Chất lượng dịch vụ hệ thống viễn thông di động toàn cầu

Ở đây, ta sẽ xem xét kỹ hơn về QoS (Chất lượng dịch vụ) của một dịch vụ trong mạng. Mọi dịch vụ đều có những yêu cầu đặc trưng cho tuyến truyền dẫn mang thông tin dịch vụ. Một vài dịch vụ thì có những yêu cầu chặt chẽ hơn các loại khác. Một mạng tiêu biểu sẽ mang nhiều dịch vụ và nhiều yêu cầu dịch vụ từ nhiều người sử dụng cùng một lúc. Mỗi một dịch vụ sẽ có những yêu cầu riêng.Vì tài nguyên mạng là có giới hạn nên ta cần cấp vừa đủ tài nguyên cho mỗi yêu cầu, không quá nhiều mà cũng không quá ít. Việc cấp tài nguyên như vậy có thể làm cho các định nghĩa về QoS trở nên phức tạp nhưng làm như vậy thì chúng ta sẽ có một hệ thống khá đa dạng. Nói cách khác, việc phân nhiều QoS sẽ đem lại một mạng rất đa dạng bởi vì nhiều tiêu chuẩn QoS sẽ được thêm vào lưu lượng mạng hiện tại.
Các loại lưu lượng và các thuộc tính QoS:.
UMTS giới thiệu một khái niệm đơn giản về QoS bao gồm bốn loại lưu lượng và một số các thuộc tính QoS để định nghĩa các đặc tính lưu lượng của các loại lưu lượng. Mỗi kiểu lưu lượng cần đảm bảo một mức QoS nhất định tùy theo ứng dụng của dịch vụ.
Có bốn loại lưu lượng là: QoS hội thoại, QoS luồng, QoS tương tác, QoS nền. Yếu tố phân biệt chủ yếu của các dịch vụ này là độ nhạy cảm trễ của lưu lượng. Chẳng hạn loại hội thoại rất nhạy cảm với trễ, trong khi đó loại cơ bản ít nhạy cảm với trễ nhất.
Trong thời gian đầu của UMTS các lưu lượng hội thoại và luồng sẽ được phát như là các kết nối thời gian thực trên giao diện vô tuyến của WCDMA, trong khi đó các loại tương tác và nền được phát như là các gói số liệu phi thời gian thực theo lịch biểu. Bảng 1 cho thấy các ví dụ về dịch vụ điển hình và loại lưu lượng của chúng. Tính chất của các loại lưu lượng được mô tả trong các thuộc tính QoS. Các thông số có thể điều chỉnh được là:
Hình trên cho thấy cách thức mà mạng sử dụng các tham số và sự kết hợp của chúng. Bởi vì mạng UMTS bao gồm nhiều phần khác nhau, mỗi phần có các đặc trưng riêng nên cần phải có nhiều mạng khác nhau bao phủ hết các phần của hệ thống này. Các mạng chỉ bao phủ một phần đã biết của hệ thống. Các giới hạn tối đa của một mạng được quản lý bởi mạng lõi.Vì giao tiếp vô tuyến thường bị tình trạng thắt cổ chai nên thực tế, việc cấp phát mạng được xác định bằng bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) dựa trên giao tiếp vô tuyến đã có của tải và nhiễu.
Các cơ chế của QoS:.
Việc phát hành 3GPP phiên bản năm, mục đích là chuyển mạng 3G chạy hoàn toàn trên giao thức Internet (IP). IP đặc biệt phù hợp cho các mạng mà chất lượng kết nối của chúng được miêu tả như là "best effort". Mạng nổi tiếng dựa trên nguyên lý này là mạng Internet công cộng.
Khi thế giới chuyển hướng tới di động, truyền thông thoại và dữ liệu thì IP truyền thống lại đặt ra các thách thức mới. Trong mạng di động, các người dùng đầu cuối sử dụng các dịch vụ hướng kết nối với các đặc trưng về chất lượng. Điều này tạo ra sức ép cho các cơ chế đảm bảo của QoS được đặt ra để đảm bảo về mặt chất lượng. Một phương pháp rất đơn giản mang lại QoS cho hệ thống là tạo ra một lượng băng thông không giới hạn cho người sử dụng đầu cuối. Phương pháp này được gọi là "overprovisioning". Nhưng phương pháp này rất tốn kém nên người ta đã nghĩ ra phương pháp khác thay thế mà vẫn đảm bảo QoS cho nhiều người sử dụng với lượng băng thông là có giới hạn và số lượng người sử dụng liên tục thay đổi.
Các mục sau đây sẽ giới thiệu các cơ chế này và những nguyên lý cơ bản của chúng ở một mức độ chung.
Giao thức ReSerVation (RSVP):.
RSVP có thể là cơ chế phức tạp nhất để đem lại QoS. RSVP được sử dụng để khởi động các dịch vụ tích hợp. Một dịch vụ tích hợp bao gồm 2 khả năng:
Các dịch vụ khác biệt (DiffServ):.
DiffServ là một phương pháp tương đối đơn giản để phân biệt các dịch vụ và cho phép các loại dịch vụ này được đối xử khác nhau trong mạng. Các loại lưu lượng được xác định trước cấu hình và giới hạn, gọi là các codepoint hay các giá trị DiffServ. Có khả năng có nhiều loại lưu lượng với DiffServ, nhưng chỉ có hai cấp độ dịch vụ quan trọng:
Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS):.
MPLS có nhiều đặc điểm chung với DiffServ. Ví dụ MPLS biểu thị lưu lượng trong mạng ở các điểm vào/ra. Phạm vi cung cấp của MPLS khác so với DiffServ: Mục đích của DiffServ là để phân loại lưu lượng trên toàn mạng, trong khi mục đích của MPLS là để phân loại lưu lượng trên router tiếp theo.
MPLS không bị điều khiển bởi một ứng dụng nào (ví dụ: MPLS không có giao diện lập trình ứng dụng) và không có một thành phần người sử dụng đầu cuối hay một host nào. MPLS chỉ nằm ở các server.
Một đặc điểm đáng lưu ý là MPLS là một giao thức độc lập. Nói cách khác, MPLS có thể được sử dụng với bất kỳ một giao thức mạng nào. IP là giao thức đầu tiên được chọn, nhưng ATM và frame relay cũng được chú ý đến. Nó thậm chí được sử dụng trực tiếp ở phần đầu của lớp liên kết dữ liệu khi môi trường làm việc được gọi là một "khung MPLS".
Các bộ định tuyến có khả năng chạy MPLS được gọi là "Các bộ chuyển mạch nhãn" (LSR). LSR đầu tiên trong mạng MPLS sẽ nhận các gói và quyết định chuyển tiếp dựa trên địa chỉ đích của gói hay thông tin trên phần header của gói. Các thông tin quyết định cho việc chuyển tiếp gói tin được xác định bởi các chính sách nội bộ bên trong. LSR đầu tiên gán một nhãn thích hợp vào gói và chuyển tiếp đến LSR tiếp theo. Khi nhận được gói tin, LSR tiếp theo xem xét phần nhãn đính kèm. Nhãn hoạt động như một con trỏ trỏ tới một bảng chứa các thông tin chỉ thị về các LSR kế tiếp và gán một nhãn mới cho gói này rồi chuyển tiếp đi. Hoạt động này lặp lại đến khi gói tìm được địa chỉ ra cần thiết hay đến khi số LSR được quy định tối đa bằng 0. Nếu gói không tìm thấy lối ra hay nói cách khác là số LSR mà gói có thể đi qua tối đa bằng giá trị 0 thì gói đó sẽ bị loại bỏ.
Tham khảo.
UMTS Networks Second Edition (8.2 Quality of Service, 211pp.)    H. Kaaranen, A. Ahtiainen, L. Laitinen, S. Naghian and V. Niemi © 2005 John Wiley &amp; Sons, Ltd    ISBN 0-470-01103-3