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

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.

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.

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

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

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

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

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


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

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

Assured Forwarding PHB Group. RFC 2597.
[17]

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

Service Level Agreement

Service Description
QoS Agreement
Legal Issues

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

Hình 1-2 Cấu trúc chung của một SLA
6

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

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

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

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

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

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

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 CategoriesTechnology
Specific
Service
Specific
Technology/Serv
ice Independent
Servi
ce

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

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

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


Hải Phòng

2

2

1

Đà Nẵng

5

6

1

C
ần th
ơ

5

6

1

GĐ 2011-2012

Hà nội


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

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

2587

Số lượng RNC

19

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

 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


tuy
ến 2G (BSS)

S
ố l
ư
ợng BS
C

219

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

1776

Số lượng RNC

28

Hệ thống Softswitch


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

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

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

Tham số

Số lượng

Thuê bao

S
ố l
ư
ợng thu
ê bao

- Thuê bao trả
sau
- Card
23,505,371

1,667,040

21,838,331

M
ạng truy nhập vô
S

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

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


Đàm phán

Th
ực thi

Giám sát

Báo cáo

Duy trì

Thanh toán

21

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

Các l
ớp QoS theo IETF

Trafic class

THP

ARP

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