Kênh truyền tải dữ liệu người dùng trong mạng LTE (P1)

LTE là mạng truy nhập di động sẽ đóng vai trò quan trọng trong tổng thể hạ tẩng cung cấp các dịch vụ tương lai. Với khả năng của mình, LTE có thể cung cấp được rất nhiều các dịch vụ khác nhau. Bài báo này sẽ cung cấp thông tin tổng quan về kênh truyền tải dữ liệu người dùng (user plane) trong mạng LTE, giúp người đọc nắm được một khía cạnh về việc có thể cung cấp đa dịch vụ trên mạng LTE. Nội dung bài báo đề cập đến lý thuyết về kênh truyền tải dữ liệu người dùng trong mạng LTE, các kênh truyền tải dữ liệu thành phẩn tạo nên kênh end-to-end từ khách hàng tới ứng dụng và khả năng cung cấp các dịch vụ dựa trên nền tảng hệ thống các kênh của mạng LTE và kiểm chứng lý thuyết từ sản phẩm SGW thực tế của Viện công nghệ Thông tin và Truyền thông (CDIT) - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. 

KÊNH TRUYỀN TẢI DỮ LIỆU NGƯỜI DÙNG TRONG MẠNG LTE

Trong mạng LTE, các kênh truyền có thể được coi là các "bearer", đây là thuật ngữ được dùng trong phần sau của bài báo. Trước khi dữ liệu người dùng của một thuê bao được truyền trên mạng LTE, phải có các bearer được thiết lập từ thuê bao đến ứng dụng cuối. Bearer lúc này đóng vai trò như là "con đường" để dữ liệu đi từ thuê bao đến các ứng dụng. Việc thiết lập các bearer sẽ giúp cho dữ liệu người dùng trong mạng độc lập với nhau, đảm bảo dữ liệu được truyền an toàn giữa người dùng và ứng dụng. Bằng việc thay đổi các thông số của bearer hay thiết lập nhiều bearer cho một thuê bao, thì một thuê bao có thể sử dụng được nhiều loại dịch vụ và có thể sử dụng chúng đồng thời.

Trong LTE tồn tại rất nhiều loại bearer khác nhau được mô tả như Hình 1. Các loại bearer này đều có mối liên hệ với nhau, để cung cấp đường truyền dữ liệu cho thuê bao. Các loại bearer trên mạng LTE bao gồm:

-End To End Service Bearer: là kết nối logic được thiết lập giữa UE và ứng dụng, được sử dụng để truyền dữ liệu sử dụng ứng dụng của người dùng. Các gói tin của bearer này được truyền trên hai bearer là EPS Bearer tại vùng mạng LTE và External Bearer tại vùng mạng ngoài.

-External Bearer: là kết nối logic được thiết lập giữa PGW và ứng dụng. Đây là bearer được thiết lập cho kết nối của mạng LTE ra ứng dụng ở miền mạng ngoài. Bearer này có thể là kết nối VPN trên mạng Internet.

-EPS Bearer: là kết nối logic được thiết lập giữa UE và PGW, là một kết nối ảo để xác định dữ liệu gửi và nhận giữa hai điểm cuối với các thuộc tính QoS cụ thể. Các gói tin của EPS Bearer được truyền trên hai bearer gồm: S5/S8 Bearer giữa PGW và SGW, và E-RAB (E-UTRAN Radio Access Bearer) giữa UE và SGW.

S5/S8 Bearer: là kết nối logic được thiết lập giữa PGW và SGW. Bearer này dùng để truyền tải các gói tin của EPS Bearer giữa PGW và SGW.

E-RAB: là kết nối logic được thiết lập giữa UE và SGW, được sử dụng để truyền tải các gói tin của EPS Bearer từ UE đến EPC. Các gói tin của E-RAB được truyền trên hai bearer gồm: S1 Bearer giữa E-TRAN và EPC (eNodeB và SGW), Radio Bearer trên giao diện vô tuyến giữa UE và eNodeB.

S1-U Bearer: là kết nối logic được thiết lập E-UTRAN và EPC, được sử dụng để truyền tải các gói tin của E-RAB giữa eNodeB và SGW.

Data Radio Bearer (DRB): là kết nối logic được thiết lập trên giao diện vô tuyến giữa UE và eNodeB, được sử dụng để truyền tải dữ liệu người dùng (các gói tin của E-RAB giữa UE và eNodeB).

Dưới đây chúng ta sẽ xem xét các bearer thuộc về mạng LTE để hiểu rõ hơn ý nghĩa, vai trò, cách thiết lập và những thông số đặc trưng của các bearer này.

E-RAB

Mỗi E-RAB có một đặc tính QoS cụ thể gắn liền với EPS bearer, điều này ảnh hưởng đến cách mà các tài nguyên vô tuyến được cấp phát. Mỗi E-RAB là dịch vụ cụ thể nào đó, do đó UE sử dụng nhiều dịch vụ có thể có nhiều E-RAB. Các đặc điểm của E-RAB gồm:

-Các E-RAB được nhận dạng bởi E-RAB ID cấp phát bởi eNodeB;

-Được ánh xạ 1-1 với EPS Bearer;

-Mỗi một E-RAB gồm hai thành phần là DRB và S1-U Bearer.

DRB

DRB về bản chất chính là một kết nối PDCP (Packet Data Convergence Protocol), được sử dụng để truyền tải dữ liệu người dùng. Điều này có thể thấy rõ thông qua Hình 2. DRB có các đặc tính như sau:

-Được thiết lập khi có yêu cầu thiết lập EPS Bearer;

-Các DRB khác nhau được nhận dạng bởi DRB ID cấp phát bởi eNodeB;

-Được ánh xạ 1-1 với E-RAB hay EPS Bearer;

-Tài nguyên vô tuyến của DRB là các đặc tính QoS của EPS Bearer gắn liền với nó.

S1-U Bearer

S1-U Bearer về bản chất chính là kết nối GTP-U Tunnel được thiết lập giữa eNodeB và SGW. Các gói tin truyền trong bearer này nhận dạng điểm đến thông qua TEID (Tunnel Endpoint Identifier). Các S1-U Bearer có các đặc điểm sau:

-Bearer này được thiết lập khi có một yêu cầu thiết lập EPS Bearer;

-Được ánh xạ 1-1 với E-RAB;

-Đặc tính QoS của S1-U Bearer là các đặc tính QoS của EPS Bearer gắn liền với nó.

Quá trình trao đổi TEID để thiết lập S1-U Bearer gồm 2 phần:

-Thiết lập S1-U Bearer UL: SGW gửi S1-U TEID của mình tới MME để gửi tới eNodeB.

-Thiết lập S1-U Bearer DL: eNodeB gửi S1-U TEID của mình tới MME để gửi tới SGW.

S5/S8 BEARER

S5/S8 Bearer về bản chất chính là kết nối GTP-U Tunnel được thiết lập giữa SGW và PGW. Các gói tin truyền trong bearer này cũng nhận dạng điểm đến thông qua TEID (Tunnel Endpoint Identifier) của kết nối GTP-U. Các S5/S8 Bearer có các đặc điểm sau:

-Được thiết lập khi có một yêu cầu thiết lập EPS Bearer;

-Được ánh xạ 1-1 với EPS Bearer;

-Đặc tính QoS của S5/S8 Bearer là các đặc tính QoS của EPS Bearer gắn liền với nó.

Quá trình trao đổi TEID để thiết lập S5/S8 Bearer gồm 2 phần:

-Thiết lập S5/S8 Bearer DL: SGW gửi S5/S8 TEID của mình tới PGW.

-Thiết lập S5/S8 Bearer UL: PGW gửi S5/S8 TEID của mình tới SGW.

KS. Bùi Trung Thành

(còn nữa)

(TCTTT Kỳ 1/4/2014)