Nghiên cứu giải pháp NEMO CEM cho đánh giá chất lượng trải nghiệm trong mạng di động thế hệ 3g 4g

Nghiên cứu các thông số KPI của từng dịch vụ sát thực với người sử dụng nhất để đưa ra đánh giá về QoE Chương 3: Giải pháp Nemo CEM: Giới thiệu giải pháp Nemo CEM của hãng Keysight cho đ

MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH ẢNH iii

MỤC LỤC BẢNG v

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G/4G 2

1.1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động 2

1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G UMTS) 6

1.2.1 Cấu trúc tổng quát của hệ thống 6

1.2.2 Thiết bị người sử dụng (UE) 7

1.2.3 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN) 8

1.2.4 Mạng lõi CN (Core Network) 10

1.2.5 Các giao diện của UMTS 13

1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G LTE) 13

1.3.1 Cấu trúc tổng quát của hệ thống 13

1.3.2 Thiết bị người sử dụng (UE) 15

1.3.3 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS phát triển (E-UTRAN) 15

1.3.4 Mạng lõi gói phát triển (EPC) 16

1.3.5 Miền phục vụ 17

1.4 Kết luận chương 1 17

CHƯƠNG 2: CHẤT LƯỢNG TRẢI NGHIỆM QoE 18

2.1 Tổng quan QoS và phương hướng dịch chuyển sang QoE 18

2.1.1 Giới thiệu chung 18

2.1.2 Phương hướng dịch chuyển QoS sang QoE 19

2.2 Chất lượng trải nghiệm QoE 22

2.2.1 Thông lượng 24

2.2.2 Duyệt Web 29

2.2.3 Video trực tuyến 31

2.2.4 Thoại 34

2.2.5 Phiên dữ liệu 35

2.2.6 Vùng phủ dịch vụ 37

2.2.7 Khả năng kết nối 38

2.2.8 Bắt các sự kiện thay đổi 39

2.3 Kết luận chương 2 40

CHƯƠNG 3 : GIẢI PHÁP NEMO CEM CHO ĐÁNH GIÁ QoE TRONG MẠNG 3G/4G 41

3.1 Giới thiệu 41

3.2 Giải pháp Nemo CEM 42

3.2.1 Thành phần thu thập dữ liệu Nemo Qmon 44

3.2.2 Thành phần quản lý, phân tích và tạo báo cáo Nemo Qview 46

3.3 Kết quả thực nghiệm và đánh giá 50

3.3.1 Kịch bản 50

3.3.2 Kết quả thực nghiệm 51

3.4 Kết luận chương 3 62

KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Lộ trình phát triển thông tin di động 2

Hình 1 2 Kiến trúc UMTS 7

Hình 1 3 So sánh kiến trúc giữa UMTS và LTE 14

Hình 1 4 Kiến trúc 4G LTE/SAE 14

Hình 2 1 Các thành phần đánh giá QoS 19

Hình 2 2 Các yếu tố đánh giá QoS 20

Hình 2 3 Mối quan hệ giữa người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ 20

Hình 2 4 Các thành phần đánh giá QoE 22

Hình 2 5 Kiến trúc đánh giá QoE 23

Hình 2 6 Các pha trong quá trình đo thông lượng 24

Hình 2 7 Pha kết nối trong quá trình đo thông lượng mono-socket 25

Hình 2 8 Quá trình tải xuống trong đo thông lượng mono-socket 26

Hình 2 9 Quá trình tải lên trong đo thông lượng mono-socket 27

Hình 2 10 Pha kết nốt trong quá trình đo thông lượng multi-socket 28

Hình 2 11 Quá trình truyền tải trong đo thông lượng multi-socket 29

Hình 2 12 Các pha trong quá trình giám sát duyệt Web 30

Hình 2 13 Các pha trong quá trình giám sát video trực tuyến 31

Hình 2 14 Quá trình phát video trực tuyến 32

Hình 2 15 Pha kết thúc trong quá trình giám sát video trực tuyến 33

Hình 2 16 Các pha trong quá trình giám sát cuộc gọi đi 34

Hình 2 17 Các pha trong quá trình giám sát cuộc gọi đến 35

Hình 2 18 Giám sát phiên dữ liệu 36

Hình 2 19 Thuật toán thu thập KPI 37

Hình 2 20 Sơ đồ quy trình đăng ký mạng lưới 38

Hình 2 21 Sự kiện thay đổi chế độ đăng ký 39

Hình 2 22 Quá trình thay đổi công nghệ truy nhập vô tuyến 39

Hình 2 23 Bắt các sự kiện thay đổi công nghệ truy nhập vô tuyến 40

Hình 3 1 Giải pháp Nemo CEM 42

Hình 3 2 Ứng dụng Nemo Qmon cài đặt trên thiết bị người sử dụng 43

Hình 3 3 Giao diện QTrend View 47

Hình 3 4 Lập bản đồ loại hình dịch vu 48

Hình 3 5 Lập bản đồ theo loại hình công nghệ 48

Hình 3 6 Giao diện của QCustomer View 49

Hình 3 7 Mô hình triển khai giải pháp Nemo CEM 51

Hình 3 8 Biểu đồ tỷ lệ thiết lập cuộc gọi 52

Hình 3 9 Biểu đồ tỷ lệ thời gian dành cho các trạng thái mạng 52

Hình 3 10 Biểu đồ tổng lưu lượng trao đổi 52

Hình 3 11 Biểu đồ tỷ lệ thời gian sử dụng 53

Hình 3 12 Những người liên hệ hàng đầu 53

Hình 3 13 Biểu đồ lưu lượng trao đổi trong từng ứng dụng 53

Hình 3 14 Biểu đồ lưu lượng trao đổi hàng ngày 54

Hình 3 15 Biểu đồ thay đổi trạng thái pin 54

Hình 3 16 Đồ thị tín hiệu thu (a) Chất lượng (b) SNR (c) Công suất 55

Hình 3 17 Các thông số KIP cho loại hình dịch vụ (a) Tải xuống (b) Tải lên 55

Hình 3 18 Các thông số KPI cho loại hình dịch vụ (a) Duyệt Web (b) Video trực tuyến 56

Hình 3 19 Các báo cáo đánh giá chất lượng được tạo ra bởi Nemo Qview (a) (b) 57

Hình 3 20 Tỷ lệ thời gian cho trạng thái và loại hình công nghệ 57

Hình 3 21 Đánh giá điểm trải nghiệm của khách hàng 58

Hình 3 22 Biểu đồ mạng nhện 59

Hình 3 23 Tỷ lệ thời gian theo chất lượng phủ sóng 59

Hình 3 24 Vùng phủ công nghệ theo từng khu vực 60

Hình 3 25 Thông số SNR cho từng khu vực 60

Hình 3 26 Chất lượng tín hiệu thu 61

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1 1 So sánh giữa HSDPA (R6) và 4G LTE 6 Bảng 1 2 So sánh giữa HSUPA (R6) và 4G LTE 6 Bảng 3 1 Đặc điểm và lợi ích của Nemo CEM 44

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CEM Customer Experience Monitor Giám sát chất lượng trải nghiệm EDGE Enhanced Data Rates for GSM

Evolution

Công nghệ di động được nâng cấp

từ GPRS EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị

E-UTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio

Đa truy nhập phân chia theo tần số

GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng

HSDPA High Speed Downlink Packet

Access

Truy nhập hói đường xuống tốc độ cao

HSUPA High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ

cao IMEI International Mobile Equipment

Identity

Số nhận dạng thiết bị di động quốc

tế

IMSI International Mobile Subsscribern

IWF Inter Networking Function Chức năng tương tác mạng

KPI Key Performance Indicator Chỉ số hiệu năng mạng

PCRF Policy and Charging Rules

Function

Chức năng các quy tắc tính cước

và chính sách

P-GW Packet Data Network Gateway Cổng mạng số liệu gói

RSRP Reference Signal Receive Power Công suất thu tín hiệu tham chuẩn RSRQ Reference Signal Receive Quality Chất lượng thu tín hiệu tham

chuẩn RSSI Received Signal Strength Indicator Chỉ thị cường độ tín hiệu thu

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SINR Signal to Interference plus Noise

Ratio

Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm nhiễu

Telecommunications System

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

URL Uniform Resource Locator Định vị tài nguyên thống nhất

VLR Visitor Locatoin Register Bộ ghi định vị tạm trú

WCDMA Wideband Code Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng

LỜI NÓI ĐẦU

Trong cuộc sống hằng ngày thông tin liên lạc đóng một vai trò rất quan trọng và không thể thiếu được Nó quyết định nhiều khía cạnh của xã hội, giúp con người nhanh chóng nắm bắt được những thông tin có giá trị như văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ thuật Thông tin di động ngày càng trở nên quan trọng và đã trở thành một dịch vụ kinh doanh không thể thiếu được của tất cả các nhà khai thác viễn thông trên thế giới

Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động trong nước đã có những bước tiến vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ Thế nhưng yếu tố chất lượng trải nghiệm của khách hàng trong thời gian vừa qua đang và đã trở thành yếu tố quan trọng hơn bao giờ hết Việc đặt khách hàng vào trung tâm của mỗi dịch vụ của nhà khai thác sẽ tối ưu được doanh thu, đem lại lượng khách hàng tiềm năng và giữ được những khách hàng trung thành

Dựa trên ý tưởng đó, đồ án này nghiên cứu về chất lượng trải nghiệm (QoE) với mong muốn tìm hiểu phương pháp đánh giá chất lượng cũng như giới thiệu giải pháp Nemo CEM một giải pháp mới tiên tiến cho đánh giá chất lượng trải nghiệm Đồ án gồm ba chương:

Chương 1: Thông tin đi động thế hệ thứ 3 (3G) và thế hệ thứ 4 (4G): Trình bày tổng quan quá trình phát triển của thông tin di động và nghiên cứu về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) và thế hệ thứ 4 (4G)

Chương 2 : Chất lượng trải nghiệm QoE: Trình bày tổng quan về QoS và phương hướng dịch chuyển sang QoE Nghiên cứu các thông số KPI của từng dịch vụ sát thực với người sử dụng nhất để đưa ra đánh giá về QoE

Chương 3: Giải pháp Nemo CEM: Giới thiệu giải pháp Nemo CEM của hãng Keysight cho đánh giá QoE của người sử dụng đem lại cái nhìn chính xác nhất về chất lượng trải nghiệm của khách hàng cho nhà khai thác dịch vụ

Em xin chân thành cảm ơn Cô Th.S Dương Thị Thanh Tú đã tận tình hướng dẫn

em hoàn thành đồ án này Em xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Viễn Thông 1 trong suốt thời gian 4 năm qua, thầy cô đã cùng với tri thức và sự tâm huyết của mình

để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em Đó là những kiến thức quý giá, là nền tảng cơ bản cho em bước vào cuộc sống trong tương lai

Kính mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án cũng như chính bản thân em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hoàng Tiến Tạo

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G/4G

1.1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Trong những năm gần đây, công nghệ không dây là chủ đề được nhiều chuyên gia quan tâm trong lĩnh vực máy tính và truyền thông Trong thời gian này, công nghệ này được nhiều người sử dụng và thay đổi một cách không ngừng Để có thể đưa ra những công nghệ mới hỗ trợ người sử dụng cũng như tối ưu hoá cho nhà khai thác Quá trình thay đổi qua các thế hệ được thể hiện tóm tắt qua hình 1.1:

Hình 1 1 Lộ trình phát triển thông tin di động

 Thế hệ thứ nhất (1G)

Hệ thống thông tin đi động thế hệ thứ nhất chỉ hỗ trợ các loại dịch vụ thoại tương tự và

sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người và sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA - Frequency Division Multiple Access) Với FDMA, khách hàng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số Sơ đồ báo hiệu của hệ thống FDMA khá phức tạp, khi MS bật nguồn để hoạt động thì nó dò sóng tìm kiếm kênh điều khiển riêng cho nó Nhờ kênh này, MS nhận được dữ liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người sử dụng Trong trường hợp số thuê bao nhiều hơn số lượng kênh tần

số có thể, thì một số người bị chặn lại và sẽ không được truy cập Mặc dù là thế hệ mạng

di động đầu tiên với tần số chỉ từ 150MHz nhưng mạng 1G cũng phân ra khá nhiều chuẩn kết nối theo từng phân vùng riêng trên thế giới: NMT (Nordic Mobile Telephone)

là chuẩn dành cho các nước Bắc Âu và Nga; AMPS (Advanced Mobile Phone System) tại Hoa Kỳ; TACS (Total Access Communications System) tại Anh; JTAGS tại Nhật; C-Netz tại Tây Đức; Radiocom 2000 tại Pháp; RTMI tại Ý

Đặc điểm:

- Mỗi MS được cấp phát một cặp kênh tần số trong suốt thời gian thông tuyến

- Nhiễu giao thoa do các kênh lân cận là đáng kể

- BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS

- Dung lượng thấp, xác suất rớt cuộc gọi cao, chất lượng âm thanh kém, không có chế độ bảo mật

Hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng về cả mặt dung lượng và tốc độ Vì thế, hệ thống di động thứ 2 ra đời được cải thiện về cả dung lượng và tốc độ

 Thế hệ thứ hai (2G)

Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ

2 được ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số Tất cả hệ thống thông tin di dộng thế hệ thứ 2 sử dụng phương pháp điều chế số và

2 phương pháp truy cập:

- Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA

- Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA

Đa truy nhập phân chia chia theo thời gian TDMA

Băng tần quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này được dùng cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên là một khe thời gian trong chu kì của một khung Các thuê bao khác nhau dùng chung kênh nhờ cài xen khe thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát một khe thời gian trong cấu trúc khung

Đặc điểm:

- Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn theo dạng số

- Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong đó một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy di động và một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc Việc phân chia tần số như vậy cho phép các máy thu và máy phát có thể hoạt động cùng một lúc mà không có

sự can nhiễu lẫn nhau

- Giảm số máy thu ở BTS

- Giảm nhiễu giao thoa

Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thông tin đi động toàn cầu GSM Máy di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn FDMA Hệ thống xử lý số đối với tín hiệu trong

MS tương tự có khả năng xử lý không quá 106 lệnh trong 1 giây, còn trong MS số TDMA có khả năng xử lý 50x106 lệnh trong 1 giây

Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA

Trong thông tin đi động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh tần số vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi mà không

sợ gây nhiễu lẫn nhau Nhưng người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên PN, được cấp phát khác nhau cho mỗi người sử dụng

Đặc điểm:

- Dải tần tín hiệu rộng

- Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp

- Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ

và chống fading hiệu quả hơn TDMA và FDMA

Việc các thuê bao trong vùng cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn đơn giản và việc thay đổi, chuyển giao, điều khiển dung lượng cell thực hiện rất linh hoạt

- Tương tích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động

3G hỗ trợ cả kết nối chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói: đến 384 Kbps trong miền CS và 2Mbps trong miền PS Các kết nối tốc độ cao này đảm bảo cung cấp một tập các dich vụ mới cho người sử dụng di động giống như trong các mạng điện thoại cố định và Internet Các dịch vụ này gồm: điện thoại có hình (Hội nghị video), âm thanh chất lượng cao (CD) và tốc độ truyền cao tại đầu cuối Một tính năng khác cũng được đưa ra cùng với GPRS là "luôn luôn kết nối" đến Internet UMTS cũng cung cấp thông tin vị trí tốt hơn và vì thế hỗ trợ tốt hơn các dịch vụ dựa trên vị trí

Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 ITM-2000 đã được đề xuất, trong đó 2 hệ thống WCDMA và cdma-2000 được ITU chấp thuân và đang được

áp dụng trong những năm gần đây Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện thông tin vô tuyến

 Thế hệ thứ tư (4G LTE)

Các nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng đều luôn mong muốn và hướng tới các công nghệ không dây có thể cung cấp được nhiều loại hình dịch vụ hơn với tính năng

và chất lượng cao hơn Với cách nhìn nhận này, Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU)

đã làm việc và ra đời một chuẩn cho mạng di động tế bào thế hệ thứ tư 4G Công nghệ này cho phép dựa trên IP, truyền số liệu và đa phương tiện với tốc độ cao hơn rất nhiều

so với các công nghệ mạng di động trước đó 4G LTE là bước phát triển tiếp sau của các hệ thống 2G và 3G để tiến đến cung cấp mức độ chất lượng tương tự như các mạng hữa tuyển hiện nay

Đặc điểm:

- Phần vô tuyến:

o Cải thiện hiệu suất sử dụng phổ tần, thông lượng người sử dụng, trễ

o Di động lên đến 350km/giờ

o Đơn giản hoá mạng vô tuyến

o Hỗ trợ hiệu quả các dịch vụ như: MBMS, IMS

- Phần mạng lõi:

o Cải thiện trễ, dung lượng và thông lượng

o Đơn giản hoá mạng lõi

o Tối ưu hoá lưu lượng IP và các dịch vụ

o Đơn giản hoá việc hỗ trợ và chuyển giao đến các công nghệ không phải 3GPP

4G LTE sẽ hỗ trợ tốc độ đỉnh tức thời tăng đáng kể Tốc độ này được định cỡ tùy theo kích thước của phổ được ấn định 4G LTE sẽ đảm bảo tốc độ số liệu đỉnh tức thời đường xuống lên đến 100Mbit/s khi băng thông được cấp phát cực đại là 20MHz (5bps/Hz) và tốc độ đỉnh đường lên 50 Mbit/s khi băng thông được cấp phát cực đại là 20MHz (2,5bps/Hz) Băng thông 4G LTE được cấp phát linh hoạt từ 1,25 MHz lên đến

20 MHz (gấp bốn lần băng thông 3G-UMTS)

Thông lượng đường xuống trong 4G LTE sẽ gấp ba đến bốn lần thông lượng đường xuống trong R6 HSDPA tính trung bình trên một MHz Cần lưu ý rằng thông lượng HSDPA trong R6 được xét cho trường hợp một anten tại nút B với tính năng tăng cường

và một máy thu trong UE; trong khi đó 4G LTE sử dụng cực đại hai anten tại Node B

và hai anten tại UE Ngoài ra cũng cần lưu ý rằng khi băng thông cấp phát tăng, thông lượng cũng tăng

Mặt khác thông lượng đường lên trong 4G LTE cũng gấp hai đến ba lần thông lượng đường lên của R6 HSUPA tính trung bình trên một MHz Trong đó giả thiết rằng R6

HSUPA sử dụng một anten phát tại UE và hai anten thu tại Node B; còn đường lên trong 4G LTE sử dụng cực đại hai anten phát tại UE và hai anten thu tại Node B

Về mặt hiệu suất sử dụng phổ tần, trong 4G LTE phải đảm bảo tăng đáng kể hiệu suất phổ tần và tăng tốc độ bit tại biên ô trong khi vẫn đảm bảo duy trì các vị trí đặt trạm hiện có của UTRAN và EDGE Hiệu suất phổ tần kênh đường xuống của 4G LTE phải gấp 3 đến bốn lần R6 HSDPA tính theo bit/s/Hz/trạm Trong đó giả thiết rằng R6 HSDPA sử dụng một anten tại Node B và một máy thu, còn 4G LTE sử dụng 2 anten tại Node B và một anten tại UE Hiệu suất phổ tần kênh đường lên trong E-UTRAN phải gấp ba đến bốn lần R6 HSUPA tính theo bit/s/Hz/trạm với giả thiết HSUPA sử dụng hai anten tại Node B và một anten tại UE còn 4G LTE sử dụng hai anten tại Node

B và hai anten tại UE

Bảng 1 2 So sánh giữa HSUPA (R6) và 4G LTE

1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G UMTS)

1.2.1 Cấu trúc tổng quát của hệ thống

Cấu trúc tổng quát của hệ thống UMTS bao gồm các phần từ mạng logic và các giao diện Sơ đồ tổng quát của hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS được thể hiện ở hình 1.2 Từ sơ đồ khối tổng quát có thể thấy rằng mạng thông tin di động thế

hệ ba UMTS gồm ba thành phần con là mạng lõi, mạng truy nhập vô tuyến mặt đất và phần thiết bị di động

Hình 1 2 Kiến trúc UMTS

Một mạng UMTS bao gồm ba phần: thiết bị người sử dụng (UE: User Equipment) thực hện giao diện giữa người sử dụng với hệ thống, mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrrial Radio Network) thực hiện chức năng liên quan đến vô tuyến và mạng lõi, mạng lõi (CN: Core Network) thực hiện các chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi và kết nối số liệu Mỗi phần từ mạng thực hiện một số chức năng nhất định

1.2.2 Thiết bị người sử dụng (UE)

Thiết bị người sử dụng (UE) là đầu cuối mạng UMTS của người sử dụng Có thể

nói đây là phần hệ thống có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó sẽ ảnh hưởng lớn lên các ứng dụng và các dịch vụ khả dụng Giá thành giảm nhanh chóng sẽ tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS Điều này đạt được nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến và cài đặt mọi trí tuệ tại các card thông minh

- Các đầu cuối (TE): Vì máy đầu cuối hiện tại không chỉ đơn thuần dành cho điện

thoại mà còn cung cấp các dịch vụ số liệu mới, nên tên của nó được chuyển thành đầu cuối Các nhà sản xuất chính đã đưa ra rất nhiều đầu cuối dựa trên các khái niệm mới, nhưng trong thực tế chỉ một số ít là được đưa vào sản xuất Mặc dù các đầu cuối dự kiến khác nhau về kích thước và thiết kế, tất cả chúng đều có màn hình lớn và ít phím hơn

so với 2G Lý do chính là để tăng cường sử dụng đầu cuối cho nhiều dịch vụ số liệu hơn

và vì thế đầu cuối trở thành tổ hợp của máy thoại di động, modem và máy tính bàn tay Đầu cuối hỗ trợ hai giao diện Giao diện Uu định nghĩa liên kết vô tuyến (giao diện WCDMA) Nó đảm nhiệm toàn bộ kết nối vật lý với mạng UMTS Giao diện thứ hai là giao diện Cu giữa UMTS IC card (UICC) và đầu cuối Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các card thông minh

Mặc dù các nhà sản xuất đầu cuối có rất nhiều ý tưởng về thiết bị, họ phải tuân theo một tập tối thiểu các định nghĩa tiêu chuẩn để các người sử dụng bằng các đầu cuối khác nhau có thể truy nhập đến một số các chức năng cơ sở theo cùng một cách

Các tiêu chuẩn này gồm:

o Bàn phím (các phím vật lý hay các phím ảo trên màn hình)

o Đăng ký mật khẩu mới

o Thay đổi mã PIN

o Giải chặn PIN/PIN2 (PUK)

o Trình bầy IMEI

o Điều khiển cuộc gọi

- Thiết bị di động ME: Là đầu cuối vô tuyến được sử dụng cho thông tin vô tuyến

giao diện Uu

- Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM): Trong hệ thống GSM, SIM card

lưu giữ thông tin cá nhân (đăng ký thuê bao) cài cứng trên card Điều này đã thay đổi trong UMTS, Modul nhận dạng thuê bao UMTS được cài như một ứng dụng trên UICC Điều này cho phép lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký (khóa) điện tử hơn cùng với USIM cho các mục đích khác (các mã truy nhập giao dịch ngân hàng an ninh) Ngoài ra có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC để hỗ trợ truy nhập đến nhiều mạng

USIM chứa các hàm và số liệu cần để nhận dạng và nhận thực thuê bao trong mạng UMTS Nó có thể lưu cả bản sao hồ sơ của thuê bao

Người sử dụng phải tự mình nhận thực đối với USIM bằng cách nhập mã PIN Điểu này đảm bảo rằng chỉ người sử dụng đích thực mới được truy nhập mạng UMTS Mạng

sẽ chỉ cung cấp các dịch vụ cho người nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận dạng USIM được đăng ký

1.2.3 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN)

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS) là liên kết giữa người sử dụng và CN Nó gồm các phần tử đảm bảo các cuộc truyền thông UMTS trên vô tuyến và điều khiển chúng

UTRAN được định nghĩa giữa hai giao diện Giao diện Iu giữa UTRAN và CN, gồm hai phần: IuPS cho miền chuyển mạch gói và IuCS cho miền chuyển mạch kênh; giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị người sử dụng

Chức năng của các phần tử trong hệ thống con mạng vô tuyến:

- Nút B (Node B): là một thuật ngữ sử dụng trong UMTS để biểu thị BTS (trạm

thu phát gốc) và sử dụng công nghệ WCDMA trên đường vô tuyến Cũng như trong tất

cả các hệ thống tổ ong UMTS và GSM, Nút B thực hiện việc thu phát tần số vô tuyến

để liên lạc trực tiếp với các máy di động di chuyển tự do xung quanh nó Một cách truyền thống, Nút B có những chức năng tối thiểu về thu phát vô tuyến và được điểu khiển bởi RNC (Radio Network Controller) Việc sử dụng công nghệ WCDMA cho phép một cell thuộc Nút B hoặc các Nút B khác nhau cùng được quản lý bởi các RNC khác nhau để chồng lên nhau và vẫn sử dụng tần số giống nhau (trên thực tế, toàn bộ mạng có thể dùng chỉ một cặp tần số) Chức năng chính của Nút B là thực hiện xử lý L1 của giao diện vô tuyến (mã hoá kênh, đan xen, thích ứng tốc độm, trải phổ, điều khiển công suất,…) Nó cũng thực hiện một phần phần khai thác tài nguyên vô tuyến như điểu khiển công suất vòng trong Về phần chức năng nó giống như trạm gốc ở GSM Lúc đầu node B được sử dụng như một thuật ngữ tạm thời trong quá trình chuẩn hoá nhưng sau đó nó không bị thay đổi

Nút B bao gồm các loại cấu hình: Macro Indoor, Macro Outdoor Mini Indoor, Micro Outdoor, Micro Indoor, Micro Outdoor, Pico,…

- Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC): là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều

khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN RNC về cơ bản có những chức năng giống BSC trong BSS GSM:

o Trung gian giữa Nút B và hệ thống mạng lõi

o Điểu khiển cuộc gọi vô tuyến (quản lý tài nguyên vô tuyến, điều khiển và quản lý chuyên giao cuộc gọi,…)

RNC được kết nối đến:

o Mạng lõi thông qua giao diện Iu

o Các Nút B thông qua giao diện Iub Một Nút B thực hiện giao tiếp vô tuyến với một hoặc nhiều cell

RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điểu khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN Nó giao tiếp với CN (thông thường với một MSC và một SGSN) và kết cuối giao thức điểu khiển tài nguyên vô tuyến RRC (Radio Resoure Control), giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa MS và UTRAN Nó đóng vai trờ như BSC Các chức năng chính của RNC:

o Điểu khiển tài nguyên vô tuyến

o Cấp phát kênh

o Thiết lập điểu khiển công suất

o Điểu khiển chuyển giao

o Mật mã hoá

o Báo hiệu quảng bá

o Điểu khiển công suất vỏng hở

o Một số RNC lần cận qua giao tiếp Iur

1.2.4 Mạng lõi CN (Core Network)

Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch kênh (MSC) và các nút hỗ trợ chuyển mạch gói (SGSN) Các kênh thoại và kênh truyền số liệu được kết nối với các mạng bên ngoài thông qua các trung tâm chuyển mạch di động cổng (GMSC) và nút hỗ trợ GPRS cổng (GGSN) Để kết nối với trung tâm chuyển mạch kênh với các mạng ngoài như ISDN, PSTN thì cần có thêm những phần tử làm chức năng tương tác mạng (IWF) Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và các nút hỗ trợ chuyển mạch gói, mạng lõi còn có các cơ sở dữ liệu cần thiết cho mạng thông tin di động như: HLR, AuC và EIR Những chức năng chính của việc nghiên cứu mạng lõi UMTS là:

o Quản lí, điều khiển báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa UE và mạng lõi

o Báo hiệu giữa các nút trong mạng lõi

o Định nghĩa các chức năng giữa mạng lõi và các mạng bên ngoài

o Những vấn đề liên quan đến truy nhập gói

o Giao diện Iu và các yêu cầu quản lí và điều hành mạng

Mạng lõi UMTS gồm 2 thành phần: phần chuyển mạch kênh và phần chuyển mạch gói:

o Thành phần chuyển mạch kênh gồm: MSC, VLR và GMSC

o Thành phần chuyển mạch gói gồm các nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN: Serving GPRS Support Node) và cổng hỗ trợ GPRS (GGSN: Gateway GPRS Support Node) Một số thành phần mạng như HLR và AuC được chia sẻ cho cả hai phần Cấu trúc mạng lõi có thể được thay đổi khi các dịch vụ mới và đặc điểm mới của của hệ thống được đưa ra

Các phần tử chính của mạng lõi như sau:

- SGSN (SGSN: Serving GPRS Support Node: nút hỗ trợ GPRS phục vụ) là

nút chính của miền chuyển mạch gói Nó nối đến UTRAN thông qua giao diện IuPS và đến GGSN thông quan giao diện Gn SGSN chịu trách nhiệm cho tất cả kết nối PS của tất cả các thuê bao Nó lưu hai kiểu dữ liệu thuê bao: thông tin đăng ký thuê bao và thông tin vị trí thuê bao

Số liệu thuê bao lưu trong SGSN gồm:

o IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: số nhận dạng thuê bao

Số liệu vị trí lưu trên SGSN:

o Vùng định tuyến thuê bao (RA: Routing Area)

o Các địa chỉ GGSN của từng GGSN có kết nối tích cực

- GGSN (Gateway GPRS Support Node: Nút hỗ trợ GPRS cổng) là một SGSN

kết nối với các mạng số liệu khác Tất cả các cuộc truyền thông số liệu từ thuê bao đến các mạng ngoài đều qua GGSN Cũng như SGSN, nó lưu cả hai kiểu số liệu: thông tin thuê bao và thông tin vị trí

Số liệu thuê bao lưu trong GGSN:

o IMSI

o Các địa chỉ PDP

Số liệu vị trí lưu trong GGSN:

o Địa chỉ SGSN hiện thuê bao đang nối đến

- VLR (Visitor Locatoin Register: bộ ghi định vị tạm trú) là bản sao cuả HLR

cho mạng phục vụ (SN: Serving Network) Dữ liệu thuê bao cần thiết để cung cấp các dịch vụ thuê bao được copy từ HLR và lưu ở đây Cả MSC và SGSN đều có VLR nối với chúng

Số liệu sau đây được lưu trong VLR:

o IMSI (số nhận dạng thuê bao di động)

o TMSI (nếu có)

o LA hiện thời của thuê bao

o MSC/SGSN hiện thời mà thuê bao nối đến

Ngoài ra VLR có thể lưu giữ thông về các dịch vụ mà thuê bao được cung cấp

Cả SGSN và MSC đều được thực hiện trên cùng một nút vật lý với VLR vì thế được gọi là VLR/SGSN và VLR/MSC

- Trung tâm chuyển mạch dịch vu di động (MSC) thực hiện các kết nối CS giữa

đầu cuối và mạng Nó thực hiện các chức năng báo hiệu và chuyển mạch cho các thuê bao trong vùng quản lý của mình Chức năng của MSC trong UMTS giống chức năng MSC trong GSM, nhưng nó có nhiều khả năng hơn Các kết nối CS được thực hiện trên giao diện CS giữa UTRAN và MSC Các MSC được nối đến các mạng ngoài qua GMSC

- GMSC có thể là một trong số các MSC GMSC chịu trách nhiệm thực hiện các

chức năng định tuyến đến vùng có MS Khi mạng ngoài tìm cách kết nối đến PLMN

cuả một nhà khai thác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối và hỏi HLR về MSC hiện thời quản lý MS

- Thanh ghi định vị thường trú (HLR): là một cơ sở dữ liệu có nhiệm vụ quản

lý các thuê bao di động Một mạng di động có thể chứa nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao, dung lượng của từng HLR và tổ chức bên trong mạng

Cơ sở dữ liệu này chứa IMSI (International Mobile Subsscribern Identity: số nhận dạng thuê bao di động), ít nhất một MSISDN (Mobile Station ISDN: số thuê bao có trong danh bạ điện thọai) và ít nhất một địa chỉ PDP (Packet Data Protocol: Giao thức

số liệu gói) Cả IMSI và MSISDN có thể sử dụng làm khoá để truy nhập đến các thông tin được lưu khác Để định tuyến và tính cước các cuộc gọi, HLR còn lưu giữ thông tin

về SGSN và VLR nào hiện đang chịu trách nhiệm thuê bao Các dịch vụ khác như chuyển hướng cuộc gọi, tốc độ số liệu và thư thoại cũng có trong danh sách cùng với các hạn chế dịch vụ như các hạn chế chuyển mạng

HLR và AuC là hai nút mạng logic, nhưng thường được thực hiện trong cùng một nút vật lý HLR lưu giữ mọi thông tin về người sử dụng và đăng ký thuê bao Như: thông tin tính cước, các dịch vụ nào được cung cấp và các dịch vụ nào bị từ chối và thông tin chuyển hướng cuộc gọi Nhưng thông tin quan trong nhất là hiện VLR và SGSN nào đang phụ trách người sử dụng

- Trung tâm nhận thực (AuC): lưu giữ toàn bộ số liệu cần thiết để nhận thực,

mật mã hóa và bảo vệ sự toàn vẹn thông tin cho người sử dụng Nó liên kết với HLR và được thực hiện cùng với HLR trong cùng một nút vật lý Tuy nhiên cần đảm bảo rằng AuC chỉ cung cấp thông tin về các vectơ nhận thực (AV: Authetication Vector) cho HLR

AuC lưu giữ khóa bí mật chia sẻ K cho từng thuê bao cùng với tất cả các hàm tạo khóa từ f0 đến f5 Nó tạo ra các AV, cả trong thời gian thực khi SGSN/VLR yêu cầu

hay khi tải xử lý thấp, lẫn các AV dự trữ

- Bộ ghi nhận thực thiết bị (EIR): chịu trách nhiệm lưu các số nhận dạng thiết

bị di động quốc tế (IMEI: International Mobile Equipment Identity) Đây là số nhận dạng duy nhất cho thiết bị đầu cuối Cơ sở dữ liệu này được chia thành ba danh mục: danh mục trắng, xám và đen Danh mục trắng chứa các số IMEI được phép truy nhập mạng Danh mục xám chứa IMEI của các đầu cuối đang bị theo dõi còn danh mục đen chứa các số IMEI cuả các đầu cuối bị cấm truy nhập mạng Khi một đầu cuối được thông báo là bị mất cắp, IMEI của nó sẽ bị đặt vào danh mục đen vì thế nó bị cấm truy

nhập mạng Danh mục này cũng có thể được sử dụng để cấm các seri máy đặc biệt không được truy nhập mạng khi chúng không hoạt động theo tiêu chuẩn

- Các mạng ngoài: Các mạng ngoài không phải là bộ phận của hệ thống UMTS,

nhưng chúng cần thiết để đảm bảo truyền thông giữa các nhà khai thác Các mạng ngoài

có thể là các mạng điện thoại như: PLMN (Public Land Mobile Network: mạng di động mặt đất công cộng), PSTN (Public Switched Telephone Network: Mạng điện thoại

chuyển mạch công cộng), ISDN hay các mạng số liệu như Internet Miền PS kết nối

đến các mạng số liệu còn miền CS nối đến các mạng điện thoại

1.2.5 Các giao diện của UMTS

- Giao diện Cu: Giao diện Cu là giao diện chuẩn cho các card thông minh Trong

UE đây là nơi kết nối giữa USIM và UE

- Giao diện Uu: Giao diện Uu là giao diện vô tuyến của WCDMA trong UMTS

Đây là giao diện mà qua đó UE truy nhập vào phần cố định của mạng Giao diện này

nằm giữa nút B và đầu cuối

- Giao diện Iu: Giao diện Iu kết nối UTRAN và CN Nó gồm hai phần, IuPS cho

miền chuyển mạch gói, IuCS cho miền chuyển mạch kênh CN có thể kết nối đến nhiều UTRAN cho cả giao diện IuCS và IuPS Nhưng một UTRAN chỉ có thể kết nối đến một điểm truy nhập CN

- Giao diện Iur: Đây là giao diện RNC-RNC Ban đầu được thiết kế để đảm bảo

chuyển giao mềm giữa các RNC, nhưng trong quá trình phát triển nhiều tính năng mới

được bổ sung Giao diện này đảm bảo bốn tính năng nổi bật sau:

1 Di động giữa các RNC

2 Lưu thông kênh riêng

3 Lưu thông kênh chung

4 Quản lý tài nguyên toàn cục

- Giao diện Iub: Giao diện Iub nằm giữa RNC và một node B RNC điều khiển

node B thông qua Iub một số tác vụ như: thỏa thuận tài nguyên vô tuyến, bổ sung hoặc loại bỏ các tế báo khỏi node B, hỗ trợ các kiểu truyền thông khác nhau và các liên kết điều khiển

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba 3G UMTS dựa trên công nghệ truy nhập băng rộng phân chia theo mã WCDMA và đến nay hệ thống này đã được chuẩn hoá và

sử dụng rộng dãi trên toàn thế giới

1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G LTE)

1.3.1 Cấu trúc tổng quát của hệ thống

Với sự phát triển của hệ thống thông tin di động qua các thế hệ, hình 1.3 cho ta thấy

sự khác nhau về cấu trúc của UTMS và LTE Song song với truy nhập vô tuyến LTE, mạng gói lõi cũng đang cải tiến lên cấu trúc tầng SAE Cấu trúc mới này được thiết kế

để tối ưu hiệu suất mạng, cải thiện hiệu quả chi phí và thuận tiện thu hút phần lớn dịch

vụ trên nền IP

Hình 1 3 So sánh kiến trúc giữa UMTS và LTE

Hình 1.4 cho thấy kiến trúc bao gồm bốn miền chính: (1) thiết bị người sử dụng (UE: User Equipment), (2) mạng truy nhập vô tuyến UMTS phát triển (E-UTRAN), (3) mạng lõi gói phát triển (EPC) và (4) miền các dịch vụ

Hình 1 4 Kiến trúc 4G LTE/SAE

Các miền kiến trúc mức cao có chức năng giống như các chức năng hiện có trong các hệ thống 3GPP Phát triển kiến trúc mới chủ yếu tập trung lên mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi: E-UTRAN và EPC Các miền UE và dịch vụ không đổi về mặt kiến trúc

1.3.2 Thiết bị người sử dụng (UE)

UE là thiết bị mà người sử dụng đầu cuối sử dụng để thông tin UE chứa USIM USIM là một ứng dụng được đặt trong một thẻ thông minh tháo rời được và được gọi

là UICC (Universal IC Card: thẻ vi mạch vạn năng) USIM được sử dụng để nhận dạng

và nhận thực người sử dụng cũng như để rút ra các khóa an ninh để bảo vệ truyền dẫn trên giao diện vô tuyến

Về mặt chức năng, UE là một nền tảng cho các ứng dụng thông tin như báo hiệu với mạng về thiết lập, duy trì và giải phóng các liên kết thông tin mà người sử dụng đầu cuối cần Báo hiệu bao gồm cả các chức năng quản lý di động như chuyển giao và báo cáo vị tri máy đầu cuối và thực hiện các chức năng theo chỉ thị từ mạng Các giao thức hoạt động giữa UE và mạng lõi được gọi là các giao thức tầng không truy nhập (NAS: Non-Access Stratum)

1.3.3 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS phát triển (E-UTRAN)

Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Radio Access Network): mạng truy nhập vô tuyến của LTE được gọi là E-UTRAN và một trong những đặc điểm chính của nó là tất cả các dịch vụ, bao gồm dịch vụ thời gian thực, sẽ được hỗ trợ qua những kênh gói được chia

sẻ Phương pháp này sẽ tăng hiệu suất phổ, làm cho dung lượng hệ thống trở nên cao hơn Một kết quả quan trọng của việc sử dụng truy nhập gói cho tất cả các dịch vụ là sự tích hợp cao hơn giữa những dịch vụ đa phương tiện và giữa những dịch vụ cố định và không dây

- eNode B: Nút duy nhất trong E-UTRAN là eNodeB (evolved Node B: Nút B

phát triển) eNodeB là trạm gốc vô tuyến chịu trách nhiệm điều khiển tất cả các chức năng liên quan đến vô tuyến trong phần cố định của hệ thống eNodeB thông thường được phân bố trên các vùng phủ sóng của mạng, eNodeB được đặt gần các anten vô tuyến thực tế

Về mặt chức năng eNodeB hoạt động như một cầu nối lớp 2 giữa UE và EPC và là điểm kết cuối của tất cả các giao thức vô tuyến hướng đến UE và chuyển tiếp số liệu giữa kết nối vô tuyến và kết nối dựa trên IP tương ứng đến EPC Trong vai trò này, eNodeB thực hiện mật mã hóa/giải mật mã hóa số liệu và đồng thời nén/giải nén tiêu

đề IP

eNodeB cũng chịu trách nhiệm cho nhiều chức năng của mặt phẳng điều khiển (CP) eNodeB chịu trách nhiệm quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM: Radio Resource Management), nghĩa là điều khiển mức độ sử dụng giao diện vô tuyến bao gồm: ấn định các tài nguyên vô tuyến theo yêu cầu, đặt mức ưu tiên và lập biểu lưu lượng theo chất lượng dịch vụ (QoS) yêu cầu và thường xuyên giám sát tình trạng sử dụng tài nguyên Ngoài ra, eNodeB còn có một vai trò quan trọng trong quản lý di động (MM: Mobility Management) eNodeB điều khiển và phân tích các đo đạc mức tín hiệu vô tuyến do UE thực hiện, tự mình thực hiện đo đạc tương tự và dựa trên các kết quả đo

đạc này đưa ra quyết định chuyển giao UE giữa các ô Quá trình này bao gồm trao đổi báo hiệu giữa các eNodeB và MME Khi một UE mới tích cực trong một eNodeB và yêu cầu kết nối đến mạng, eNodeB cũng chịu trách nhiệm định tuyến yêu cầu này đến MME trước đây đã phục vụ UE này hoặc chọn một MME mới nếu không có tuyến đến MME trước đây hoặc không có thông tin định tuyến

1.3.4 Mạng lõi gói phát triển (EPC)

Mạng lõi mới là sự mở rộng hoàn toàn của mạng lõi trong hệ thống 3G, và nó chỉ bao phủ miền chuyển mạch gói Vì vậy, nó có một cái tên mới: Evolved Packet Core (EPC)

- Thực thể quản lý di động (MME) chịu trách nhiệm xử lý những chức năng mặt

bằng điều khiển, liên quan đến quản lý thuê bao và quản lý phiên Xét cề chức năng

nhiệm vụ, MME hỗ trợ các quá trình sau:

o Các thủ tục an ninh: Liên quan đến nhận thực người sử dụng đầu cuối

cũng như khởi đầu các giải thuật mật mã và bảo vệ tính toàn vẹn

o Xử lý phiên giữa UE đến mạng: Liên quan đến tất cả các thủ tục báo

hiệu để thiết lập ngữ cảnh số liệu gói (Packet Data Context) và đàm phán các thông số liên quan như QoS

o Quản lý di dộng khi UE rỗi: Liên quan đến quá trình cập nhật theo bám

(TA) để có thể tìm gọi đầu cuối cho các phiên vào

- Cổng phục vụ (S-GW) là vị trí kết nối của giao tiếp dữ liệu gói với E-UTRAN

Nó còn hoạt động như một node định tuyến đến những kỹ thuật 3GPP khác Nó cũng giữ lại thông tin về các kênh mang nói trên khi UE trong trạng thái rỗi (được gọi là ECM-IDLE) và nhớ đệm tạm thời số liệu đường xuống khi MME khởi xướng tìm gọi

UE để thiết lập các kênh mang Ngoài ra S-GW thực hiện một số chức năng quan trọng trong mạng khách như thu thập thông tin tính cứơc (khối lượng số liệu được phát hay được nhận tại UE) và chặn theo luật

- Cổng mạng số liệu gói (P-GW) là điểm đầu cuối cho những phiên hướng về

mạng dữ liệu gói bên ngoài Nó cũng là Router đến mạng Internet, P-GW cũng hỗ trợ các tính năng thực thi chính sách (thực hiện các quy tắc được nhà khai thác định nghĩa

để ấn định tài nguyên và mức độ sử dụng) cũng như lọc (giảm sát gói để phát hiện chữ

ký virus) và hỗ trợ tính cước phát triển như tính cứơc cho từng URL (Uniform Resource Locator: định vị tài nguyên đồng nhất, dùng để nhận dạng một tài nguyên internet khả dụng chẳng hạn như địa chỉ của các trang WEB)

- Chức năng các quy tắc chính sách và tính cước (PCRF) điều khiển việc tạo

ra bảng giá và cấu hình hệ thống con đa phương tiện IP IMS (the IP Multimedia Subsystem) cho mỗi người sử dụng PCRF đảm bảo trao quyền QoS (nhận dạng loại QoS và tốc độ bit), nó quyết định cách thức xử lý một luồng số liệu và đảm bảo rằng điều này phù hợp với hồ sơ thuê bao của người sử dụng

- Server thuê bao nhà (HSS) là nơi lưu trữ dữ liệu như của thuê bao cho tất cả

dữ liệu của người sử dụng Nó là cơ sở dữ liệu chủ trung tâm trong trung tâm của nhà khai thác Ngoài ra HSS có lưu thông tin động như số nhận dạng MME mà hiện thời

UE đang đăng nhập hay đăng ký HSS cũng có thể liên kết với trung tâm nhận thực (AuC) nơi tạo ra các vectơ cho nhận thực và các khóa an ninh

1.3.5 Miền phục vụ

Miền phục vụ có thể bao gồm các phân hệ khác nhau, mỗi phân hệ này chứa một

số nút logic Dưới đây ta sẽ phân loại các kiểu dịch vụ có thể có và mô tả ngắn gọn kiểu

hạ tần cần có để cung cấp các dịch vụ này:

- Các dịch vụ dựa trên IMS: Phân hệ đa phương tiện IP (IMS) là một bộ máy

dịch vụ mà người sử dụng có thể sử dụng để cung cấp các dịch vụ sử dụng Giao thức khởi đầu phiên (SIP) IMS có kiến trúc được 3GPP định nghĩa

- Các dịch vụ không dựa trên IMS: Kiến trúc cho các dịch vụ của nhà khai thác

không dựa trên IMS không được định nghĩa trong tiêu chuẩn Nhà khai thác có thể đơn giản đặt một server và mạng của mình và các UE nối đến server này thông qua một giao thức được thỏa thuận nào đó và được hỗ trợ bởi ứng dụng trong UE Dịch vụ luồng video do một server luồng cung cấp là một thí dụ

- Các dịch vụ khác không do nhà khai thác di động cung cấp: Các dịch vụ

được cung cấp qua internet chẳng hạn Các chuẩn 3GPP không đề cập đến kiến trúc này

và kiến trúc này phụ thuộc vào yêu cầu dịch vụ Cấu hình điển hình là một UE nối đến một server trong internet chẳng hạn đến một web-server cho dịch vụ trình duyệt hay tới một SIP server cho điện thoại internet (VoIP)

1.4 Kết luận chương 1

Chương 1 đã cho thấy một góc nhìn tổng quan nhất về lịch sử phát triển của thông tin di động Các hệ thống 1G là các hệ thống tương tự dựa trên đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) được thiết kế để truyền thoại với tốc độ thấp 1G có dung lượng thấp Các hệ thống thông tin di động 2G được thiết kế trước hết là để giải quyết vấn đề dung lượng thấp của 1G Các hệ thống 2G là các hệ thống số dựa trên các phương thức

đa truy nhập tiên tiến hơn như TDMA và CDMA 2G được thiết kế cho thoại tốc độ cao hơn (13 kbps) và cho phép truyền số liệu với sử dụng modem Nhu cầu phát triển các dịch vụ IP trong thông tin di động đã dẫn đến sự ra đời cuả các hệ thống thông tin di động 3G Các hệ thống 3G đều sử dụng công nghệ đa truy nhập CDMA và cho tốc độ truyền số liệu cao lên đến 384kbps Các cải tiến của các hệ thống này cho tốc độ lên đến trên 10 Mbps Cũng như sự ra đời của hệ thống 4G LTE nhảy vọt về tốc độ cũng như hàng loạt ưu điểm mới so với hệ thống di động cũ

Phần tiếp theo trình bày kiến trúc của hệ thống thông tin di động thế hệ ba 3G UMTS và hệ thống thông tin di động 4G LTE Phân tích và chức năng của các thành phần trong kiến trúc

CHƯƠNG 2: CHẤT LƯỢNG TRẢI NGHIỆM QoE

2.1 Tổng quan QoS và phương hướng dịch chuyển sang QoE

2.1.1 Giới thiệu chung

Trong những thập kỷ gần đây, mạng viễn thông đã và đang phát triển một cách không ngừng, kèm theo đó là thách thức cho nhà điều hành và khai thác dịch vụ Xu hướng mạng hội tụ dựa trên nền IP dẫn đến một khái niệm chất lượng dịch vụ (QoS: Quality of Service) trên nền mạng IP đã được đưa vào nhận thức của đông đảo người

sử dụng cũng như các nhà cung cấp và khai thác dịch vụ mạng QoS cũng chính là động lực thúc đẩy mạnh mẽ sự đầu tư của các nhà khai thác dịch vụ viễn thông và sự tập trung cao độ của cộng đồng nghiên cứu lĩnh vực mạng, hướng tới các giải pháp có tính

ổn định và hiệu quả cao nhằm đảm bảo chất lượng cho các dịch vụ qua mạng

Trong nhận thức chung của cộng đồng chuyên ngành mạng, cũng như đã được chuẩn hóa bởi các tổ chức quốc tế có uy tín như Liên minh Viễn thông quốc tế ITU (ITU), QoS trong mạng viễn thông được định nghĩa cụ thể qua các tham số kỹ thuật được lượng hóa rõ ràng Trên nền mạng IP, QoS được định nghĩa theo mức gói IP hoặc theo mức kết nối Ở mức gói IP, các tham số QoS điển hình bao gồm độ trễ của các gói

IP, độ biến thiên trễ của các gói IP, tỷ lệ mất gói IP Ở mức kết nối cuộc gọi, QoS có thể được đánh giá qua các tham số như tỷ lệ cuộc gọi kết nối bị chặn, tỷ lệ các cuộc gọi kết nối bị rớt giữa chừng

Tương tự như vậy, trong phần mạng vô tuyến của các thế hệ mạng di động thứ 3 hay thứ 4 cũng được chú trọng vào các tham số kỹ thuật để đánh giá QoS như RSRP, RSRQ, RSSI, SINR,… cùng một loạt các tham số để đánh giá và tối ưu phần mạng vô tuyến

Tuy nhiên, trong bối cảnh hiện nay, các thách thức ngày càng trở nên phức tạp, các dịch vụ viễn thông trên nền mạng IP, đặc biệt là VoIP (Voice over IP), IPTV (Internet Protocol Television) ngày càng trở nên phổ biến và thông dụng hơn, QoS không còn là yếu tố duy nhất mang tính quyết định trong cuộc cạnh tranh chiếm lĩnh thị trường giữa các nhà cung cấp dịch vụ

Các nhà khai thác mạng gặp phải ba thách thức lớn:

- Để phát triển tại những khu vực mới, khách hàng mới thì ngày càng phức tạp và gặp phải nhiều sự cạnh tranh hơn

- Chất lượng trở thành một yếu tố quan trọng nhất khi triển khai tới khách hàng

- Các dịch vụ OTT làm thay đổi cách mà người sử dụng sử dụng mạng, đặt ra yêu cầu cho nhà khai thác mạng cần đẩy mạnh hơn nữa tốc độ dữ liệu mạng

Theo xu hướng chung, yếu tố trải nghiệm dần trở nên quan trọng hơn để phân biệt mức độ và đánh giá các nhà cung cấp dịch vụ là những gói dịch vụ được thiết lập tốt đến mức nào theo nhu cầu cá nhân của người sử dụng, có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu cá nhân khách hàng đến đâu để thỏa mãn tối đa yêu cầu của họ Đây chính là tiền

đề dẫn đến khái niệm chất lượng trải nghiệm QoE (Quality of Experience), một khái niệm được đưa vào bức tranh cung cấp dịch vụ trong ngành công nghệ viễn thông Một cách đơn giản nhất, chất lượng trải nghiệm QoE là nhận xét chủ quan của người sử dụng đánh giá về dịch vụ họ đang sử dụng

2.1.2 Phương hướng dịch chuyển QoS sang QoE

Khuyến nghị ITU-T E800 đưa ra một mô hình thể hiện sự phụ thuộc của Qos vào các thành phần trong hệ thống mạng từ đầu cuối đến đầu cuối

Hình 2 1 Các thành phần đánh giá QoS

QoS (Quality of Service) là một khái niệm dùng để đề cập đến tất cả các khía cạnh liên quan đến hiệu quả hoạt động của mạng Để có thể xác định chính xác QoS End-to-End thì cần xác định chính xác các điều kiện hoạt động trong một dịch vụ kết nối đang diễn ra

Khi xét một bức tranh tổng thể về chất lượng dịch vụ QoS có 4 điểm cần chú ý:

- Cần xác định chính xác dịch vụ là từ đầu cuối của người sử dụng đến đầu cuối của người sử dụng như thoại, sms, gọi video… hay là dịch vụ từ nhà mạng đến đầu cuối như video trực tuyến, các dịch vụ data khác

- Thiết bị đầu cuối: Một trong những yếu tố quan trọng đóng góp cho QoS to-End phụ thuộc vào sự thay đổi của hiệu năng đầu cuối

End Mạng truy nhập: Đóng góp cho Qos EndEnd toEnd End phụ thuộc vào sự kết hợp của những phương tiện truy nhập và công nghệ truy nhập sử dụng cho mỗi loại dịch vụ cụ thể ( ví dụ: Công nghệ mạng không dây, cáp, ADSL,…)

- Mạng lõi: Về mạng lõi thì có thể là của duy nhất một nhà cung cấp hoặc có thể nhiều nhà mạng chia sẻ, đóng gói với nhau Đóng góp vào QoS End-to-End phụ thuộc vào hiệu năng của các thành phần mạng riêng lẻ ( dù là một hay nhiều nhà cung cấp dịch vụ); công nghệ được sử dụng (các công nghệ ghép kênh, IP,…), truyền dẫn và các yếu tố khác Chất lượng của mạng lõi sẽ được kiểm soát tốt hơn khi chỉ thuộc về một nhà cung cấp Nếu mạng lõi được đóng góp từ nhiều nhà khai thác thì chất lượng của mạng sẽ phụ thuộc vào sự phối hợp của những nhà mạng này

Chất lượng dịch vụ QoS có những mối quan hệ vơi các yếu tố liên quan đến hiệu năng mạng, cũng như các yếu tố không liên quan đến hiệu năng mạng

Hình 2 2 Các yếu tố đánh giá QoS

- Yếu tố liên quan đến hiệu năng của mạng – Network performance (NP) đề cập đến những thông số chất lượng của dịch vụ mà người sử dụng có thể thấy được Trong

đo kiểm hiệu năng của mạng, các thông số sau thường được đề cập đến ví dụ như: băng thông, thông lượng, độ trễ, tỉ lệ lỗi bit, jitter

- Yếu tố không liên quan đến hiệu năng của mạng – Non-Network performance, những yếu tố này thường liên quan đến yếu tố con người sẽ tác động đến QoS một cách khách quan nhất Các yếu tố này thường xuất phát từ nhà khai thác mạng và người sử dụng, ví dụ như thời gian cung cấp dịch vụ sau khi kí hợp đồng, thời gian khắc phụ sự

cố, thời gian giải quyết khiếu nại

Danh sách các tham số để đánh giá chất lượng dịch vụ QoS sẽ phụ thuộc vào dịch

vụ, mức độ liên quan của chúng sẽ khác nhau giữa các phân khúc khách hàng khác nhau

Ở một khía cạnh chi tiết hơn QoS được chia thành 4 quan điểm: Hình 2.3 cho thấy mối một mối quan hệ mật thiết giữa người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ để có thể tối ưu được chất lượng dịch vụ QoS

Hình 2 3 Mối quan hệ giữa người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ

Các yêu cầu và nhận thức chất lượng dịch vụ QoS từ quan điểm của người sử dụng

có thể được đưa ra trong các điều khoản mô tả chi tiết hơn trong khi nhà cung cấp sẽ sử dụng nhiều thuật ngữ định hướng kỹ thuật để xử lý được cung cấp và đạt được mức độ QoS của mình

Ở khía cạnh nhà quản lý cần đặc biệt quan tâm tới chất lượng trải nghiệm dịch vụ QoSE (Quality of Service Experienced or QoSP- Quality of Service Percevied) được đánh giá bởi người sử dụng Chất lượng trải nghiệm dịch vụ bị ảnh hưởng bởi chất lượng dịch vu QoS và các yếu tố tâm lý của khách hàng Sự hiểu biết về QoSE là điều quan trọng hàng đầu để giúp nhà khai thác có thể tối ưu doanh thu và nguồn lực

- Yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS Requirements - QoSR): Các yêu cầu về QoS của người sử dụng được mô tả bằng một ngôn ngữ phổ biến, phi kỹ thuật Để mô tả nhu cầu của mình, người sử dụng phản ánh những mong đợi của mình từ quan điểm của người sử dụng cuối Điều này có nghĩa là người sử dụng đã tạo ra các yêu cầu mà ông

ta kỳ vọng từ các dịch vụ được cung cấp qua mạng Người sử dụng không cần phải nhận thức được tính khả thi về mặt kỹ thuật hoặc những hạn chế thực hiện có thể xảy ra Tùy thuộc vào các điều kiện ranh giới, QoS yêu cầu cũng có thể là một phần của các điều khoản hợp đồng Các yêu cầu về QoS của người sử dụng là cơ sở cho mức độ QoS do nhà cung cấp dịch vụ cung cấp Nhà cung cấp dịch vụ nên thực hiện các yêu cầu nhất định để cung cấp mức QoS phù hợp với nhu cầu của người sử dụng

- Chất lượng dịch cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ (QoS Offered by the Service Provider – QoSO): Nhà cung cấp dịch vụ sẽ đưa ra mức QoS muốn đạt được Điều này

có thể được thực hiện theo hai cách:

o Cách thứ nhất theo phương thức không mang tính kỹ thuật, đưa ra các thông tin một cách cụ thể, dễ hiểu nhất cho người sử dụng

o Cách thứ hai theo phương thức kỹ thuật để cho phép đánh giá bởi các chuyên gia bằng các thông số đo lường cụ thể Từ đó đưa ra các kịch bản

để có thể đạt được những thoả thuận cấp dịch vụ (SLA) hoặc lập kế hoạch

kỹ thuật Với mục đích kỹ thuật, mức QoS được xác định bằng cách sử dụng các định nghĩa tham số và theo các giá trị cần đạt được Thông tin này nên được cung cấp riêng cho từng loại dịch vụ được cung cấp

- Chất lượng dịch vụ được triển khai đến khách hàng (QoS delivered/achieved by service provider - QoSD): QoS do nhà cung cấp dịch vụ cung cấp phản ánh tình trạng hiện tại của chất lượng dịch vụ QoS Mức độ QoS này một lần nữa nên được mô tả bằng các thông số có giá trị được giao, ví dụ: từ việc đo đạc các thông số (driver test) hoặc các loại kiểm tra thích hợp khác So sánh các QoS được cung cấp và triển khai đến khách hàng cho phép đánh giá khả năng của nhà cung cấp dịch vụ để có thể đưa ra mức QoS hứa hẹn Độ lệch có thể được làm minh bạch rất dễ dàng

- QoSE : Chất lượng trải nghiệm dich vụ phản ánh quan điểm chủ quan của người

sử dụng về cảm nhận của cá nhân họ Sự hài lòng của người sử dụng là một trong những yếu tố quyết định cho nhà cung cấp dịch vụ

Nói chung, chất lượng trải nghiệm dịch vụ được mô tả theo cách thức phi kĩ thuật

o Mức độ QoSE có thể đánh giá bằng một ý kiến Các nhà cung cấp dịch vụ

có thể lấy được mức độ chất lượng trải nghiệm dịch vụ của khách hàng bằng các cách thức thực hiện như khảo sát khách hàng hoặc bằng cách yêu cầu khách hàng của họ gửi những phản hồi đánh giá chất lượng trải nghiệm

o Để đánh giá QoSE được chia thành hai thành phần chính do con người đánh giá là thành phần định lượng và phần định tính Trong đó phần định lượng có thể ảnh hưởng bởi sự hiệu quả của hệ thống từ đầu cuối đến đầu cuối

o Trong khi đo thành phần định tính có thể ảnh hưởng bời sự mong đợi của khách hàng, điều kiện xung quanh, các yếu tố tâm lý, ngữ cạnh, sự tận tuỵ của nhà cung cấp dich vụ cũng như sự hiểu biết của họ về khách hàng, vv…

o QoSE được xem xét là QoSD sau khi người sử dụng nhận được và nêu ra các yếu tố định tính thích hợp thích hợp ảnh hưởng đến trải nghiệm của

họ Rõ ràng, về mối quan hệ có ảnh hưởng đến các vấn đề xếp hạng và làm cho việc lập bản đồ QoS và QoE phức tạp hơn do "các yếu tố ẩn"

2.2 Chất lượng trải nghiệm QoE

Hình 2 4 Các thành phần đánh giá QoE

Chất lượng trải nghiệm (QoE): Việc đưa người sử dụng vào chất lượng tổng thể trong viễn thông mở rộng đánh gia chất lượng dịch vụ QoS để đến chất lượng trải nghiệm QoE khác với QoS end-to-end vì nó chịu ảnh hưởng bởi những trải nghiệm cá nhân và sự mong đợi của người sử dụng cá nhân Ngoài thuật ngữ QoS, thuật ngữ chất lượng trải nghiệm (QoE) thường được sử dụng hiện nay để nhấn mạnh bản chất thuần túy chủ quan của đánh giá chất lượng trong viễn thông và tập trung vào quan điểm của người sử dụng về giá trị tổng thể của dịch vụ được cung cấp

Sự gia tăng ý nghĩa của thuật ngữ chất lượng trải nghiệm QoE liên quan đến thực

tế là trong quá khứ thuật ngữ QoS đã được sử dụng rất lỏng lẻo và chủ yếu chỉ cho các khái niệm kỹ thuật tập trung vào các thành phần mạng Tuy nhiên, định nghĩa về QoS bao gồm mức độ hài lòng của người sử dụng với một dịch vụ Do đó, các khía cạnh phi

kỹ thuật được bao gồm, như ví dụ môi trường của người sử dụng, kỳ vọng của họ, bản chất của nội dung và tầm quan trọng của nó Tuy nhiên hầu hết các nhà cung cấp dịch

vụ đều sử dụng QoS chỉ liên quan đến tương tác người sử dụng dịch vụ thực tế để kiểm tra chéo các yêu cầu của người sử dụng đã được đáp ứng bởi việc triển khai dịch vụ của nhà cung cấp (theo nhận thức của người sử dụng)

QoE được định nghĩa trong khuyến nghị ITU-T P.10 / G.100 [i.2] trong Phụ lục I như là sự chấp nhận tổng thể của một ứng dụng hoặc dịch vụ, được nhận thức về chủ quan bởi người sử dụng cuối Nó bao gồm các hiệu ứng hệ thống đầu cuối hoàn chỉnh (khách hàng, thiết bị đầu cuối, mạng, dịch vụ cơ sở hạ tầng, vv) và có thể bị ảnh hưởng bởi kỳ vọng của người sử dụng và ngữ cảnh Vì vậy, QoE được đo lường chủ quan bởi người sử dụng cuối và có thể khác nhau giữa người sử dụng với người sử dụng khác Tuy nhiên, nó thường được ước tính bằng cách sử dụng các phép đo khách quan Chất lượng trải nghiệm QoE cho video thường được đo bằng các bài kiểm tra chủ quan được kiểm soát kỹ lưỡng nơi các mẫu video được phát cho người xem yêu cầu họ đánh giá về trải nghiệm của bản thân sau khi xem Mỗi trường hợp sẽ đưa ra một mức xếp hạng, sau đó sẽ lấy điểm số trung bình các ý kiến đưa ra (MOS - mean opinion score)

Hình 2 5 Kiến trúc đánh giá QoE

Sẽ có nhiều thước đo hiệu suất cấp dịch vụ (QoS) có ảnh hưởng đến QoE tổng thể Mối quan hệ giữa QoE và các chỉ số hiệu suất dịch vụ (QoS) thường bắt nguồn từ kinh nghiệm Sau khi xác định mối quan hệ QoE / QoS, nó có thể được sử dụng theo hai cách:

o Với một phép đo QoS, người ta có thể dự đoán được QoE dự kiến cho người sử dụng

o Với mức mục tiêu QoE cho người sử dụng, người ta có thể rút ra được hiệu suất lớp dịch vụ yêu cầu

Những bước dự đoán này được xây dựng trên các dự đoán và xấp xỉ Do sự phức tạp của các dịch vụ và nhiều yếu tố có ảnh hưởng đến QoS / QoE, không có mối quan

hệ chính xác nào cho phép các tuyên bố như "Nếu băng thông tăng lên 200 kbit / s, người sử dụng sẽ tăng 0,5 điểm "

Để đảm bảo cung cấp chất lượng dịch vụ phù hợp, các mục tiêu QoE nên được thiết lập cho từng dịch vụ Với từng dịch vụ quá trình đo kiểm được chia thành nhiều pha để

có thể đảm bảo đo kiểm được tất cả thông số kỹ thuật sát thực nhất với người sử dụng trong từng pha như kết nối, truyền tải và giải phóng Bằng việc xác định chính xác các

sự kiện trong mỗi pha giúp cho nhà khai thác dịch vụ có thể theo dõi chi tiết các thay đổi trong mỗi pha của cả quá trình

2.2.1 Thông lượng

 Thông lượng mono-socket

- Mục đích: Việc sử dụng những kịch bản có sẵn để đo thông lượng của một socket

giúp xác định được chính xác tình trạng, tốc độ tải xuống và tải lên của mạng có thể cung cấp trong từng khoảng thời gian Việc xác định thông lượng được thông qua việc tải xuống hoặc tải lên một tập tin cụ thể từ/đến server

Trên hình 2.6 đưa ra cái nhìn tổng quát về đo thông lượng của mono-socket

Hình 2 6 Các pha trong quá trình đo thông lượng

Các pha trong quá trình đo thông lượng bao gồm:

Nạp thuộc tính cấu hình: Agent sẽ kiểm tra tính sẵn sàng của máy chủ dành cho

công nghệ mà điện thoại đang sử dụng Nếu tập tin cấu hình từ máy chủ không sẵn sàng cho công nghệ mà điện thoại đang sử dụng thì agent sẽ gửi trả bản mã lỗi “CANCEL”

Thời gian xử lý DNS: Agent sẽ thực hiện phiên dịch địa chỉ DNS từ URL được chỉ

định cho tải xuống hoặc tải lên Nếu người sử dụng có thể thiết lập trực tiếp địa chỉ IP

Hình 2 7 Pha kết nối trong quá trình đo thông lượng mono-socket

trong URL thì thời gian phiên dịch địa chỉ DNS sẽ bằng 0

Khi thiết bị được kết nối với máy chủ nhiều lần thì nó sẽ lưu địa chỉ vào bộ nhớ đệm cache và giảm thời gian để phiên dịch địa chỉ

Thiết lập socket: Socket được thiết lập bởi một quá trình bắt tay kết nối TCP Giai

đoạn thiết lập kết thúc khi quá trình đảm bảo chất lượng dữ liệu (DQA – Data Quality Assessment) gửi bản tin trả lời ACK đến máy chủ

Giai đoạn này có thể tạo ra hai kiểu kết thúc khác nhau nếu quá trình thiết lập không thành công

o Quá thời gian (Timeout): Nếu agent không nhận được bản tin SYN-ACK

từ máy chủ gửi trả về

o Kết nối không thành công (CAF – Connection Attempt Failed): Khi máy chủ gửi trả về một mã lỗi

HTTP request và HTTP Ack: HTTP request được thực hiện bởi một GET cho tác

vụ tải xuống và một POST cho tác vụ tải lên

Giai đoạn này cũng có thể xảy ra hai lỗi khác nhau:

o Quá thời gian (Timeout): Khi máy chủ không trả lời bản tin request

o Kết nối không thành công (CAF – Connection Attempt Failed): Khi máy chủ gửi bản tin trả lời nhưng khác 200 OK

Pha truyền tải tệp: Pha truyền tải tệp được chia thành hai loại là tải xuống và tải

lên Giai đoạn truyền tải tệp bắt đầu ngay khi gói tin đầu tiên được thiết lập

Trong quá trình tải xuống, agent sẽ snapshot một bản dữ liệu và thực hiện kiểm tra trễ đều đặn Tất cả các mẫu thông tin sẽ được lưu trữ trong bợ nhớ cho giai đoạn xử lý

về sau

Hình 2 8 Quá trình tải xuống trong đo thông lượng mono-socket

Bắt đầu truyền tải tệp: Việc truyền tải tệp bắt đầu khi gói tin đầu tiên nhận được

và gửi trả lời tới máy chủ là đã nhận được gói tin

Snapshot dữ liệu: Quá trình snapshot dữ liệu dược diễn ra một cách tuần tự có chu

kỳ Thời gian lấy mẫu thường khoảng 1s

o Kiểm tra độ trễ RTT TCP-HS: Kiểm tra độ trễ lần đầu khi quá trình snapshot đầu tiên bắt đầu và kết thúc khi quá trình snapshot của gói tin cuối cùng nhận được Để có thể đo được độ trễ tối thiểu và độ trễ tối đa thì quá trình snapshot dữ liệu hay quá trình kiểm tra cần tối thiểu 3s

o Có thể snapshot các thông tin trong luồng truyền tải như:

 Thông tin vô tuyến

 Khối lượng trao đổi

 Thời gian

 Thông lượng

 Thông tin định vị (Nếu được cho phép)

o Mỗi bản snapshot agent sẽ phân loại thông lượng này sang các loại khác nhau Việc chia các bản snapshot ra các loại khác nhau để xác định thời gian cho mỗi loại cũng như kiểm tra những khoảng thời gian không có thông lượng nào được truyền

Quá trình tải lên tương tự quá trình tải xuống với hai quá trình bổ sung (hình 2.9)

o Bộ DQA tới modem truyền: Khi agent truyền tập tin đến điện thoại sẽ lưu trữ trong bộ nhớ đệm và khi đầy sẽ bắt đầu truyền vào mạng

Hình 2 9 Quá trình tải lên trong đo thông lượng mono-socket

o Modem tới mạng: Khi bộ nhớ đệm của điện đầy thì bắt đầu tải lên máy chủ Trong giai quá trình này các bản snapshot tiếp tục được nhận dữ liệu

và phần này kết thúc khi gói tin cuối cùng được gửi đi

- TH007 – Giải phóng và giai đoạn xử lý:

o Giải phóng socket: Khi tất cả các thông tin cuối cùng thu thập được

o Tính toán các thông số KPI: Xử lý tất cả các thông tin thu thập đưuọc trong giai đoạn kết nối và truyền tệp

Trong giai đoạn này agent sẽ tính toán các thông tin trong phép đo và sẽ xuất ra thông tin như:

o Kích thước truyền tải

o Thông lượng nhỏ nhất, thông lượng trung bình tải xuống và tải lên, thông lượng lớn nhất

o Trễ nhỏ nhất, trễ trung bình, trễ lớn nhất

o Các loại thông lượng khác nhau

Tính toán các thông số KPI:

- Thông lượng trung bình dành cho tải xuống:

- Thông lượng trung bình dành cho tải lên:

- Thời gian trễ trung bình:

 Thông lượng Multi-socket

- Mục đích: Giống như đo thông lượng của mono-socket, sử dụng multi-socket

để tăng tốc độ tải so với mono-socket, vượt qua được giới hạn của mono-socket để có được tốc độ nhanh nhất mà mạng có thể cung cấp Ứng dụng multi-socket thường được

sử dụng ở những mạng tốc độ cao như LTE hoặc đa sóng mang

Quá trình của đo thông lượng của multi-socket cũng được chia thành nhiều pha như mono-socket

Hình 2 10 Pha kết nốt trong quá trình đo thông lượng multi-socket

Các pha nạp thuộc tính cấu hình cũng như phiên dịch địa chỉ DNS sẽ tương tự như của mono-socket nhưng quá trình thiết lập socket lúc này sẽ khác so với mono-socket Quá trình thiết lập multi-socket sẽ được thiết lập trong quá trình bắt tay kết nối TCP

Số socket sẽ được đưa ra trong quá trình tìm thuộc tính cấu hình Trong tất cả các socket được thiết lập, nếu một số socket sẵn sàng trước thì chúng sẽ bị giữ lại để đợi tất cả những bản tin ACK gửi trả về Khi agent nhận được tất cả các bản tin ACK cho từng socket thì quá trình truyền tải tệp mới bắt đầu