Các tham số Qos mức "Bearer" trong LTE
Mỗi kênh mang EPS được kết hợp với một tập các tham số QoS khác nhau. Các tham số QoS trên một kênh mang EPS bao gồm hai hoặc bốn tham số chính: QCI, ARP, GBR, MBR trong đó hai tham số GBR và MBR chỉ dành cho kênh mang GBR (tốc độ đảm bảo), kênh mang được thiết lập dành cho các dịch vụ yêu cầu thời gian thực như thoại, video.
QCI
QCI (QoS class Identifier): Là tham số xác định cách đối xử của các nút mạng với những gói tin IP nhận được trên mỗi kênh mang. 3GPP đã đưa ra tiêu chuẩn về các mức QCI với từng yêu cầu cụ thể về độ trễ, tỷ lệ mất gói, độ ưu tiên đồng thời 3GPP cũng đưa ra các dịch vụ tương ứng đối với từng mức QCI, như Bảng 1 [2].
ARP
ARP (Allocation and Retention Priority): Độ ưu tiên cấp phát và duy trì ARP để xác định cơ cấu giáng cấp ưu tiên các kênh lưu lượng xuống mức thấp hơn trong trường hợp xảy ra nghẽn mạng.
GBR
Tốc độ bit được đảm bảo GBR (Guaranteed Bit Rate): Quy định độ rộng băng thông tối thiểu được dành riêng cho kênh mang tương ứng trên tất cả các vùng tài nguyên, ngay cả khi tại thời điểm tài nguyên này có được sử dụng hay không.
MBR
Tốc độ bit được tối đa MBR (Maximum Bit Rate): Quy định băng thông tối đa mà kênh mang tương ứng được phép sử dụng.
Ngoài các tham số trên, 3GPP còn định nghĩa 2 tham số QoS khác cho mỗi UE, hai tham số này được lưu trong HSS cho từng UE:
-APN-AMBR: Là băng thông tối đa UE được phép sử dụng trên tất cả các kết nối PDN với cùng một APN.
-UE-AMBR: Là băng thông tối đa UE được phép sử dụng trên tất cả các kết nối PDN với tất cả các APN.
Các tham số QoS trên được gán với mỗi "kênh mang” và là tham số QoS cho dữ liệu được truyền trên kênh mang đó.
KIẾN TRÚC PCC ĐIỀU KHIỂN QoS TRONG LTE
Mạng LTE có 2 cơ chế thực hiện điều khiển chính sách: cơ chế tĩnh và cơ chế động. Trong cơ chế điều khiển chính sách tĩnh, các quy định về QoS, tham số QoS được định nghĩa cố định trên PGW. Nội dung của bài viết này tập trung đề cập đến kiến trúc điều khiển QoS động, kiến trúc PCC (Policy and Charging control). Kiến trúc PCC không chỉ thực hiện điều khiển QoS, PCC còn thực hiện vai trò điều khiển tính cước trong mạng.
Kiến trúc PCC áp dụng cho LTE được mô tả như Hình 4.
Kiến trúc PCC bao gồm các phần tử SPR, AF, TDF, PCRF, BBERF, PCEF, hệ thống tính cước online OCS, và hệ thống tính cước offline OFCS (được đánh dấu trên Hình 4). Trong đó, PCRF là phần tử trung tâm thực hiện điều khiển chính sách trong LTE, chức năng thực thi chính sách trong mạng là PCEF được tích hợp trong chức năng của PGW và BBERF được tích hợp trong SGW. Trong đó, BBERF chỉ được sử dụng trong trường hợp giao diện S5/S8 sử dụng giao thức PMIP, kiến trúc PCC cho LTE sử dụng GTP sẽ không có phần tử BBERF.
CƠ CHẾ THỰC HIỆN ĐIỀU KHIỂN QoS TRONG MẠNG LTE
Về nguyên tắc chung, PCRF là phần tử trung tâm thực hiện cơ chế điều khiển QoS trong mạng LTE, tuy nhiên, cơ chế QoS trong LTE được thực hiện tại nhiều phần tử mạng, mỗi phần tử có vai trò khác nhau. Hình 5 mô tả chức năng cơ bản của các phần tử mạng LTE trong cơ chế thực hiện QoS trong mạng trong trường hợp giao diện S5/S8 sử dụng GTP.
Trong đó:
-PCRF:
Được cấu hình những thông tin về các luật chính sách QoS của nhà vận hành mạng.
Từ những thông tin trên, PCRF sẽ quyết định luật chính sách "PCC rule" và gửi xuống PGW.
-PGW:
Thực thi yêu cầu chính sách theo "PCC rule" nhận được từ PCRF và áp các chính sách này vào các tham số QoS tương ứng trên các kênh mang.
Đồng thời PGW thực hiện mapping các tham số QoS từ mức bearer xuống lớp truyền tải IP.
-SGW: Thực hiện mapping QoS từ mức Bearer xuống lớp truyền tải IP.
-eNodeB: Thực hiện ấn định tài nguyên vô tuyến thích hợp và mapping các tham số QoS từ mức bearer xuống lớp truyền tải IP.
Hình 5 trên đây chỉ mô tả cơ chế thực hiện QoS trong trường hợp LTE sử dụng GTP tại giao diện S5/S8. Trong trường hợp S5/S8 sử dụng PMIP, luật chính sách "PCC rule" được PCRF gửi xuống SGW, phần tử BBERF trong SGW sẽ thực hiện nhiệm vụ thực thi chính sách "PCC rules" trong miền mạng LTE.
Các cơ chế này được thực hiện thông qua các thủ tục IP-CAN giữa PCRF với các phần tử khác và ấn định "PCC rule" gửi xuống PGW. Và các tham số QoS được ấn định trên các kênh mang thông qua các thủ tục khởi tạo kênh mang, thay đổi kênh mang (Bearer Establishment, Bearer modification).
Ngoài ra, cũng như tất cả các mạng IP khác, cơ chế QoS trong LTE còn được thực hiện tại lớp truyền tải IP, miền truyền tải kết nối các thực thể mạng LTE. Như vậy, trong mạng LTE, cơ chế QoS được thực hiện tại các lớp khác nhau và cho phép tương thích giữa các lớp ứng dụng, lớp dịch vụ và lớp truyền tải.
KẾT LUẬN
Quản lý QoS trong mạng LTE là một vấn đề có ý nghĩa rất quan trọng và cơ chế này được thực hiện rất phức tạp trong mạng LTE. 3GPP đã có tài liệu chuẩn hóa chi tiết cả về các khái niệm, kiến trúc điều khiển, cơ chế xác định QoS và cơ chế ánh xạ các tham số QoS này tại từng phần tử mạng, ánh xạ giữa các lớp ứng dụng, dịch vụ và truyền tải. Ngoài việc tuân theo cơ chế chuẩn, 3GPP cũng nhận định cơ chế QoS trong mạng LTE còn phụ thuộc rất nhiều vào chính sách triển khai dịch vụ của mỗi nhà mạng riêng biệt. Trong phạm vi ngắn gọn, bài báo này chưa thể đi sâu chi tiết về cơ chế này mà chỉ dừng lại ở mức giới thiệu tóm tắt những nét cơ bản nhất về cơ chế QoS trong LTE.
Tài liệu tham khảo
[1].3GPP TS 23.401 "General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-ƯTRAN) access” version 12.2 - 9/2013.
[2].3GPP TS 23.402 "Architecture enhancements for non- 3GPP accesses” version 12.2 - 9/2013.
[3].3GPP TS 23.203 "Policy andcharging control architecture” Version 12.2 - 9/2013.
[4].3GPP TS 23.207 “End-to-end Quality of Service (QoS) concept and architecture” Version 11.0 - 9/2012.
[5]. GPP TS 29.212 “Policy and Charging Control (PCC); Reference points” Version 12.2 - 9/2013.
[6].3GPP TS 29.213 "Policy and charging control signalling flows and Quality of Service (QoS) parameter mapping” Version 12.1 - 9/2013.
[7].www.gsacom.com - "Evolutbn to LĨE Report”- 11/2013.
[8]. www.gsacom.com - "Global LTE market update” - 11/2013.
[9].IXIA - “Quality of Service (QoS) and Policy Management in Mobile Data Networks”-7/2011.
ThS. Hoàng Mạnh Thắng, KS. Nguyễn Thị Liễu
