Đỗ Mạnh Hùng Nghiên cứu cơ chế thoả thuận dịch vụ SLA...

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. Mahdavi, 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. Boukhatem, 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 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.

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

InterfaceDescription

QoS Agreement N

BI

TI

Traffic Patterns

QoS Parameters and Objectives

Measurement Schemes

Reaction Patterns

InterfaceDescription

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 AdditionalData

ServiceKQIs

AdditionalData

ProductKQIs

AdditionalData

Customer SLAs

Internal & Supplier/Partner SLAs

Net

wor

k Fo

cus

Cus

tom

er F

ocus

Service Elements

Product Components

Service ResourceInstances e.g.Network Element

PerformanceRelated 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

AnalyseTimeline

Identify Service Topology

Develop Matrix

Identify MeasurementsDevelop 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/Service Independent

Service

View

Individual User View

Parameter List 1

Parameter List 2

Parameter List 3

Aggregate 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 nội 5 6 1 HCM 10 15 1 Hải Phòng 2 2 1 Đà Nẵng 5 6 1 Cần thơ 5 6 1 GĐ 2011-2012 Hà nội 9 14 1 HCM 10 15 1 Hải Phòng 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 Số lượng BSC 217

Mạng truy nhập vô tuyến 3G (RNS)

Số lượng Node-B 2587 Số lượng RNC 19

Hệ thống Softswitch

Mạng Mobifone có: 39 tổng đài (tổng 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 hệ thống khác

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.

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

tuyến 2G (BSS) Số lượng BSC 219 Mạng truy nhập vô tuyến 3G (RNS)

Số lượng 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 hệ thống khác 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.

Hệ thống Mobile Softswitch (phần mạng CS):

Thiết bị mạng

Giai đoạn 2009-2010

Đến năm 2012

MSS


10,000,000 15,000,000

MGW


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


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 Số lượng thuê bao

- Thuê bao trả sau

- Card

23,505,371 1,667,040

21,838,331

Mạng truy nhập vô Số lượng 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


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.

ProductOffer

ServiceDev. &

Retirement

ManageInternal SLA

ServiceQuality

Analysis & Rpt

ResourceData

Collection

ResourceDev.

ProductDev. &

Retirement

CustomerQoS/SLA

Mgmnt

Supply ChainCapability

Mgmnt

OrderHandling

Supply ChainDev & Change

Mgmnt

S/PPerformanceManagement

S/PSLA

Management

SLARequirements

SLATemplates

TargetKQIs

TargetKPIs

KQI / KPIMapping etc

ActualSLAs

TargetData

ActualData

S/PData

SLA Reqs

S/P SLA SLAObjectives

S/PPerf. Data

KQIs &Violations

Operation’s Domain

Customer / Marketing Domain

H

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

Tạo SLA

Đàm phán

Thực 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 lớp QoS trong UMTS Các lớp 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.

Đỗ Mạnh Hùng Nghiên cứu cơ chế thoả thuận dịch vụ SLA...

Documents

Transcript of Đỗ Mạnh Hùng Nghiên cứu cơ chế thoả thuận dịch vụ SLA...