Cơ chế quản lý QoS trong mạng LTE (P1).

Hiện nay LTE (phiên bản nâng cấp là LTE-Advanced) được lựa chọn là công nghệ di động 4G triển khai rộng rãi nhất trên thế giới. Ở Việt Nam, nhu cầu sử dụng dịch vụ dữ liệu tăng rất nhanh và với hiện trạng tất cả các công nghệ 3G hiện tại đều sử dụng UMTS, việc triển khai 4G LTE tại nước ta là một xu thế tất yếu. LTE là một mạng toàn IP, hỗ trợ truyền tải tốc độ cao và đa dịch vụ trên một mạng IP duy nhất. Để có thể đáp ứng yêu cầu này, với những nhu cầu sử dụng khác nhau của người sử dụng và trong điều kiện tài nguyên ở mức hạn chế, mạng LTE cần phải có cơ chế thích hợp trong việc ấn định tài nguyên để vừa đảm bảo chất lượng dịch vụ nhưng vẫn tối ưu được tài nguyên mạng. Đó chính là cơ chế quản lý QoS trong LTE. Để đáp ứng được yêu cầu là một mạng băng rộng cung cấp đa dịch vụ thì vấn đề QoS có ý nghĩa hết sức quan trọng trong LTE. Bài báo này giới thiệu các khái niệm liên quan đến QoS trong LTE, giới thiệu kiến trúc điều khiển QoS trong mạng LTE và cơ chế quản lý QoS trong mạng LTE.

SỰ CẦN THIẾT QUẢN LÝ QoS TRONG MẠNG LTE

LTE đang được triển khai mạnh mẽ trên thế giới và việc triển khai LTE tại Việt Nam là xu hướng tất yếu trong sự phát triển của thông tin di động. Hiện tại, lưu lượng dữ liệu, thuê bao LTE trên thế giới gia tăng rất nhanh, dịch vụ ngày càng được mở rộng. LTE là mạng toàn IP cung cấp đa loại hình dịch vụ như Voice, Public Internet, VPN, Video streaming,... trên một hệ thống mạng IP duy nhất. Mỗi loại hình dịch vụ này có những yêu cầu QoS hoàn toàn khác nhau. Ngoài ra, LTE cũng có rất nhiều loại thuê bao khác nhau như: khách hàng cá nhân, khách hàng doanh nghiệp,. mỗi loại khách hàng cũng có nhu cầu sử dụng và yêu cầu QoS hoàn toàn khác nhau. Do đó, để đảm bảo chất lượng của tất cả dịch vụ trên LTE trong điều kiện lưu lượng ngày càng tăng cao và tài nguyên mạng hạn chế, LTE cần có cơ chế phân loại lưu lượng, phân loại dịch vụ, ưu tiên dịch vụ khi cần thiết và ấn định tài nguyên hợp lý cho từng loại lưu lượng.

Quản lý QoS trong LTE có thể hiểu là việc xử lý và ấn định tài nguyên hợp lý trong mạng thông qua việc định nghĩa các quy luật về việc ấn định tài nguyên. Cơ chế QoS là một công cụ cho phép nhà mạng phân biệt được dịch vụ, phân biệt được thuê bao trong mạng. Triển khai chính sách QoS hợp lý sẽ giải quyết được hai vấn đề lớn đồng thời:

-Tối ưu được việc sử dụng tài nguyên trong mạng, hạn chế nghẽn mạng.

- Nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng.

Do đó, cơ chế QoS thích hợp là một yếu tố vô cùng quan trọng nâng cao năng lực của mạng LTE.

KHÁI NIỆM KÊNH MANG VÀ CÁC THAM số QoS TRONG LTE

Khái niệm kênh mang (Bearer) trong LTE 

Kiến trúc mạng LTE bao gồm các phần tử mạng truy nhập (eNodeB), mạng lõi (MME, SGW, PGW, HSS), phần tử điều khiển chính sách PCRF (Hình 1). Mạng LTE cung cấp kết nối giữa UE với một mạng PDN (Packet data network) để cung cấp dịch vụ cho UE.

Để các nhà mạng có thể cung cấp dịch vụ với các mức QoS khác nhau cho từng loại hình dịch vụ và từng yêu cầu của thuê bao, 3GPP đã chuẩn hóa kiến trúc điều khiển QoS động cho phép cung cấp kết nối từ UE tới PDN theo các mức QoS được định nghĩa trước. Để thực hiện điều này, 3GPP đưa ra khái niệm kênh mang (Bearer) và triển khai QoS trong miền LTE dựa trên các kênh mang.

"Bearer" là thành phần cơ bản cho phép mạng LTE xử lý các gói tin có yêu cầu QoS khác nhau theo các cách khác nhau trong mạng. Kênh mang EPS cung cấp một kết nối logic từ UE tới PGW (trong trường hợp S5/S8 sử dụng GTP) hoặc từ UE tới SGW (trong trường hợp S5/S8 sử dụng PMIP) với một mức QoS được định nghĩa trước. Tất cả lưu lượng được truyền trên cùng một kênh mang EPS sẽ được xử lý giống nhau trong toàn bộ miền mạng LTE bao gồm các cơ chế như: hàng đợi, lập lịch, shaping,...

Ngoài khái niệm kênh mang EPS, 3GPP còn định nghĩa kênh mang vô tuyến giữa UE và eNodeB, kênh mang S1 giữa eNodeB và SGW và kênh mang S5/S8 giữa SGW và PGW. Mỗi kênh mang được kết hợp với một tập hợp những bộ lọc thực hiện lọc gói tin trước khi được đưa vào trong mỗi kênh mang.

Đối với LTE sử dụng GTP tại giao diện S5/S8, kênh mang EPS được định nghĩa là kết nối từ UE tới PGW và lưu lượng sẽ truyền trong toàn miền LTE trên các kênh mang này.

Đối với LTE sử dụng PMIP tại giao diện S5/S8, kênh mang EPS chỉ được định nghĩa từ UE tới SGW. Dữ liệu truyền trong miền LTE cần kết hợp giữa kênh mang EPS với một luồng IP từ SGW tới PGW.

ThS. Hoàng Mạnh Thắng, KS. Nguyễn Thị Liễu

(còn nữa)