Nghiên cứu cơ chế thoả thuận dịch vụ sla trong mạng di động 3g đề xuất ứng dụng trên mạng của vnpt (tt)

1

TẬP ĐỒN BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

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 mơ hình kiến trúc mạng nhằm triển khai SLA.
Chương 4: Kết luận


4

41

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

CHƯƠNG 1: CƠ CHẾ THỎA THUẬN SLA

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

Trong chương này, luận văn giới thiệu tổng quan về SLA, các vấn

[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.

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

[21] —. Single-ended method for objective speech quality assessment in
narrow-band telephony applications. May 2004. P.563.

trong SLA.

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

1.1 Tổng quan

[23] —. The E-model, a computational model for use in transmission planning.

March 2005. G.107.

1.1.1

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

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 lịng với
chất lượng dịch vụ mà họ nhận được.

[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

5

[2] ITU-T E800. Terms and Definitions Related to Quality of Service and
Network Performance Including Dependability.
[3] V. Paxson, G. Almes, J. Mahdavi, M. Mathis. “Framework for IP
Performance Metrics”. May 1998. RFC 2330,.

Service Level Agreement

Customer

[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 .

Provider

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:

[9] T.M.T. Nguyen, N. Boukhatem, Y. El Mghazli, N. Charton, L.N.
Hamer, G. Pujolle. COPS-PR Usage for SLS Negotiation (COPS-SLS).
July 2002.

Service Level Agreement
Introduction
Scope
Confidentiality

[10] 3GPP. Circuit Teleservices supported by a Public Land Mobile Network
(PLMN). TS 22.003.

Legal Status
Periodic Process Review
Signatories

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

QoS Agreement 1

........

QoS Agreement N

[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 PHB (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.

QoS Agreement 1

QoS Agreement N
BI

Interface
Description

TI

Interface
Description

BI
TI

Traffic Patterns

Traffic Patterns

QoS Parameters and Objectives

QoS Parameters and Objectives

Measurement Schemes

Measurement Schemes

Reaction Patterns

Reaction Patterns
E.860_F5-1

Hình 1-2 Cấu trúc chung của một SLA


6

39

Như được thể hiện trên Hình 1-2, một SLA tương ứng với tất cả

Luận văn đã đi vào nghiên cứu các vấn đề liên quan đến việc thực

các dịch vụ giữa hai bên (SLA trong môi trường nhiều nhà cung

thi SLA cho các dịch vụ trong mạng di động 3G. Nội dung cơ bản

cấp dịch vụ), nó bao gồm một phần chung và các phần riêng cho

của luận văn là đưa ra phương pháp luận xác định các tham số

từng dịch vụ.

chất lượng trong SLA, đưa ra các tham số chất lượng cho các dịch

Nội dung quan trọng nhất trong SLA là các thỏa thuận về QoS, Và

vụ trên mạng di động 3G và các khuyến nghị áp dụng cho mạng

là đối tượng chủ yếu mà luận văn này đề cập đến..

của VNPT. Luận văn cũng đã đưa ra khuyến nghị về kiến trúc
CUE (Cadenus UMTS extension) cho việc triển khai SLA trong

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 khơng 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

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 mơ 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 cịn 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 hồn thiện trong các nghiên cứu tiếp theo.
TÀI LIỆU THAM KHẢO

giám sát, đo kiểm chất lượng dịch vụ cung cấp đến khách hàng.
[1] ITU-T E.860. Framework of a service level agreement. 6/2002.

38

7

3.3 Kết chương

Các KQI thường là một phần của cam kết SLA. Hình 1-3 cho ta

Dựa trên các phân tích về năng lực của các mạng 3G của VNPT,

cái nhìn toàn cảnh về các chỉ số chất lượng và chỉ số hiệu năng.

chương này đã đưa ra các khuyến nghị về các tham số KPI; KQI

Customer SLAs

Product
KQIs

vụ cơ bản và đặc trưng trong mạng 3G. Đặc biệt chương này cũng
đã đưa ra khuyến nghị áp dụng mơ hình CADENUS mở rộng cho
UMTS để áp dụng cho mạng 3G của VNPT. Mơ hình này vừa đáp

Customer Focus

cần thiết với các dịch vụ VoIP và video telephone. Đây là các dịch

Additional
Data

Internal & Supplier/Partner SLAs

Service
KQIs

Product Components
Additional
Data

mở rộng, phát triển của mạng 3G của VNPT theo hướng nâng cấp
lên các Release tiếp theo của 3GPP.

Network Focus

ứng được nhu cầu triển khai SLA mà không ảnh hưởng đến việc
Service Elements
Additional
Data

KPIs

Service Resources
(Grouped by Type)

CHƯƠNG IV:

KẾT LUẬN

Performance
Related Data

SLA ngày càng được đề cập và nghiên cứu rộng rãi. Số lượng các

Service Resource
Instances e.g.
Network Element

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.

Hình 1-3 KQI và KPI.

1.2.2 Phương pháp xác định các KQI

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.

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

37

trao đổi cần thiết để cung cấp dịch vụ. Từ đó nhận biết được

trong mạng và hướng tới điều khiển QoS cho local, trong khi kiến

những ánh xạ giữa tham số dịch vụ và tham số mạng lưới, và

trúc CUE hướng có thể điều khiển E2E và liên miền. Việc điều

quyết định các tham số liên quan đến mạng lưới và tham số không

khiển QoS trong mặt phẳng điều khiển bắt buộc phải gắn với

liên quan đến mạng lưới nào cần thiết để xây dựng nên các KQI

GGSN, nhưng CUE-RM có thể điều khiển QoS trong mặt phẳng

cho dịch vụ.

người dùng qua Router biên( xem Hình 3-2).
Một nội dung quan trọng của CUE-RM trong việc hướng tới điều

Step 1

Service
Scenarios

Step 2

Analyse
Timeline

Step 3

Identify Service
Topology

Step 4

Develop Matrix

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

Steps 5 & 6

Develop KQIs

Identify
Measurements

Để triển khai được SLA, ngồi có cơ sở hạ tầng kĩ thuật mạng
đảm bảo được các yêu cầu về thực thi giám sát, cịn có yếu tố khác

KQIs

3GPP SA5

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

Hình 1-4 Phương pháp xác định KQI.

Phương pháp xác định các KQI được mơ 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

khách hàng. Để có thể triển khai thành cơng SLA VNPT cần thực
hiện theo các bước.


36

9

này, SLA cho dịch vụ của người dùng có thể được điều khiển linh

vụ, cũng như xác định các yêu cầu cho việc đo kiểm và hệ thống

hoạt trong UMTS: thay đổi theo phiên (với pha tạo PDP context),

các tham số để tính tốn. Các bước cụ thể là:

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

1.2.2.1 Phân tích kịch bản của dịch vụ
1.2.2.2 Phân tích chu kỳ sống của dịch vụ

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

1.2.2.3 Phân tích topo của dịch vụ
1.2.2.4 Xây dựng ma trận tương tác

để cấu hình GGSN.
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
Hình 3-2 Kiến trúc CADENUS mở rộng cho UMTS.

như xác định phương pháp xác định giá trị của các tham số đó.

Cơ chế giao tiếp giữa CUE-RM và SGSN giống như cơ chế điều

Các KQI được phân loại như Bảng 1-1. Các tham số được phân

khiển QoS giữa PDF và SGSN đã được trình bày trong Phần

loại dựa trên các đặc tính của dịch vụ, đặc tính cơng nghệ hỗ trợ

2.1.2.3 (trang 17). Sự khác nhau ở đây là PDF là thành phần nằm


10

35

dịch vụ đó, và dựa trên các giá trị đo kiểm các tham số(cho từng

truy nhập AM (access mediator); điều phối dịch vụ SM (service

người dùng hay giá trị trung bình mang tính thống kê).

mediator); và điều phối tài ngun RM (resource mediator). Chức

Servi
ce
View

Service Parameter Categories
Technology
Service
Technology/Serv
Specific
Specific
ice Independent

Parameter
Parameter
Individua Parameter
List 1
List 2
List 3
l User
View
Parameter
Parameter
Aggregat Parameter
List 4
List 5
List 6
e View

năng của các thành phần này thể hiện trong Hình 3-1.

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

Hình 3-1 Kiến trúc CADENUS.

 Giám sát và đo kiểm

Dựa trên kiến trúc CADENUS, mô hình mà luận văn khuyến nghị

 Phương thức điều khiển QoS

dùng cho mạng 3G của VNPT như thể hiện trong Hình 3-2.

Phần này của luận văn đi vào khảo sát tình hình các nghiên cứu về

Đặc trưng cơ bản của mơ hình CADENUS mở rộng cho UMTS

SLA trên các khía cạnh nêu trên

(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-

1.4 Kết chương

RM. Chức năng điều phối truy nhập khơng được đưa ra vì trong

Nội dung của chương đã đưa ra định nghĩa và giới hạn nghiên cứu

UMTS, cơ chế yêu cầu dịch vụ dựa trên PDP context đã thực hiện

về SLA của luận văn là các tham số chất lượng dịch vụ trong SLA

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

11

và các cơ chế thực thi các cam kết trong mạng 3G. Phần 1.2 trình

Do thời gian có hạn, phần này chỉ đưa ra các khuyến nghị về các

bày phương pháp luận cho việc xác định các tham số chất lượng

tham số KQI cho dịch vụ VoiP và IPTV. Đây là hai dịch vụ cơ bản

cần thiết được đưa ra trong SLA dựa trên ma trận tương tác. Với

và đặc trưng trên mạng 3G so với dịch vụ trên mạng 2G. Nội dung

việc sử dụng ma trận tương tác, ta có thể xác định được các tham

các khuyến nghị về các tham số KQI cho các dịch vụ được thể

số SLA cho các dịch vụ mà người sử dụng có thể hiểu và cảm

hiện trong các mục:

nhận được cũng như cho ta phương pháp xác định, tính tốn các
tham số đó. Phần 1.3 tổng kết các lĩnh vực nghiên cứu về quản lý

3.2.1.1 Dịch vụ VoIP

và giám sát SLA trong viễn thỗng. Chương này cũng đã tóm tắt

3.2.1.2Với dịch vụ Video-telephony:.

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

3.2.2

Khuyến nghị về mơ hình thực thi SLA cho mạng của

thống tham số dựa trên Web Response Time Metric, các giao thức

VNPT.

đàm phán QoS mới như COPS-SLS (mục 1.3) .v.v.

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 mơ hình
triển khai SLA cho 3G của VNPT.
Mơ 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

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

33

tổng hợp các cơ chế QoS theo các Release của 3GPP nhằm mục

 Hiện nay, các thiết bị Node B/RNC của các hãng đều hỗ trợ,

đích làm cơ sở phân tích năng lực thực thi SLA cho các mạng 3G

cho phép cấu hình truyền tại các dịch vụ thoại và data trên

của VNPT ở chương 3. Phần 2.2 và 2.3 phân tích, đưa ra các tham

một luồng FE (khơng cần sử dụng thêm luồng E1). Nếu cấu

số KQI; KPI cho mạng và dịch vụ trong 3G. Phần 2.4 đề cập đến

hình này được triển khai và đảm bảo được chất lượng sẽ giảm

các vấn đền cơ bản về quản lý, giám sát SLA trong 3G.

thiểu rất nhiều chi phí truyền dẫn SDH triển khai cho mạng
3G.

2.1 Kiến trúc QoS trên mạng di động 3G-UMTS
Xu hướng phát triển của các mạng 3G của VNPT:
2.1.1

Kiến trúc mạng di động 3G-UMTS

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 cơng 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.

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

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

13

2.1.2 Sự phát triển của kiến trúc QoS trong mạng di động 3G

3G mạnh hơn 2G, thuê bao sẽ tự chuyển sang chế độ sử
dụng sóng 3G (khơng cần đăng ký). Phương án này share

2.1.2.1 Các cơ chế QoS trong các mạng trước 3G

tải đáng kể cho mạng 2G do các thuê bao hiện nay chủ

Cơ chế đảm bảo QoS trong GPRS chủ yếu dựa trên ngữ cảnh

yếu vẫn sử dụng chế độ 2G.

PDP: “PDP Context” (Packet Data Protocol). Các ngữ cảnh PDP

o Đối với mạng VinaPhone: Do dung lượng Softswitch chưa

được thiết lập giữa UE và GGSN tạo ra liên kết logic giữa UE và

đáp ứng đủ cho các thuê bao trên mạng nên phần lớn lưu

CN. Nó chứa các thông tin về phiên liên lạc của UE mỗi khi UE

lượng cho 2G vẫn định tuyến qua các tổng đài TDM và

thiết lập phiên.

các thuê bao phải đăng ký dịch vụ mới có thể sử dụng

Hình 2-2 thể hiện phương thức thiết lập PDP context bao gồm các

được sóng 3G. Do vậy, mức độ share tải giữa 3G và 2G

bước:

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.

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:

31

Hà nội
HCM
Hải Phòng
Đà Nẵng
Cần thơ
GĐ 2011-2012
Hà nội
HCM
Hải Phịng
Đà Nẵng
Cần thơ

5
10
2
5

5

6
15
2
6
6

1
1
1
1
1

9
10
3
5
5

14
15
3
6
6

1
1
1
1

1

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

3.1.3 Đánh giá chung về năng lực các mạng 3G của VNPT

trên thông tin PDP context sẽ chỉ được thực thi cho dữ liệu truyền

Đối với mạng lõi:

trên mạng CN.

 Qua số liệu trên, thực tế triển khai 3G trên mạng VinaPhone

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 tồn bộ q 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 ngồi khơng được quy định trong R99 và sẽ được bổ
xung trong R5 (Xem phần 2.1.2.3).

hiện nay đang gặp một số khó khăn do thiếu về dung lượng
chuyển mạch và tỷ lệ softswitch hố cịn thấp, khơng 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

15

R99 đưa ra các phân lớp QoS. Các phân lớp này dựa trên các đặc

Mạng MobiFone

tính lưu lượng của các ứng dụng. Các lớp QoS bao gồm:

Hiện trạng mạng MobiFone tính đến cuối năm 2009:
Thuê bao

Tham số
Số lượng thuê bao
- Thuê bao trả sau

Số lượng
34,729,233
1,090,516

33,638,717

- Card
Mạng truy
nhập vô tuyến
2G (BSS)
Mạng truy
nhập vô tuyến
3G (RNS)
Hệ thống
Softswitch
Hệ thống
GPRS
Các hệ thống
khác

Số lượng BTS
Số lượng BSC

11263
217

 Conversation class:
 Streaming class:
 Interactive class:
 Background class:
Giao diện Iu trong phần mạng truy nhập vô tuyến sử dụng cơ chế

Số lượng Node-B
Số lượng RNC

2587
19

Mạng Mobifone có: 39 tổng đài (tổng dung
lượng là 36.600K), tỷ lệ Softswitch chiếm
khoảng 68%;
Hệ thống GPRS với tổng thông lượng
1.200Mbps (dung lượng 8.000K phần SGSN,
8.000K phần GGSN);
Dung lượng hệ thống IN là 54.798K; Dung
lượng hệ thống SMSC là 23.900K; Hệ thống
HLR với tổng dung lượng là 63.000K.

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

Hướng phát triển của mạng 3G MobiFone là: cũng bước đầu đưa

context”.

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
GĐ 2009-2011

SGW

Kiến trúc E2E QoS


16

29

Thiết bị
mạng

SGSN

GGSN

Giai đoạn
2009-2010

Đến năm
2012

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

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.
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:

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

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

khiển


28

tuyến 2G (BSS)
Mạng truy nhập vô
tuyến 3G (RNS)
Hệ thống Softswitch

Hệ thống GPRS

Các hệ thống khác

17

Số lượng BSC
219
Số lượng Node-B
1776
Số lượng RNC
28
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 với tổng thông lượng
400Mbps (dung lượng 3.500K phần SGSN,
3.760K phần GGSN);
Dung lượng hệ thống IN là 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.

MSS

MGW

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 khơng 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.

Hệ thống Mobile Softswitch (phần mạng CS):
Thiết bị
mạng

2.1.2.3 Các cơ chế QoS trong Release 5

Cơ chế này cho phép P-CSCF (proxy-call session control

Giai đoạn
2009-2010

Đến năm
2012

Số lượng thiết bị

8

11

Tổng dung lượng
thiết bị (Tính theo số
người dung)

10,000,000

15,000,000

Số lượng thiết bị

14

17

Tổng dung lượng
thiết bị (Tính theo số
người dung)

10,000,000

15,000,000

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

Bảng 3-2: Dự kiến thiết bị nâng cấp Hệ thống Mobile Softswitch của
Vinaphone.

Hệ thống GPRS/EDGE/3G (phần mạng PS):

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 cịn đưa ra 2 tính năng mới liên quan đến QoS là:


18

27

 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 thơng tin về
tính cước như một phần trong các thơng tin nhận thực
QoS.

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

Ngoài ra, các cơ chế QoS trong các release trước đó vẫn được giữ
nguyên.

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

Thuê bao

Mạng truy nhập vô

Tham số
Số lượng thuê bao
- Thuê bao trả
sau
- Card
Số lượng BTS

Số lượng
23,505,371
1,667,040
21,838,331
11640

26

19

ra ngày càng được bổ xung và hoàn thiện với các giao thức PDP

2.1.2.4 Các cơ chế QoS trong Release 6

context, SDP là các giao thức đóng vai trị thỏa thuận QoS; việc

Các bổ xung về QoS trong R6 chủ yếu xoay quanh giao diện Gq.

chuẩn hóa PDF như một thực thể đọc lập khỏi P-CSCF đã giúp

Trong R5, PDF nằm trong P-CSCF. Trong R6, PDF được chuẩn

cho cơ chế điều khiển QoS cho các dịch vụ trở nên linh hoạt. Mặc

hóa và tách riêng thành một thực thể độc lập. Gq là giao diện mới

dù các cơ chế này được đưa ra chủ yếu nhằm điều khiển QoS ở

giữa PDF với chức năng ứng dụng AF( ví dụ như P-CSCF). Khi

lớp mạng, nhưng đây cũng là cơ sở để thực thi SLA. Phần này

đó PDF có thể được dùng nhận thực các phiên của các ứng dụng.

cũng đã đưa ra mơ hình ánh xạ QoS giữa UMTS và chế phân biệt

Ngồi ra, R6 cịn cho phép hỗ trợ các giao thức mô tả và thiết lập

dịch vụ Diffserv, đây là nội dung mà các chuẩn của 3GPP chưa đề

phiên khác ngoài SDP và SIP.

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 mơ 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.

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

25

UMTS và CN không được 3GPP đưa ra. Phần này của luận văn

Quản lý SLA là một quy trình liên hệ mật thiết với quy trình quản

phân tích và đưa ra một ví dụ về việc chuyển đổi các tham số giữa

lý, điều hành của các nhà cung cấp dịch vụ theo mơ hình eTOM

hai miền này.

(enhanced Telecom Operations Map [19]). Hình 2-10 mơ tả mối

Các điểm ánh xạ QoS giữa 3GPP và IETF Difserv

quan hệ giữa quản lý SLA theo mơ 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 cơng 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

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.

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

2.1.3.1 Cơ chế phân lớp QoS trong UMTS

chất lượng dịch vụ) cần có các cơ chế ánh xạ giữa các tham số

Mục này phân tích các đặc trưng của cơ chế phân lớp QoS của

chất lượng dịch vụ sang các tham số chất lượng mạng lưới. Q

3GPP.

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

2.1.3.2 Cơ chế phân lớp QoS theo IETF

các phần trước của luận văn này.

Mục này phân tích các đặc trưng của cơ chế phân lớp QoS theo
IETF.

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

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

Tạo SLA

Thanh tốn

Đàm phán

Báo cáo

Thực thi

Duy trì

về việc ánh xạ QoS giữa 3GPP UMTS và IETF diffserv.
Các lớp QoS trong UMTS
Trafic class
THP
Conversation
Conversation
Conversation
Streaming
Streaming
Streaming
Interactive
THP1
Interactive
THP1
Interactive
THP1
Interactive
THP2

Interactive
THP2
Interactive
THP2
Interactive
THP3
Interactive
THP3
Interactive
THP3
Background
Background
Background

Giám sát

Hình 2-9 SLA management.

Operation’s Domain S/P SLA
Supply Chain
Capability
Mgmnt
SLA Reqs

SLA
Objectives

S/P
Perf. Data

S/P
Performance
Management

Supply Chain
Dev & Change
Mgmnt

S/P
SLA
Management

KQI / KPI
Mapping etc

S/P
Data

SLA
Requirements

Product
Offer

Product
Dev. &
Retirement

Target
KQIs

Service
Dev. &
Retirement

SLA
Templates

Target
KPIs

Resource
Dev.

Order
Handling

Target
Data

Actual
SLAs

Resource
Data
Collection
Customer
QoS/SLA
Mgmnt

Actual
Data

Service
Quality
Analysis & Rpt

Các lớp QoS theo IETF
PHB
DSCP
EF
101110
EF
101110
EF
101110
AF41
100010
AF42
100100
AF43
100110
AF31
011010
AF32
011100
AF33
011110
AF21
010010

AF22
010100
AF23
010110
AF11
001010
AF12
001100
AF13
001110
BE
000000
BE
000000
BE
000000

Bảng 2-1 Ánh xạ giữa các lớp QoS trong UMTS và DSCP.

KQIs &
Violations

2.2 Các tham số SLA cơ bản cho các dịch vụ trên mạng

Customer / Marketing Domain

di động 3G
Manage
Internal SLA

Trên cơ sở phương pháp luận xác định các tham số chất lượng cho
H

ình 2-10 Luồng các xử lý SLA trong mơ hình eTOM.

ARP
ARP1
ARP2
ARP3
ARP1
ARP2
ARP3
ARP1
ARP2
ARP3
ARP1
ARP2
ARP3
ARP1
ARP2
ARP3
ARP1
ARP2
ARP3

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

23

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
Hình 2-8 Ánh xạ các yêu cầu về QoS đối với các dịch vụ theo ITU-T.

2.3 Các tham số SLA cho người dùng đầu cuối
Cụ thể về các tham số đối với các dịch vụ được đưa ra trong các
Việc đưa ra các tham số chất lượng hướng tới người sử dụng đòi

phần:

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

2.3.1 Audio
2.3.2 Video
2.3.3 Data

yêu cầu QoS của các dịch vụ trong việc đảm bảo chất lượng dịch
vụ đưa đến khách hàng.

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.