.2 Giới thiệu tham số QoS
Các tham số QoS bao gồm ARP, GBR, MBR, THP, TC, SPI, DSCP, PHB và
QCI.

2.3 Nguyên tắc QoS
2.3.1 Nguyên tắc
- HLR lưu giữ thông tin thuê bao như ARP, GBR, MRB, TC và THP.
- UE thực hiện đàm phán QoS với RNC, SGSN và GGSN trước khi khởi động một
dịch vụ để đảm bảo chính sách QoS liên tục từ đầu cuối tới đầu cuối.
- GGSN gửi một bản tin yêu cầu chính sách QoS tới PCRF sau khi nhận một yêu cầu
ngữ cảnh PDP từ UE. PCRF tạo ra một chính sách QoS dựa trên thơng tin th bao và chính
sách QoS nội bộ.
- Tham số QoS được đồng nhất tới các tham số có thể được xác định bởi RNC,
SGSN và GGSN.
- RNC, SGSN, GGSN thực hiện vận hành dựa trên cấu hình của tham số QoS đồng
nhất và chính sách QoS tương ứng.
- RAB sắp xếp hàng đợi truyền dẫn và thi hành điều khiển nghẽn dựa trên đồng nhất
tham số QoS.

10
- NodeB phân bổ tài nguyên vô tuyến và thi hành điều khiển cơng suất dựa trên cấu
hình tham số QoS phân phối từ RNC.

2.3.2 Đồng nhất tham số QoS
Tham số QoS phải đồng nhất giữa tham số từ mạng ngoài và trong mạng UMTS.
Tham số QoS đồng nhất giữa các dịch vụ mang trong mạng UMTS. Các tham số được thảo
luận như sau:
● Từ các tham số ứng dụng tới tham số dịch vụ mang UMTS.
● Từ tham số dịch vụ mang UMTS tới tham số dịch vụ mang truy nhập vô tuyến
● Từ tham số dịch vụ mang UMTS tới tham số dịch vụ mang mạng lõi.

2.4 Điều khiển tốc độ trong mạng vô tuyến
Trong mạng vô tuyến, điều khiển tốc độ được thực hiện trên thiết bị RNC và NodeB.
Các thành phần này cung cấp các chức năng sau:
Đồng nhất tham số QoS: RNC đồng nhất độ ưu tiên vị trí và chiếm giữ ARP, lớp lưu
lượng TC, và độ ưu tiên xử lý lưu lượng THP tới chỉ thị ưu tiên lập lịch SPI và mức quan
trọng SPI dựa trên chính sách QoS nội bộ.
Dịch vụ khác nhau (DiffServ): NodeB lập lịch tài nguyên vô tuyến dựa trên SPI và
mức quan trọng SPI.
RNC xác định dù dịch vụ được ủy quyền nhà cung cấp nội dung hoặc nhà cung cấp
dịch vụ và được chiếm giữ tài nguyên vô tuyến dựa trên dịch vụ.
Mã điểm dịch vụ khác nhau (DSCP) trong các gói tin dịch vụ xác định loại dịch vụ.
Theo các dạng dịch vụ, RNC ưu tiên dịch vụ cho lưu giữ tài nguyên vô tuyến.
RNC ưu tiên thuê bao cho việc chiếm giữ tài nguyên vô tuyến dựa trên ARP.
Điều khiển nghẽn: Khi mạng bị nghẽn ở mức độ nhẹ, RNC giảm tốc độ cho thuê
bao thường, hoặc chuyển thuê bao thường tới tần số hoặc hệ thống khác. Điều này đảm bảo
dịch vụ cho các thuê bao ưu tiên VIP.

Khi tài nguyên mạng bị thiếu, Node B thay đổi tài nguyên mạng tới các thuê bao theo
độ ưu tiên.
Điều khiển truy nhập: Điều khiển truy nhập ngăn chặn hệ thống khi thực hiện quá
nhiều dịch vụ và duy trì QoS. Trong mạng vơ tuyến, ngưỡng điều khiển truy nhập có ảnh
hưởng tới tài nguyên như là tài nguyên công suất, tài nguyên mã, tài nguyên tần số và tài


11
nguyên về truyền tải Iub. Điều này cho phép RNC cung cấp các dịch vụ khác nhau cho các
thuê bao khác nhau.
Nếu tài ngun vơ tuyến là khơng cịn khi có một thuê bao quan trọng khởi tạo một
dịch vụ, thuê bao này có thể nhận được tài nguyên dự trữ từ các thuê bao bình thường. Điều
này làm tăng tỷ lệ thành công truy nhập cho thuê bao quan trọng. Nếu một thuê bao không
thể truy nhập được mạng, RNC sẽ đưa thuê bao này vào một hàng đợi ưu tiên và bắt đầu bộ
đếm nhịp. Khi bộ đếm nhịp hết, RNC sẽ cấp phát tài nguyên vô tuyến cho thuê bao này với
mức ưu tiên tích hợp cao nhất. Điều này làm tăng tỷ lệ truy nhập thành công của các thuê
bao quan trọng.

2.4.1 Yêu cầu cấp phát tài nguyên
Mạng lõi khởi tạo việc cấu hình lại tải tin vô tuyến truy nhập (RAB) bằng cách gửi
RANAP: bản tin yêu cầu chỉ định RAB tới UTRAN. Bởi vì chức năng giữ cuộc gọi trong
các thủ tục cấu hình lại RAB mạng lõi trên giao diện Iu-CS được hỗ trợ. Cuộc gọi mới sau
khi thay thế cuộc gọi AMR-WB đang diễn ra có thể là 1 cuộc gọi AMR. Điều đó có thể dẫn
tới việc cấu hình AMR-AMR-WB mà không được mong muốn trong bởi mạng lõi và việc
cấu hình lại RAB được khởi sự.
Các loại dưới đây của việc chỉnh sửa RAB khởi tạo mạng lõi được cho phép cho các
RAB lớp lưu lượng dịch vụ tương tác và dịch vụ nền để phản ánh sự thay đổi về chất lượng
dịch vụ:
● Lớp lưu lượng (TC) dịch vụ tương tác và dịch vụ nền.
● Tốc độ bit lớn nhất (MBR) cho hướng lên và hướng xuống.

● Phân mức ưu tiên điều khiển lưu lượng (THP) của RAB dịch vụ tương tác.
● Mức ưu tiên cấp phát và duy trì (ARP)
Khi mạng lõi PS khởi tạo thủ tục cấu hình lại RAB để thay đổi 1 hoặc nhiều tham số
QoS TC, THP, ARP và MBR, điều khiển như sau:
● HS-DSCH: Tăng hoặc giảm tốc độ bit lớn nhất được tiến hành ngay lập tức.
● E-DCH: Tăng hoặc giảm tốc độ bit lớn nhất được tiến hành ngay lập tức.
● DL DCH: Nếu giảm tốc độ bit đươc yêu cầu do có sự thay đổi trong tốc độ bit lớn
nhất của RAB, giảm cấp được tiến hành ngay lập tức. Nếu tốc độ bit lớn nhất của RAB
được nâng lên, yêu cầu về cấp phát dung lượng phải đợi.


12
● UL DCH: Nếu giảm tốc độ bit được yêu cầu vì sự thay đổi tốc độ bit lớn nhất của
RAB, việc giảm được tiến hành ngay lập tức. Nếu tốc độ bit được nâng lên, yêu cầu về dung
lượng phải đợi.

2.4.2 Quá trình điều khiển tải
Tải được sinh ra từ lưu lượng các dịch vụ thời gian thực (RT) và dịch vụ không phải
thời gian thực (NRT) cũng như nhiễu từ các cell khác và nhiễu nền. Sự khác nhau giữa 2
loại lưu lượng dựa trên các thuộc tính về lưu lượng của các tải tin truy nhập vô tuyến của
chúng (RAB). Không giống như các tải tin NRT RAB, RT RAB có tốc độ bit được đảm bảo
và yêu cầu về trễ truyền tải, điều kiện để RAN xem xét cấp phát tài nguyên. Với lý do này,
tải sinh ra do lưu lượng RT không thể bị điều khiển, trong khi lưu lượng NRT có thể linh
hoạt, nó không cần sự đảm bảo về tốc độ dữ liệu. Do đó, lưu lượng RT (khơng bao gồm
dịch vụ luồng PS), cùng với nhiễu từ các cell lân cận và nhiễu nền, được đề cập như là tải
không thể điều khiển được nghĩa là tốc độ bit của tải tin khơng được thay đổi với kết nối đó.
Lưu lượng NRT, có thể được điểu khiển một cách linh động và do đó có thể coi là tải có thể
điều khiển được nghĩa là tốc độ bit tải tin có thể thay đổi tương ứng với kết nối đó. Tải sinh
ra từ lưu lượng luồng PS có thể được coi là tải bán điều khiển nghĩa là các dịch vụ được
truyền với tốc độ bit được đảm bảo trong các điều kiện tải thơng thường nhưng tài ngun

của nó có thể bị giải phóng, nghĩa là tốc độ bit của nó có thể bị giảm về 0 kbps trong các
điều kiện mạng bị quá tải. Các tải tin RAB luồng CS và thoại CS và PS được xem xét như là
lưu lượng thời gian thực RT.

2.4 Điều khiển tốc độ trong mạng lõi
Điều khiển tốc độ trong mạng lõi liên quan đến các thành phần mạng lõi gồm SGSN,
GGSN, PCRF và HLR.

2.4.1 Trên SGSN
Để đảm bảo tốc độ QoS, SGSN cung cấp các chức năng sau:
● Điều khiển truy nhập: Đàm phán QoS được thực hiện giữa UE và SGSN sau khi
UE gửi bản tin yêu cầu ngữ cảnh PDP kích hoạt. Nếu đàm phán thất bại, SGSN từ chối truy
nhập thuê bao dùng dịch vụ.
● Quản lý hàng đợi QoS: Các gói tin hàng đợi theo dạng QoS. SGSN ưu tiên gói dữ
liệu trong các hàng đợi QoS khác nhau cho việc chuyển hướng. Khi mạng bị nghẽn, SGSN


13
đảm bảo truyền dẫn tin cậy của gói dữ liệu với độ ưu tiên cao bằng cách loại bỏ các gói tin
với ưu tiên thấp.
● DiffServ: DiffServ làm cho SGSN xác định hành vi mỗi chặng (PHB) theo DSCP
trong mào đầu IP. PHB được chia theo chuyển hướng giải quyết (EF), chuyển hướng đảm
bảo (AF) và nỗ lực tối đa (BE).
● Đồng nhất tham số QoS: SGSN đồng nhất tham số QoS GPRS/UMTS tới DSCP,
và rồi đồng nhất DSCP trên tham số QoS trong mạng chế độ truyền tải bất đồng bộ ATM.
● Điều khiển luồng: Nếu thuê bao tiêu dùng nhiều tài nguyên băng thông hơn được
giao, SGSN loại bỏ gói tin dữ liệu hoặc giảm ưu tiên QoS của gói dữ liệu.

2.4.2 Trên GGSN
GGSN cung cấp các chức năng điều kiển QoS tốc độ như sau:

● DiffServ: DiffServ làm cho GGSN xác định PHB theo DSCP trong mào đầu IP.
● Đàm phán QoS: Đàm phán QoS xác định chính sách QoS trong suốt kích hoạt ngữ
cảnh PDP:
 SGSN đàm phán với UE về chính sách QoS
 SGSN gửi kết quả đàm phán QoS tới GGSN trong bản tin yêu cầu tạo ngữ cảnh
PDP.
 GGSN đàm phán với SGSN dựa trên đàm phán QoS trước đó.
 GGSN gửi kết quả đàm phán QoS tới UE trong bản tin yêu cầu tạo ngữ cảnh PDP.
● Bộ xác định QoS: GGSN đồng nhất tham số QoS GPRS/UMTS đối với các tham
số IP bằng cách cấu hình đồng nhất giữa tham số QoS và DSCP hoặc dạng của dịch vụ
(ToS).
Sau khi DSCP hoặc ToS được thêm vào trong mào đầu IP, dữ liệu đường lên/đường
xuống được chuyển tới ưu tiên tương ứng.
● Điều khiển băng thông: GGSN điều khiển băng thông theo APN, lớp lưu lượng
(TC), và ưu tiên thuê bao.
● DPI: DPI làm cho GGSN phân tích các dạng dịch vụ. Dựa trên dạng dịch vụ,
GGSN yêu cầu SGSN cập nhật chính sách QoS. Điều này làm cho nhà khai thác tối ưu hóa
một cách linh động chính sách QoS và cải thiện việc sử dụng tài nguyên vô tuyến.
● Điều khiển chính sách QoS: GGSN hỗ trợ chính sách QoS mặc định và chính sách
QoS dựa trên APN:


14
 Nếu chính sách QoS được cụ thể trong APN, GGSN thi hành chính sách QoS dựa
trên APN.
 Nếu chính sách QoS không được cụ thể trong APN, GGSN thi hành chính sách
QoS mặc định.

2.4.3 Trên PCRF
PCRF cung cấp chức năng sau:

● Điều khiển chính sách QoS tĩnh: PCRF gửi chính sách QoS tới GGSN dựa trên
thơng tin th bao. Theo chính sách QoS, GGSN điều khiển dịch vụ khi UE truy nhập
mạng. Chẳng hạn, PCRF xác định chính sách điều khiển băng thông dựa trên các dịch vụ
như dịch vụ tin nhắn đa phương tiện MMS, giao thức truy nhập vô tuyến WAP và truy cập
internet dựa trên thông tin thuê bao liên quan.
● Chính sách QoS dựa trên thời gian: PCRF xác định chính sách QoS dựa trên điều
kiện mạng và sử dụng dịch vụ thuê bao ở thời điểm khác nhau. Điều này cải thiện chất
lượng mạng. Chẳng hạn, các chính sách được truy vấn tới điều khiển luồng lưu lượng ở
20h00 hàng ngày hoặc bất kỳ thời điểm nào vào thứ 2.
● Chính sách QoS dựa trên thuê bao: PCRF xác định chính sách QoS dựa trên nhóm
th bao. Chẳng hạn, chính sách cho th bao quan trọng sẽ được tách riêng.
● Chính sách QoS dựa trên tiêu dùng băng thơng: PCRF xác định chính sách QoS
dựa trên tiêu dùng băng thông. Chẳng hạn, tốc độ dữ liệu bị giảm và một bản tin thông báo
được gửi tới thuê bao nếu tiêu dùng băng thông đạt tới một mức ngưỡng hoặc vượt quá tổng
băng thông đã đăng ký.
● Chính sách QoS dựa trên vị trí: PCRF xác định chính sách QoS dựa trên vị trí thuê
bao, như thơng tin chuyển vùng.
● Chính sách QoS dựa trên RAN: PCRF xác định chính sách QoS dựa trên dạng của
RAN, chẳng hạn mạng truy nhập vô tuyến mặt đất chung UTRAN, mạng truy nhập vô
tuyến GSM/EDGE GERAN và truy nhập gói tốc độ cao HSPA.
● Chính sách QoS dựa trên Web Portal: Trang cổng trên PCRF hỗ trợ thuê bao kích
hoạt dịch vụ. Điều này làm giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng và cải thiện chất lượng dịch
vụ. Nếu thuê bao kích hoạt dịch vụ tự động, hệ thống kích hoạt dịch vụ và gửi chính sách
QoS tương ứng một cách tự động khi thuê bao truy nhập mạng. Trong suốt tồn bộ q trình
này, khơng có sự can thiệp bằng tay và dịch vụ không bị ngắt.


15
● Chính sách QoS dựa trên DPI: DPI hỗ trợ nhà khai thác cung cấp dịch vụ tối ưu
hóa, như tăng tốc tải P2P bằng cách phân tích gói tin và xác định dịch vụ.

2.4.4 Trên HLR
Hệ thống HLR lưu trữ thông tin thuê bao như ưu tiên lưu giữ vị trí ARP. Nó gửi
thơng tin th bao tới SGSN khi UE gửi một bản tin yêu cầu cập nhật. Trong trường hợp
PCRF chưa được triển khai, cơ chế QoS sẽ được thực hiện trên HLR và áp các tham số QoS
tới mạng vô tuyến.


16

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CHO THUÊ BAO
DATA TRÊN MẠNG DI ĐỘNG
3.1 Áp dụng điều khiển tốc độ cho thuê bao data trên mạng MobiFone
3.1.1 Điều khiển tốc độ mạng vô tuyến theo QoS
Thiết bị mạng vô tuyến 3G MobiFone được cung cấp bởi các nhà cung cấp thiết bị gồm
Ericsson, NSN, Huawei và ZTE.
 Ericsson:
-

Khối băng gốc basedband: khối băng gốc 3G (MU) và khối băng gốc 2G là độc
lập với nhau. Khối băng gốc 3G sẵn sàng hỗ trợ 3G, HSPA+, LTE.

-

Khối điều chế vô tuyến: tại thời điểm hiện nay, khối vô tuyến sẵn sàng hỗ trợ
3G/HSPA, HSPA+ (RRU22, RRUW-01).

 Huawei:
-

Khối băng gốc basedband: khối băng gốc sẵn sàng hỗ trợ 2G, 3G, LTE
(BBU3900).

-

Khối điều chế vô tuyến: khối vô tuyến sẵn sàng hỗ trợ 2G, 3G/HSPA, HSPA+,
LTE (RRU3908, MRFU) trên cùng 1 băng tần
(G900/U900/L1800, G1800/U1800/L1800).

 Nokia Siemens Networks:
-

Khối băng gốc basedband: khối băng gốc 3G (BB) và khối băng gốc 2G là độc
lập với nhau. Khối băng gốc 3G sẵn sàng hỗ trợ 3G, HSPA+, LTE.

-

Khối điều chế vô tuyến: tại thời điểm hiện nay, khối vô tuyến sẵn sàng hỗ trợ
3G/HSPA, HSPA+, LTE (RRH).

 ZTE: Thiết bị vô tuyến của ZTE đã sẵn sàng hỗ trợ 3G/HSPA, HSPA+
Các RNC của các hãng Ericsson, Huawei, Nokia Siemens Networks và ZTE đều đã
hỗ trợ truyền tải IP qua giao diện Iu-PS. Để triển khai QoS trên phần thiết bị RAN thì các
RNC phải hỗ trợ các tính năng để điều khiển lưu lượng, điều khiển QoS, điều khiển ưu
tiên.... Để đảm bảo điều khiển QoS đầy đủ trên thiết bị RNC, các RNC phải đầy đủ các tính
năng về điều khiển QoS.


17
Hiện các tính năng đã sẵn sàng trên các thiết bị của nhà cung cấp, tuy nhiên về

license thì chưa đồng bộ trên mạng. Chẳng hạn, các thiết bị RAN của Huawei đã sẵn sàng
triển khai các tính năng này, nhưng thiết bị của NSN, Ericsson, ZTE. Trong lộ trình triển
khai trên mạng MobiFone, các tính năng này sẽ được nâng cấp trên toàn mạng trong năm
2012.

3.1.2 Điều khiển tốc độ mạng lõi theo QoS
Các thiết bị mạng lõi điều khiển tốc độ bao gồm HLR, GGSN, SGSN, PCRF. Thiết
bị HLR được cung cấp bởi nhà cung cấp Huawei, còn các thiết bị khác được cung cấp bởi
nhà cung cấp NSN.
Hiện trên HLR đã được thiết lập các tham số về ưu tiên tốc độ gồm tham số ARP,
TC, THP và MBR. Các SGSN, GGSN và PCRF đã sẵn sàng để hỗ trợ các tính năng về ưu
tiên tốc độ để triển khai các giải pháp như ưu tiên QoS cho từng dịch vụ, QoS cho dịch vụ
BlackBerry, dịch vụ theo thời gian....

3.2 Kết quả áp dụng cung cấp các dịch vụ cho khách hàng MobiFone
Do hiện chưa thể triển khai đồng bộ điều khiển tốc độ theo QoS End to End trên tồn
mạng, do đó việc áp dụng giải pháp điều khiển tốc độ cho các thuê bao Data trên mạng
MobiFone theo các lộ trình, cụ thể như sau:
- Giai đoạn 1: áp dụng điều khiển tốc độ và QoS băng thông trên HLR sẽ thiết lập tốc
độ MBR = 7,2 Mbps cho các thuê bao. Đối với các gói MIU sẽ có một chương trình điều
khiển, kiếm sốt tốc độ offline để giảm QoS khi đạt đến ngưỡng.
- Giai đoạn 2: Mạng vô tuyến đã được nâng tốc độ cao nhất từ 7,2Mbps lên 22Mbps,
chỉ còn một HLR tập trung trên mạng và khi hoàn thành nâng cấp các thiết bị mạng lõi
GPRS (dự kiến từ tháng 8/2012), sẽ cung cấp thêm các gói cước mới dựa trên điều khiển tốc
độ và QoS.
- Giai đoạn 3: Sau khi hồn thành nâng cấp các tính năng trên mạng vơ tuyến RAN
3G, sẽ triển khai QoS End to End trên toàn mạng. Phân biệt các khách hàng theo các mức
QoS khác nhau và đảm bảo tốc độ cho từng thuê bao. Phần triển khai chi tiết sẽ được áp
dụng, giả thiết một cách áp dụng trên khai phân lớp QoS gồm các tham số từ mạng lõi tới
mạng vô tuyến.

18
Sau khi hoàn thành bước này sẽ hoàn toàn điều khiển được tốc độ, QoS end to end cho từng
thuê bao và sẽ cung cấp nhiều gói cước hấp dẫn cho khách

3.3 Đánh giá hiệu quả áp dụng
Giai đoạn 1 đã được áp dụng thành công trên mạng MobiFone. Việc đưa ra các gói
cước đã tối ưu hóa chi phí và tiện dụng cho khách hàng. Lưu lượng data đã tăng liên tục và
áp dụng chính sách QoS một cách offline với việc điều khiển tốc độ khi khách hàng dùng
data tới một ngường thì tốc độ sẽ bị giảm xuống. Giải pháp này đã được áp dụng từ ngày
27/09/2011. Đến thời điểm hiện tại đã thực hiện hạ băng thơng được hơn 10.000 gói
cước(FCU dịch vụ Fast Connect và MIU cho dịch vụ Mobile Internet) của các thuê bao do
sử dụng vượt quá dung lượng cho phép. Kết quả thực hiện hạ băng thơng chính xác, đáp
ứng được tốc độ, số lượng, có thể sử dụng được lâu dài.
Theo như nhiều nhà mạng trên thế giới đã và đang triển khai các giai đoạn 2, 3 thì
việc phân lớp khách hàng đã đạt được nhiều thành công về dịch vụ data.


19

Chương 4: KẾT LUẬN
Điều khiển tốc độ cho thuê bao data 3G để phân biệt từng cấp độ thuê bao khác nhau
nhằm tạo ra ưu tiên cho khách hàng sử dụng dịch vụ data 3G là một yêu cầu cấp thiết đối
với các nhà mạng triển khai 3G khi mà chi phí đầu tư 3G lớn và doanh thu 3G không cao
như mong đợi. Tạo ra ưu tiên cho khách hàng từ đó cung cấp các gói cước hấp dẫn cho
khách hàng sẽ tạo ra nhưng đột phá về dịch vụ data cho các nhà mạng, đặc biệt là cho mạng
di động MobiFone.
Luận văn đã có nghiên cứu về QoS End to End của thuê bao data 3G từ phân hệ
mạng vơ tuyến tới phân hệ mạng lõi, từ đó áp dụng vào mạng MobiFone và đã làm rõ các

vấn đề sau:
● Cấu trúc mạng UMTS và các khái niệm về QoS cho thuê bao di động trong mạng
3G UMTS.
● Điều khiển tốc độ trong mạng vô tuyến và mạng lõi, nghiên cứu chi tiết về phương
thức để điều khiển được tốc độ QoS trong từng phân hệ cụ thể, đồng thời đồng nhất các
tham số trong từng phân hệ này để có thể điều khiển tốc độ QoS tồn trình cho một thuê bao
cụ thể.
● Áp dụng điều khiển QoS trên mạng thông tin di động 3G MobiFone, đưa ra tổng
quan về hiện trạng MobiFone, phương thức để điều khiển tốc độ QoS trên mạng MobiFone,
các phần tử cần hỗ trợ trên mạng để điều khiển tốc độ QoS và xây dựng các bước, lộ trình,
nâng cấp các thành phần mạng cùng với kế hoạch thực hiện để có thể hoàn thành việc điều
khiển tốc độ QoS End to End thuê bao data 3G trên mạng MobiFone.
Luận văn bước đầu đã được áp dụng trên mạng MobiFone và sẽ được áp dụng theo lộ
trình từng bước nhằm cung cấp dịch vụ data chất lượng cho khách hàng MobiFone.

Trong

quá trình triển khai các bước thực tế các mạng, là một thành viên trong đề án này trên mạng
MobiFone, chủ trì đề tài sẽ tiếp tục hoàn thiện giải pháp theo lộ trình để đạt hiệu quả tối ưu
cao nhất cho mạng MobiFone.
Ngoài ra, việc nghiên cứu điều khiển tốc độ QoS cho thuê bao LTE là một hướng
nghiên cứu tiếp theo của luận văn.


20
Do thời gian nghiên cứu còn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi những thiếu sót.
Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cơ và các bạn.