Dịch Vụ Và Chất Lượng Dịch Vụ Trong Mạng 4G

này. Truyền tải kiểu đóng gói này cho phép tiết kiệm đáng kể độ rộng băng tần, nhất là khi các MGW cách xa nhau.

 Các router: Trong mạng lõi thì các router thực hiện chức năng chính là định tuyến cuộc gọi, đưa các gọi số liệu từ/tới các nơi theo đúng yêu cầu. Các router sử dụng giao thức định tuyến tiên tiến trong mạng IP như BGP (BGP: Border Gateway Protocol). BGP là giao thức định tuyến một hệ thống mạng “tự trị” AS (AS: Autonomous System). Hệ thống tự trị ở đây là một mạng hoặc một nhóm mạng có cùng quản lý chung với cùng chính sách định tuyến chung. BGP được sử dụng để thay đổi thông tin định tuyến cho Internet và là giao thức được sử dụng giữa các nhà cung cấp dịch vụ ISP. Khi định tuyến trong mạng, dựa trên bảng định tuyến router gửi cho các router “láng giềng” để các BGP láng giềng thay đổi thông tin định tuyến. Việc cập nhập định tuyến BGP chỉ thông báo con đường tối ưu để gói tin tới mạng đích.Cùng với việc sử dụng Tuyến liên vùng không phân lớp CIDR Classless Interdomain Routing), đã làm tăng hiệu quả của việc phân lớp sử dụng địa chỉ IP. Khi BGP được sử giữa một nhóm mạng (AS) thì giao thức đó gọi là BGP ngoài, còn nếu nhà cung cấp dịch vụ sử dụng BGP để thay đổi định tuyến trong một AS, thì giao thức đó là BGP trong.

Ngoài ra, mạng lõi còn sử dụng một kỹ thuật mới nữa là Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (MPLS: Multiprotocol Label Switching). Trong môi trường định tuyến bình thường, các khung truyền từ nguồn đến đích theo từng bước từng bước một. Định tuyến đánh giá mỗi khung tiêu đề lớp 3 và thực hiện bảng định tuyến để xác định bước nhảy tiếp theo hướng đến đích. Điều này có khuynh hướng làm giảm dung lượng mạng bởi vì các yêu cầu CPU tập trung để xử lý mỗi khung. Với sự bùng nổ số người sử dụng Internet, cùng với việc yêu cầu thay đổi về lưu lượng truyền tải thì phương pháp cũ không đáp ứng được. MPLS thay đổi kiểu định tuyến từng bước bằng cách cho phép các đường dẫn cụ thể trong mạng dựa trên chất lượng và băng tần cần dùng cho các ứng dụng. Nói cách khác, lựa chọn đường dẫn bây giờ có thể đưa vào lớp 2. Điều này sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng lưu lượng trong mạng.

2.3.3 Lớp chức năng

Lớp chức năng điều khiển dùng để điều khiển hệ thống như điều khiển hệ thống báo hiệu, điều khiển lưu lượng, bảo mật thông tin,… đồng thời cung cấp cơ sở hạ tầng

cho lớp dịch vụ cung cấp các loại hình dịch vụ khác nhau. Chức năng điều khiển gồm có:

 Chức năng báo hiệu: Báo hiệu trong mạng lõi là loại báo hiệu tập trung. Do yêu cầu tích hợp được các mạng khác nhau, do đó phải có phương thức báo hiệu giống nhau cho các mạng. Ở mạng lõi người ta xây dựng các trung tâm mã điểm báo hiệu STP dùng để điều khiển báo hiệu trong toàn mạng và để liên kết với các trung tâm mã điểm báo hiệu của các nhà cung cấp dịch vụ khác trong nước và trên quốc tế. Một đặc điểm chính trong mạng 4G là tất cả đều hội tụ trên nền IP, do đó giao thức báo hiệu thực hiện chính trên mạng 4G là SS7oIP. Điều này được thực hiện thông qua Gateway báo hiệu (SGW – Signalling gateway). Chức năng chính của SGW là kết nối các mạng báo hiệu khác nhau thông qua việc chuyển đổi giữa các lớp và điều khiển thực hiện báo hiệu trong nội mạng thông qua giao thức SS7oIP.

 Chức năng bảo mật: Đây là một trong những chức năng quan trọng trong hệ thống tương lai, nó đảm bảo cho việc thông tin của người sử dụng được an toàn, bí mật và có tính riêng tư. Chức năng này được thực hiện thông qua Gateway an ninh (SEG - Security Gateway) để cung cấp về chính sách an toàn (proxy server) và bức tường lửa (firewall). Proxy server sẽ định ra các chính sách về an ninh trong toàn mạng. Bên cạnh đó, Firewall sẽ thực hiện phân vùng an ninh và đảm bảo tính bảo mật cho các vùng mạng. Để thực hiện bảo mật thông tin, dữ liệu sẽ được đi qua Security Gateway trước khi vào hoặc ra khỏi vùng bảo mật. Vùng bảo mật này thường là mạng được quản lý chặt chẽ và SEG được đặt ở biên của mạng này. Một nhà cung cấp có thể có 1 hoặc một vài SEG để đảm bảo tính an ninh cho mạng đồng thời phòng ngừa trường hợp bị sự cố trên 1 SEG đơn lẻ gây ảnh hưởng đến hoạt động của mạng.

 Chức năng về Billing: Chức năng này cung cấp cho mạng khả năng về nhận thực, tính cước đối với các dịch vụ sử dụng trong mạng. Nó thực hiện nhận các thông tin về tính cước từ lớp mạng lõi, căn cứ vào các đặc điểm về thông tin tinh cước của từng UE, từng dịch vụ để chọn lọc thông tin về tính cước. Các thông tin này sau đó được định dạng lại và được gửi đến các hệ thống tính cước tương ứng và gửi đến các UE.

 Chức năng về tính di động trong mạng (Mobility): Chức năng này được kế thừa từ các mạng di động thế hệ trước. Nó được thể hiện qua các thành phần cũ của mạng

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 103 trang tài liệu này.

như HLR, VLR, EIR, AUC, MSCS và cơ cấu điều khiển handover, handoff của thuê bao.

Thanh ghi định vị thường trú (HLR): là một cơ sở dữ liệu được đặt tại hệ thống chủ của người sử dụng để lưu bản sao chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng. Lý lịch dịch vụ này bao gồm: thông tin về các dịch vụ được phép, các vùng không được phép chuyển mạng, và thông tin về các dịch vụ bổ sung như: trạng thái chuyển hướng cuộc gọi… Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu trong HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao. HLR thường là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạng nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao.

Bộ ghi định vị tạm trú (VLR): chức năng của VLR là lưu giữ bản sao về lý lịch của người sử dụng khách cũng như vị trí của UE trong hệ thống đang phục vụ ở mức độ chính xác hơn HLR.

EIR: thực hiện quản lý thiết bị người sử dụng UE. EIR lưu tất cả các dữ liệu liên quan đến UE. EIR được nối đến MSC và SGSN qua đường báo hiệu để kiểm tra sự được phép của thiết bị. Một thiết bị không được phép sẽ bị cấm.

Trung tâm nhận thực (AUC): quản lý các thông tin nhận thực và mật mă hóa liên quan đến từng cá nhân liên quan đến từng cá nhân thuê bao dựa trên khóa bí mật. Việc quản lý thuê bao được thực hiện thông qua khóa nhận dạng bí mật duy nhất cho từng thuê bao.

Khóa này được lưu giữ vĩnh cửu và bí mật trong bộ nhớ của UE.

MSCS – MSC server là bộ phận cải tiến của mạng 3G so với các thế hệ trước. Khi yêu cầu về dữ liệu sử dụng tăng cao, số thuê bao phát triển cao đã buộc MSC truyền thống tách thành 2 bộ phận chức năng riêng biệt: MSC Server dùng để điều khiển chung việc định tuyến cuộc gọi và phần chuyển mạch PS + CS được tập trung trong chức năng của MGW. Với việc tách ra 2 thành phần chức năng này, MSCS đã tăng được hiệu quả hoạt động của hệ thống thông qua việc điều khiển tập trung các MGW. Nó cũng thể hiện được tính linh động đồng thời giúp phần tăng dung lượng hệ thống.

Chức năng quản lý di động được thực hiện riêng biệt trên mạng lõi và mạng RAN. Những tiến trình về truy nhập vô tuyến được thực hiện trên mạng RAN. Do đó

RAN quản lý tính di động ở mức cell, trong khi đó mạng lõi không cần quan tâm đến cấu trúc cell. Các quá trình quản lý di động bao gồm:

 Quản lý trạng thái UE và vị trí của nó.

 Quản lý UE khi thâm nhập vào mạng.

 Cập nhật các vùng định tuyến.

 Quản lý thay đổi Handover và phân định lại vùng phục vụ cho các UE thực hiện handover.

Chức năng IP Multimedia: Đây là khối chức năng tiên tiến so với các mạng di động 2G. Điểm chính của khối chức năng này là thực hiện các chức năng điều khiển, quản lý các phiên làm việc IP trong mạng 4G. Các thành phần trong IP Multimedia bao gồm:

HSS (Home Subcriber Server): Đây là cơ sở dữ liệu chính của hệ thống trong đó lưu giữ toàn bộ các thông tin về thuê bao và các dữ liệu liên quan đến dịch vụ IP Media. Các thông tin này bao gồm số nhận thực thuê bao, các thông tin đăng ký, các tham số truy nhập …. Nó bao gồm các chức năng tương tự như của HLR, AUC trong hệ thống di động chuyển mạch kênh nhưng đối với các thuê bao và dịch vụ chuyển mạch gói.

CSCF (Call Session Control Function): Chức năng điều khiển trạng thái phiên cuộc gọi, quản lý việc thiết lập, duy trì và giải phóng các phiên đa phương tiện đến và từ người sử dụng. Nó bao gồm các chức năng như: phiên dịch và định tuyến.

MRCF (Multimedia Resource Control Function): Chức năng điều khiển tài nguyên đa phương tiện. Khi có yêu cầu về các phiên làm việc đa phương tiện, MRFC sẽ điều khiển thực hiện trên MRFP. MRFC cũng đảm nhận chức năng gửi các thông tin về tính cước.

MRFP (Multimedia Resource Function Process): Cung cấp tài nguyên được yêu cầu và chỉ dẫn bởi MRFC. MRFP thực hiện những chức năng sau:

 Kết hợp giữa các dòng dữ liệu media đầu vào (có thể từ nhiều nhà cung cấp).

 Là nguồn cung cấp các thông báo về đa phương tiện.

 Xử lý các dòng dữ liệu đa phương tiện như chuyển đổi mã âm thanh ….

MGCF (Media Gateway Control Function): Chức năng điều khiển thiết lập kết nối giữa mạng chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. Nó xử lý các báo hiệu dịch vụ

đến từ các thuê bao chuyển mạch gói và thực hiện chuyển đổi giao thức làm việc giữa 2 mạng.

2.3.4 Lớp dịch vụ

Có chức năng cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu của người dùng, có chất lượng cao như: Các dịch vụ thông tin định vị, dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao, dịch vụ điều khiển từ xa, …Với mô hình này, lớp dịch vụ là lớp cung cấp các nội dung về dữ liệu cho người sử dụng, đồng thời nó tương tác với nhau.

2.4. Công nghệ trên IP và IP di động

Trong hệ thống thông tin di động 4G thì IP di động (MIP: Mobile IP) là một vấn đề rất quan trọng. Vấn đề thách thức đối với IP di động là phải chuyển các ứng dụng IP đến các kết cuối di động. Hiện nay có hai phiên bản MIP là MIPv4 và MIPv6 được thiết kế để đảm bảo hỗ trợ di động bên trong mạng IPv4 và mạng IPv6 tương ứng. Trong hệ thống thông tin di động 4G, trong giai đoạn đầu, chúng ta sử dụng cả hai loại này, sau đó sẽ dần thay thế IPv4 để được mạng toàn IPv6. Bởi vì MIPv6 có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với MIPv4 như:

 Đánh địa chỉ: Chúng ta thấy rằng với độ dài 32bit thì MIPv4 không thể đánh hết địa chỉ cho các thiết bị đầu cuối được, còn ở MIPv6 thì số bit dùng để đánh địa chỉ là 128bit đủ sức để đánh địa chỉ cho toàn bộ các thiết bị.

 Việc định tuyến tối ưu chỉ là một bộ phận thêm vào cho MIPv4 nhưng nó lại là một bộ phận tích hợp của MIPv6.

 Định tuyến tối ưu MIPv4 vẫn đòi hỏi truyền đường hầm lưu lượng giữa các máy tính đối tác và nút di động. Trong MIPv6 các gói có thể gửi đi không theo tunnel mà chỉ cần bổ sung thêm một tiêu đề định tuyến…

 Các loại truy nhập trong mạng 4G:

Trong giai đoạn phát triển đầu của mạng 4G, thì tồn tại cả hai giao thức IP là MIPv4 và MIPv6, do đó yêu cầu phải có sự chuyển đổi địa chỉ trong quá trình truy nhập khi cần thiết.

Truy nhập từ MS đến các dịch vụ có các khả năng sau:

 MS IPv4 truy nhập dịch vụ IPv4 qua mạng IPv4:

Cả MS, loại dịch vụ, và cả mạng sử dụng chung một giao thức đó là IPv4. Trường hợp này thường xảy ra khi chúng là các dịch vụ và thiết bị đầu cuối của 2,5G và 3G. Khi MS và dịch vụ trong cùng mạng, địa chỉ IPv4 cá nhân được sử dụng, còn khi dịch vụ ở ngoài mạng thì phải sử dụng địa chỉ IPv4 công cộng để định tuyến, do

đó bộ phiên dịch địa chỉ mạng NAT (NAT: Network Address Translator) được sử dụng.

 MS IPv6 truy nhập dịch vụ IPv6 qua mạng IPv6

Trong trường hợp này, cả MS, loại hình dịch vụ và mạng cũng đều sử dụng cùng giao thức IPv6. Với địa chỉ IPv6, chúng ta không cần hỗ trợ của bộ phiên dịch địa chỉ mạng (NAT). Khi cả dịch vụ và người dùng nằm cùng trong một mạng thì chúng ta có thể dùng địa chỉ vị trí IPv6.

 MS IPv6 truy nhập dịch vụ IPv6 thông qua mang IPv4

Thường xảy ra trong giai đoạn đầu phát triển IPv6, yêu cầu có tunnel của IPv6 qua IPv4. Có hai trường hợp xảy ra: a) MS IPv6 ở trong mạng IPv6 nhưng phần mạng ngoài kết nối tới dịch vụ là IPv4. b) MS IPv6 roam tới một mạng IPv4

 MS IPv6 truy nhập dịch vụ IPv4

Trường hợp này ít xảy ra trong mạng 4G. Tuy nhiên khi xảy ra nhiều thì yêu cầu phải có NAT.

 MS IPv4 truy nhập dịch vụ của IPv6

Trường hợp này yêu cầu phải có bộ phiên dịch địa chỉ từ địa chỉ IPv4 sang địa chỉ IPv6. Điều này sẽ được hỗ trợ bởi một Router hoặc một node nào đó.

 MS IPv4 truy nhập dịch vụ IPv4 thông qua mạng IPv6 Giao tiếp giữa hai mạng dịch vụ:

 Server IPv4 giao tiếp với Server IPv4 thông qua mạng IPv4.

 Server IPv6 giao tiếp với Server IPv6 thông qua mạng IPv6.

 Server IPv6 giao tiếp với Server IPv6 thông qua mạng IPv4

Trường hợp này thường xảy ra tronggiai đoạn đầu chuyển tiếp lên IPv6. Yêu cầu phải có đường hầm (Tunnel) từ IPv6 qua IPv4. Đường hầm này có thể được thiết lập trước hoặc được thiết lập tự động.

 Server IPv6 giao tiếp với Server IPv4

Trường hợp này yêu cầu có bộ phiên dịch địa chỉ mạng-phiên dịch giao thức NAT-PT. Nếu Server IPv6 là một IMS, thì ngoài việc chuyển đổi và riêng biệt giao thức IP, cón phải chuyển đổi SIP/SDP qua một ALG.

 Server IPv4 giao tiếp với Server IPv6 Trường hợp này giống trường hợp 4

 Server IPv4 giao tiếp với Server IPv4 thông qua mạng IPv6

Trường hợp này ít xảy ra, bởi khi IPv6 chiếm ưu thế trong mạng và IPv4 không đủ thì khi đó tất cả dịch vụ sẽ được triển khai IPv6.

CHƯƠNG 3: DỊCH VỤ VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG 4G

3.1 Dịch vụ trong mạng 4G

Sự cạnh tranh gay gắt trong lĩnh vực mạng thông tin cũng như mạng viễn thông đang diễn ra trong những năm gần đây. Khi sự cạnh tranh gia tăng, điều đặc biệt quan trọng đối với các công ty là xác định vị trí thích hợp để mang lại thuận lợi cho bản thân mình, và để chuẩn bị cho môi trường truyền thông mới đang nổi lên. Trong môi trường này, sự hòa nhập, liên kết và cạnh tranh của các thành viên mới tham gia vào thị trường phải hoạt động tích cực để tìm ra phương thức mới, nhằm giữ và thu hút hầu hết các khách hàng có tiềm năng. Các nhà cung cấp dịch vụ hiện nay đang cố gắng tìm ra lối đi riêng cho mình để tạo ra sự khác biệt với các nhà cung cấp khác, chẳng hạn như tìm kiếm phương thức mới để đóng nhãn và đóng gói dịch vụ, thực hiện giảm các chi phí hoạt động,…

Trong các chương trước chúng ta đã nghiên cứu vì sao phải lên 4G ? Vì nó có thể đáp ứng được: tốc độ truy nhập lên tới 200Mb/s, hỗ trợ roaming toàn cầu, dựa trên mạng lõi thuần IP, tương tác mạnh với các mạng khác cùng tồn tại… Tất cả các yếu tố đó đã mở ra một khả năng cung cấp dịch vụ dồi dào cho mạng 4G. Có ba loại dịch vụ chủ yếu trong 4G: dịch vụ thời gian thực và thời gian không thực, dịch vụ nội dung, dịch vụ quản lý. Các dịch vụ này giúp cho các nhà khai thác có sự điều khiển, bảo mật và độ tin cậy tốt hơn đồng thời giảm chi phí vận hành. Nhờ đó, các nhà cung cấp dịch vụ có thể nhanh chóng có nguồn thu mới.

3.1.1 Các loại dịch vụ cung cấp

Cũng giống như hệ thống thông tin di dộng thế hệ 3, các hệ thống thông tin di động thế hệ 4 cũng sẽ cung cấp các loại dich vụ chính: di động, viễn thông và internet nhưng với tốc độ cao hơn lên đến 200 Mbit/s và điều đáng quan tâm hơn là các dịch vụ đa phương tiện. Với khả năng cung cấp các dịch vụ tốc độ bit cao, các hệ thống thông tin di động thế hệ 4 cung cấp các dịch vụ chất lượng tốt, đảm bảo: Điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, các dịch vụ thông tin về vị trí, các dịch vụ thương mại di động, các dịch vụ phân phối nội dung, các dịch vụ hỗ trợ tải dữ liệu, các dịch vụ điều khiển từ xa, các dịch số liệu tốc độ bít thấp, dịch vụ số liệu bít cao… Cũng có thể phân chia

dịch vụ thành hai loại chính: Dịch vụ cơ sở và dịch vụ đa phương tiện.Các dịch vụ cơ sở gồm:

 Các dịch vụ xa (Teleservice): “ Là một kiểu dịch vụ viễn thông cung cấp các khả năng đầy đủ bao gồm cả chức năng thiết bị đầu cuối để thông tin giữa hai người sử dụng theo các giao thức được thỏa thuận giữa các cơ quan quản lý ” bao gồm: điện thoại, các cuộc gọi khẩn, dịch vụ bản tin ngắn, các dịch vụ nhóm thoại, phát thanh thoại.v.v

 Các dịch vụ mang (Bearer Service): “Là một loại dịch vụ viễn thông cung cấp khả năng để truyền dẫn tín hiệu giữa hai giao diện người sử dụng – mạng”.

 Các dịch vụ bổ sung (Supplementary): gồm có:

 Các dịch vụ bổ sung bao gồm

 Các dịch vụ bổ sung cho gọi

 Các dịch vụ bổ sung đa phía

 Các dịch vụ bổ sung cho một cộng đồng

 Các dịch vụ bổ sung tính cước

 Các dịch vụ bổ sung hạn chế cuộc gọi

 Các dịch vụ đa phương tiện gồm:

 Các dịch vụ điểm tới điểm đối xứng: Truyền hình hội nghị (chất lượng cao, thấp), điện thoại thấy hình, điện thoại, truy nhập Internet thư điện tử, điện thoại IP

 Các dịch vụ điểm tới điểm không đối xứng: Y tế từ xa có hình ảnh, thư tiếng, truy xuất cơ sở dữ liệu như mua hàng theo catalog video, video theo yêu cầu (tin tức, thể thao, phim), báo điện tử, xuất bản điện tử, Fax.

 Các dịch điểm đa điểm đa phương: Các dịch vụ phân phối thông tin gồm có tin tức, dự báo thời tiết, truyền hình di động, truyền thanh di động,… Sau đây xin đưa ra một số dịch vụ điển hình cho mạng 4G.

3.1.2 Một số loại hình dịch vụ điển hình cho 4G

 Truyền thông tốc độ cao (High Multimedia): Với khả năng truyền số liệu tốc độ cao, 4G cho phép truy cập internet với tốc độ rất cao, phục vụ cho các ứng dụng theo yêu cầu như: video độ phân giải cao, audio chất lượng hoặc các ứng dụng mua bán trực tuyến với các sản phẩm hữu hình như âm nhạc, phần mềm…

 Dịch vụ thoại (Voice telephony): 4G vẫn cung cấp các dịch vụ thoại khác nhau đang tồn tại như chờ cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, gọi ba bên, các thuộc tính AIN khác