1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LƢƠNG THỊ THUẬN GIẢI PHÁP QoS TRÊN MẠNG HỘI TỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2008 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 1 MỤC LỤC BẢNG DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT. 3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ. 7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG NGN .1 NGN cố định. NGN theo khuyến nghị của ITU.
Cấu trúc phân lớp chức năng của mạng NGN. NGN di động .1 NGN-Mobile là gì ?. Xu hƣớng phát triển mạng thông tin di động của 3GPP/3GPP2 theo hƣớng NGN. 15 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN MẠNG HỘI TỤ.
Lý do ra đời mạng hội tụ. Ba nội dung của khái niệm Hội tụ. Các nghiên cứu về cấu trúc mạng hội tụ. Hội tụ dịch vụ cố định – di động dựa trên truy nhập di động không cấp phép UMA.
Hội tụ mạng cố định - di động dựa trên IMS. Xây dựng mạng hội tụ cố định - di động của Việt Nam. Phƣơng án phát triển mạng cố định. Phƣơng án phát triển mạng di động.
Xây dựng cấu hình mạng hội tụ FMC của Việt Nam. 51 CHƢƠNG 3: GIẢI PHÁP QOS TRÊN MẠNG HỘI TỤ. Tổng quan QoS trên mạng hội tụ FMC. Dịch vụ trên mạng FMC.
Tham số chất lƣợng dịch vụ. Chất lƣợng dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối (E2E QoS). 56 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Mô hình quản lý QoS trên FMC.
Tình hình nghiên cứu QoS trên FMC. Framework QoS cho mạng FMC. QoS cho mạng truy nhập. QoS cho mạng lõi.
Giải pháp QoS cho các đoạn mạng FMC. Giải pháp QoS trên mạng lõi. Giải pháp QoS trên mạng truy nhập. Những vấn đề cần nghiên cứu tiếp theo.
82 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 83 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3 BẢNG DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên tiếng anh 2G Second Generation 3G Third Generation 3GPP Third - Generation Partnership Project 3GPP2 Third - Generation Partnership Project 2 AAA Authentication, Authorization, and Accounting AS Application Server B2BUA Back-to-Back User Agent BGCF Breakout Gateway Control Function BSC Base Station Controller BSS Base Station Subsystem BTS Base Transceiver Station CAMEL Customized Applications for Mobile Network Enhanced Logic CAPEX Capital Expenditure CDMA Code Division Multiple Access CGI Cell Global Identification CN Core Network CS Circuit Switched CSCF Call Session Control Function DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DiffServ Differential Service DLE Digital Local Exchange DNS Domain Name System DR Dual Radio DTF Domain Transfer Function EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution EMS Enhanced Message Service ETSI European Telecommunications Standards Institute EV-DO Evolution – Data Only (or Data Optimized) FA Foreign Agent FDD Frequency-Division Duplexing FMC Fixed Mobile Convergence GAN Generic Access Network GANC GAN Controller TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 4 GERAN GSM / EDGE Radio Access Network GGSN Gateway GPRS Support Node GPRS General Packet Radio Service GPS Global Positioning System GRX GPRS Roaming Exchange GSM Global System (for) Mobile HA Home Agent HLR Home Location Register HSS Home Subscriber Server I-CSCF Interrogating CSCF IETF Internet Engineering Task Force IM instant messaging IMPP Instant Messaging and Presence Protocol IMS IP Multimedia Subsystem IMSI International Mobile Subscriber Identity IMT-2000 International Mobile Telecommunications - 2000 IntServ Intergrated Service IP Internet Protocol IPsec IP Security ISDN Integrated Services Digital Network ISO International Organization for Standardization ISP Internet Service Provider ISUP ISDN User Part ITU-T International Telecommunications Union– Telecommunication MAP Mobile Application Part MGCF Media Gateway Control Function MGW Media Gateway MLC Mobile Location Center MM mobility management MMD Multimedia Domain MME Mobility Management Entity MPLS Multi-Protocol Label Switching MRFC Multimedia Resources Function Controller MS Mobile Station MSC Mobile Switching Center MSF Multiservice Forum TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 5 NAT Network Address Translation NGMN Next-Generation Mobile Networks NGN Next-Generation Network OMA Open Mobile Alliance OPEX Operational Expenditure OSA Open Service Architecture P/S/I-CSCF Proxy/Serving/Interrogating-Call Session Control Function PABX Private Automatic Branch Exchange PBX Private Branch Exchange PCEF Policy and Charging Enforcement Function PCRF Policy and Charging Rules Function PDP Packet Data Protocol PDSN Packet Data Serving Node PGW PDN Gateway PLMN Public Land Mobile Network PS Packet-Switched PSDN Packet Switched Data Network PSTN Public Switched Telephone Network QoS Quality of Service RACF Resource Admission Control Function RACS Resource Admission Control Subsystem RAN Radio Access Network RNC Radio Network Controller SBC Session Border Controller SGSN Serving GPRS Support Node SIP Session Initiation Protocol SLF Subscriber Locator Function TISPAN Telecoms & Internet Converged Services & Protocols for Advanced UE User equipment UMA Unlicensed Mobile Access UMTS Universal Mobile Telecommunications System UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network VCC Voice Call Continuity VLR Visitor Location Register WEP Wired Equivalent Privacy WLAN Wireless LAN TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các chức năng GII và mối quan hệ của chúng .2: Cấu trúc phân lớp của mạng NGN .3: Cấu trúc tham chiếu cơ bản của 3GPP R99 (Nguồn: 3GPP) .4: Kiến trúc tham chiếu R00 (R4 và R5) (Nguồn: 3GPP) .5: Kiến trúc phân lớp chức năng của IMS .6: Kiến trúc tích hợp theo R00 (R4/R5) .7: Kiến trúc mạng UMTS trong tƣơng lai .1: Cấu trúc FMC theo ITU-T [14].2: Cấu trúc phân lớp mạng hội tụ [1 ] .3: Cấu trúc FMC theo 3GPP [TR 23.4: Cấu trúc FMC theo 3GPP2 [TR 23.5: Cấu trúc mạng FMC theo ETSI TISPAN [13] .6: Cấu trúc sơ đồ khối chức năng của hệ thống UMA [TS 43.7: Ứng dụng công nghệ UMA trong mạng GSM .8: Cấu trúc phân lớp IMS [Theo Wikipedia] .9: Kiến trúc mạng NGN (nguồn ETSI 2005) .10: Cấu hình mạng hội tụ FMC với hai vùng IMS .1: E2E QoS cho mạng FMC .2: Mô hình chức năng của QoS .3: Lƣu đồ xử lý về QoS trong mặt phẳng điều khiển .5: Kiến trúc QoS do TISPAN đề xuất .6: Kiến trúc QoS trong phân vùng mạng truy nhập (3GPP) .7: Intradomain và Interdomain .8: Mô hình Inserv .9: Mô hình diffserv .10: Ứng dụng Intserv, diffserv, MPLS trong kiến trúc đảm bảo E2E QoS .11: Kiến trúc Intserv .12: Kiến trúc Diffserv .13: So sánh giữa cấu trúc router truyền thống và router thế hệ mới định tuyến theo luồng. 74 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 7 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin – viễn thông, đặc biệt là sự gia tăng nhanh chóng của Internet cả về hạ tầng mạng và nhu cầu phát triển các dịch vụ mới, sự xuất hiện của các ứng dụng đa phƣơng tiện với các yêu cầu về băng thông và chất lƣợng dịch vụ cao đã mở ra một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực công nghệ viễn thông. Trong bối cảnh đó mạng thế hệ mới - Next Generation Network (NGN) ra đời đã khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm của hệ thống PSTN.
NGN là mạng gói có khả năng cung cấp thêm nhiều dịch vụ viễn thông mới, sử dụng băng tần rộng và các công nghệ truyền tải hỗ trợ QoS. Hiện nay, mạng NGN cố định và NGN di động cũng đã đƣợc triển khai cùng với nhiều dịch vụ giá trị gia tăng. Tuy nhiên, việc triển khai NGN cố định tách biệt NGN di động có nhƣợc điểm là thuê bao của mạng này không thể sử dụng dịch vụ của mạng khác. Sự phân chia tách biệt này là chấp nhận đƣợc chừng nào hai thị truờng di động và cố định đều phát triển mạnh.
Tuy nhiên thời gian gần đây, dƣới áp lực cạnh tranh gia tăng, doanh thu bình quân trên thuê bao (ARPU) giảm mạnh, các nhà cung cấp dịch vụ đang phải đối đầu với bài toán cắt giảm chi phí, đồng thời với việc tạo ra dịch vụ mới, riêng biệt và hấp dẫn ngƣời dùng. Để tăng nguồn thu cho nhà cung cấp mạng cố định cũng nhƣ bổ sung dịch vụ có sẵn trên mạng cố định cho các thuê bao di động, thì xu thế hội tụ cố định – di động FMC (Fixed Mobile Convergence) là một xu thế tất yếu của ngành viễn thông trong tƣơng lai nhằm đáp ứng đƣợc nhu cầu của khách hàng cũng nhƣ nhà cung cấp dịch vụ. Do mạng hội tụ FMC tối ƣu hóa cấu trúc mạng làm giảm chi phí quản lý, chi phí cho thiết bị đầu cuối, chi phí dịch vụ hàng tháng và tăng dung lƣợng mạng, vùng phủ, tiện ích cho ngƣời dùng là chỉ cần một thiết bị có thể truy nhập các mạng khác nhau. Tuy nhiên, chất lƣợng dịch vụ mạng luôn là một vấn đề quan tâm của cả ngƣời sử dụng dịch vụ và nhà cung cấp dịch vụ.
Cùng với sự phát triển bùng nổ các dịch vụ của mạng hội tụ trên nền IP là hàng loạt các yêu cầu về giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo chất lƣợng dịch vụ. Trƣớc các yêu cầu trên, đề tài: “Giải pháp QoS trên mạng hội tụ” đƣợc lựa chọn để nghiên cứu vừa có ý nghĩa về mặt lý luận, vừa có ý nghĩa về mặt thực tiễn nhằm đáp ứng với xu thế tất yếu đó. Mục tiêu của luận văn là: o Trình bày cấu trúc nguyên lý của FMC. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 8 o Trình bày các vấn đề về QoS của FMC.
o Trình bày Giải pháp QoS của FMC Nội dung luận văn gồm có 3 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan mạng NGN Trình bày về hạn chế của mạng PSTN và sự phát triển lên mạng NGN là một xu thế tất yếu. Tổng quan về mạng NGN cố định và NGN di động. Chƣơng 2: Tổng quan mạng hội tụ Trình bày về xu hƣớng hội tụ hai mạng NGN cố định và NGN di động. Cấu trúc mạng hội tụ dựa trên công nghệ UMA và IMS.
Xu hƣớng hội tụ cố định – di động tại Việt Nam. Chƣơng 3: Giải pháp QoS trên mạng hội tụ Trình bày một số giải pháp cả về phần cứng và phần mềm để đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trên mạng hội tụ. Tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới PGS. Nguyễn Cảnh Tuấn, ngƣời đã trực tiếp giúp đỡ, hƣớng dẫn, cung cấp tài liệu và phƣơng pháp luận nghiên cứu khoa học để tôi hoàn thành bản luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các giảng viên khoa Điện tử - Viễn thông – Đại Học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Do có những hạn chế về thời gian và tài liệu tham khảo, luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các thầy cô và các bạn. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 9 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG NGN Mạng PSTN của VNPT đã đƣợc xây dựng và phát triển khá toàn diện, cung cấp dịch vụ thoại truyền thống chất lƣợng tốt tới khách hàng.
Tuy nhiên, sau nhiều năm hoạt động, PSTN đã bộc lộ một số hạn chế hầu nhƣ không thể khắc phục đƣợc. Chuyển mạch dựa trên công nghệ TDM cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông (Nx64kb/s) và gặp nhiều khó khăn khi đƣa ra các dịch vụ mới, nhất là khi triển khai mạng thế hệ sau.