BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG I
------

BÁO CÁO MƠN HỌC
BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI
ĐỀ TÀI
Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G
Giảng viên:

TS. Hồng Trọng Minh

Nhóm 17:

19.Trần Văn Đô

B18DCVT102

28.Kim Ngọc Hùng

B18DCVT182

43.Nguyễn Phương Nam B18DCVT302
64.Đỗ Ngọc Anh Tú

Hà Nội, năm 2021

B18DCVT336

Nhóm 17

Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Mục lục
Phân chia công việc ............................................................................................................ 3
Các thuật ngữ viết tắt ......................................................................................................... 4
Danh sách hình vẽ ............................................................................................................... 6
Lời Mở Đầu ......................................................................................................................... 7
Phần 1: Chức năng mạng lõi 5G ....................................................................................... 8
1.1 u cầu về mạng lõi .................................................................................................. 8
1.2 Mơ hình kết nối ......................................................................................................... 9
1.3 Kiến trúc chức năng mạng lõi ............................................................................... 10
1.4 Đường hầm IP ......................................................................................................... 12
1.5 Phiên PDU ............................................................................................................... 14
1.6 Kết luận ................................................................................................................... 18
Phần 2 : QoS và khả năng QoS ....................................................................................... 19
2.1 Khả năng QoS ......................................................................................................... 19
2.2 Khung kiến trúc QoS.............................................................................................. 22
2.3 Mặt phẳng điều khiển ............................................................................................ 22
2.4 Phân loại, đánh dấu và phân biệt QoS ................................................................. 23
2.5 Kiến trúc QoS 3GPP .............................................................................................. 24
2.6 Tham số QoS ........................................................................................................... 25
2.7 Đặc điểm QoS .......................................................................................................... 27
2.8 Ánh xạ 5QI chuẩn hoá tới đặc tính QoS .............................................................. 30
2.9 Kết luận ................................................................................................................... 31
1


Nhóm 17


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Phần 3 : Lát cắt mạng ...................................................................................................... 32
3.1 Khái niệm ................................................................................................................ 32
3.2 Yêu cầu đối với lát cắt mạng ................................................................................. 33
3.3 Cách xác định lựa chọn 1 lát cắt mạng ................................................................. 34
3.4 Mẫu lát cắt chung ................................................................................................... 37
3.5 Kết Luận .................................................................................................................. 38
Tài liệu tham khảo ............................................................................................................ 39
Lời cảm ơn ......................................................................................................................... 40

2


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

Phân chia công việc
Mạng lõi

Trần Văn Đô
Nguyễn Phương Nam

QoS
Đỗ Ngọc Anh Tú
Lát cắt mạng

Kim Ngọc Hùng


3


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

Các thuật ngữ viết tắt
ARP: Allocation and retention priority

Ưu tiên phân bỏ và giữ chân

AN: Access network

Truy cập mạng

CN: Core network

Mạng Lõi

HPLM: home public land mobile network

Mạng di động mặt đất gia đình

IMT-2020

Mạng có độ trễ cực thấp và độ tin cậy cực
cao


MDCV: Maximum data burst volume

Khối lượng cụm dữ liệu tối đa

NFV: Network Function Virtualization

Ảo hóa chức năng mạng

NSSF: Network slice selection function

Chức năng lựa chọn lát mạng

GBR: Guaranteed bit rate

Tốc độ bit đảm bảo

PDU: Protocol data unit

Đơn vị dữ liệu giao thức

PER: Packet error rate

Tỷ lệ lỗi gói

P-NEST: Private NEST

NEST riêng

QoS ( Quality of Service )


Chất lượng dịch vụ

RQA: Reflective QoS attribute

Thuộc tính QoS phản xạ

RAN ( Radio Access Network )

Mạng truy cập vô tuyến

4


Nhóm 17

Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

SMF: Session management function

Quản lý phiên

SLA ( Sevice Level Agreement )

Thỏa thuận mức độ dịch vụ

SDR: Software defined networking

Phần mềm xác định mạng

S-NEST: Standardized NEST


NEST chuẩn hóa

SST: Slice/service type

Loại lát/dịch vụ

SD: Slice differentiator

Công cụ phân biệt lát cắt

UDM: Unified data management:

Quản lý dữ liệu thống nhất

UPF: User plane function

Chức năng mặt phẳng người dùng

UE: User equipment

Thiết bị người dùng

VPLMN: Visited public land mobile Truy cập mạng di động mặt đất
network
5QI: 5G QoS identifier

Nhận dạng 5G QoS

5



Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

Danh sách hình vẽ
Hình 1.1:

Các chế độ kết nối cho thiết bị

6

Hình 1.2:

Kiến trúc hệ thống 5G khơng chuyển vùng

7

Hình 1.3:

CN tunnels và AN tunnels

9

Hình 1.4

Mơ hình kết nối phiên PDU

9


Hình 1.5:

Luồng QoS chạy trong phiên PDU

10

Hình 2.1:

Khả năng QoS Cấp cao của Mạng IMT-2020

12

Hình 2.2:

Khung kiến trúc để hỗ trợ QoS

14

Hình 2.3:

Các nguyên tắc phân loại, đánh dấu mặt phẳng người dùng và khác biệt
trong 5G

15

Hình 2.4:

Kiến trúc QoS 3GPP


16

Hình 3.1:

Các lát mạng 5G triển khai trên cùng 1 cơ sở hạ tầng

23

Hình 3.2:

Các chức năng mạng hỗ trợ việc cắt mạng

25

6


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

Lời Mở Đầu
Công nghệ 5G hiện là công nghệ di động mới nhất sẽ giúp tăng đáng kể tốc độ của
mạng không dây hơn những công nghệ khác, và trong mơ hình mạng 5G thì mạng lõi là nơi
quản lý tất cả các kết nối dữ liệu cho công nghệ này. Một tính năng nâng cao của mạng lõi
đó chính là lát cắt mạng, nó liên quan đến việc tách các phần khác nhau của thiết lập mạng
ảo theo các chức năng mà chúng phục vụ cho các ứng dụng và dịch vụ. Với mức lưu lượng
trên đường truyền ngày càng tăng một cách nhanh chóng thì một vấn đề nữa cần được nhắc
đến là độ ưu tiên lưu lượng của một hệ thống mạng và cách điều khiển độ ưu tiên này là
QoS , nó có vai trị phân phối cung cấp lưu lượng băng thông cho những ứng dụng truyền

thơng đa phương tiện, đảm bảo việc truyền tín hiệu đều được diễn ra trong một khoảng thời
gian tối thiểu.
Trong bài nghiên cứu của nhóm em sẽ đi sâu vào và làm rõ các vấn đề trên. Cụ thể
như sau:
 Phần 1: Mơ hình chức năng mạng lõi 5G
 Phần 2: QoS và khả năng của QoS
 Phần 3: Lát cắt mạng

7


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

Phần 1: Chức năng mạng lõi 5G
Mạng lõi là phần trung tâm của một mạng viễn thông cung cấp các dịch vụ viễn
thông khác nhau cho các khách hàng đang kết nối với mạng truy cập
Mạng lõi quản lý tất cả các kết nối dữ liệu và internet cho Công nghệ không dây 5G.
Và một lợi thế lớn của Mạng lõi 5G là nó có thể tích hợp với internet hiệu quả hơn rất nhiều
và nó cũng cung cấp các dịch vụ bổ sung như dịch vụ dựa trên đám mây, máy chủ phân tán
giúp cải thiện thời gian phản hồi, v.v.
1.1 Yêu cầu về mạng lõi
Yêu cầu về hoạt động của mạng (IMT-2020):
 Tính linh hoạt của mạng và khả năng lập trình: Mạng phải hỗ trợ nhiều loại thiết
bị, người dùng và ứng dụng, với các yêu cầu ngày càng tăng cho mỗi loại.
 Hội tụ di động cố định: cho phép truy cập thông qua các loại mạng đa truy nhập
theo kiểu tích hợp, liền mạch.
 Quản lý tính di động nâng cao: Mạng phải hỗ trợ nhiều tùy chọn di động
 Khả năng tiếp xúc mạng: Mạng phải cung cấp các cách thức phù hợp để hiển thị

các khả năng của mạng và thông tin liên quan cho các bên thứ ba.
 Khả năng nhận dạng và xác thực: Cần có một cách tiếp cận thống nhất đối với cơ
chế xác thực và nhận dạng người dùng và thiết bị
 Bảo mật và bảo vệ dữ liệu cá nhân: Mạng phải cung cấp các cơ chế hiệu quả để
duy trì tính bảo mật và bảo vệ dữ liệu cá nhân cho các loại thiết bị, người dùng và
dịch vụ khác nhau
 Báo hiệu hiệu quả: cơ chế báo hiệu cần được thiết kế để giảm thiểu rủi ro kiểm soát
và tắc nghẽn lưu lượng dữ liệu Ngoài ra, mạng nên cung cấp các giao thức và cơ chế
báo hiệu nhẹ để phù hợp với các thiết bị có tài ngun hạn chế.
 Kiểm sốt chất lượng dịch vụ: Mạng phải hỗ trợ các mức QoS khác nhau cho các
dịch vụ và ứng dụng khác nhau.
8


Nhóm 17

Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

 Quản lý mạng: Mạng phải cung cấp một khung quản lý mạng thống nhất
 Tính phí: cần hỗ trợ các chính sách và yêu cầu tính phí khác nhau của các nhà khai
thác mạng và nhà cung cấp dịch vụ
 Tương tác với các mạng không đồng loại: hỗ trợ người dùng liên kết với các mạng
kế thừa khác


Triển khai mở rộng mạng: thiết kế phải phù hợp với việc triển khai gia tăng các
dịch vụ

Yêu cầu hiệu quả của mạng: gồm 4 khả năng
 Hiệu quả tài nguyên: Mạng 5G cần được tối ưu hóa để hỗ trợ các thiết bị và dịch

vụ đa dạng của người dùng (UE).
 Bình diện người dùng hiệu quả: Các ứng dụng dựa trên đám mây có thể liên quan
đến tính tốn đáng kể xảy ra ở xa thiết bị của người dùng cuối, với việc truyền dữ
liệu đáng kể hoặc nhạy cảm về thời gian. Những trường hợp như vậy yêu cầu độ trễ
đầu cuối thấp và tốc độ dữ liệu cao. 5G tối ưu hóa hiệu quả bình diện người dùng
cho các tình huống như vậy bằng cách định vị các ứng dụng trong môi trường lưu
trữ dịch vụ gần với người dùng cuối.
 Phân phối nội dung hiệu quả: Các dịch vụ dựa trên video, chẳng hạn như phát trực
tiếp và thực tế ảo, có thể tạo ra gánh nặng đáng kể cho mạng di động. Để hỗ trợ các
dịch vụ như vậy, mạng 5G nhấn mạnh nội dung vào bộ nhớ đệm càng nhiều càng tốt
ở gần người dùng cuối, chẳng hạn như bằng cách sử dụng điện toán biên đa truy cập.
 Hiệu suất năng lượng: Đối với thiết bị di động, hiệu suất năng lượng chuyển trực
tiếp thành việc sử dụng pin. Do đó, thiết kế 5G phải đặt gánh nặng tín hiệu điều
khiển tối thiểu lên các thiết bị như vậy
1.2 Mơ hình kết nối
*Mạng 5G hỗ trợ cả mơ hình kết nối trực tiếp và gián tiếp cho thiết bị của người dùng (UE)

9


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

Kết nối 3GPP trực tiếp: Một ví dụ là cảm biến giao tiếp với máy chủ ứng dụng
hoặc với thiết bị khác thơng qua mạng 5G (ví dụ như camera giám sát kết nối không dây
với 5G)
Kết nối 3GPP gián tiếp: Một ví dụ là thiết bị đeo thơng minh kết nối thông qua điện
thoại thông minh với mạng 5G (ví dụ như đồng hồ theo dõi nhịp tim kết nối với mạng 5
thông qua bluetooth điện thoại)

Kết nối thiết bị trực tiếp: Một ví dụ là thiết bị sinh trắc học giao tiếp trực tiếp với
các thiết bị sinh trắc học khác hoặc với điện thoại thơng minh (ví dụ như kết nối giữa thiết
bị theo dõi thể dục và điện thoại thơng minh)

Hình 1.1 Các chế độ kết nối cho thiết bị

1.3 Kiến trúc chức năng mạng lõi

10


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

Hình 1.2 Kiến trúc hệ thống 5G khơng chuyển vùng
*Tóm tắt chức năng của từng chức năng mạng (NF).
1. Hàm ứng dụng(AF): cung cấp thông tin liên quan đến phiên làm việc để SMF có
thơng tin để quản lý, có chức năng của một máy chủ ứng dụng tương tác kiểm sốt
các chính sách, truy cập chức năng phơi sáng qua NEF để tương tác các chức năng
mạng có liên quan.
2. Hàm quản lý di động và truy cập cốt lõi (AMF): quản lý định tuyến gói tin, cung
cấp đường truyền tin giữa UE và SMF,chức năng bảo mật. AMF nhận và xử lý các
yêu cầu phiên từ UE và mạng vô tuyến đồng thời chuyển tiếp sang cho SMF, nó xác
định SMF nào phù hợp bằng cách truy vấn NRF .trong q trình xác thực UE nó
tương tác với AUSF để lấy thông tin bảo mật .
3. Hàm quản lý phiên(SMF): cung cấp kết nối(một phiên PDU) cho UE và điều khiển
kết nối đó(ví dụ như lựa chọn lại các hàm chức năng người dùng và đường dẫn, thực
hiện các chính sách tính phí..v.v)
4. Hàm mặt phẳng người dùng(UPF): thực hiện định tuyến và chuyển tiếp lưu lượng

,xử lý QoS,phân loại các gói tin QoS rồi chuyển các phiên PDU tới UE
11


Nhóm 17

Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

5. Hàm kiểm sốt chính sách (PCF): kiểm sốt và quản lý các quy tắc chính sách,
bao gồm các quy tắc về thực thi QoS tính phí và vận chuyển lưu lượng.
6. Hàm lựa chọn lát cắt mạng(NSSF): chọn các cá thể lát cắt mạng thích hợp cho UE
, khi UE yêu cầu đăng ký mạng AMF sẽ gửi yêu cầu chọn lát cắt mạng tới NSSF với
thông tin ưu tiên, NSSF sẽ phản hồi thông báo bao gồm danh sách các lát cắt phù
hợp với UE
7. Hàm máy chủ xác thực(AUSF): cho phép triển khai máy chủ xác thực và là nơi
lưu trữ khóa xác thực
8. Quản lý dữ liệu thống nhất(UDM): chịu trách nhiệm cấp quyền và quản lý đăng
ký:hoạt động với AMF và AUSF như sau: AMF cung cấp các dịch vụ xác thực, ủy
quyền và quản lý tính di động của UE. AUSF lưu trữ dữ liệu để xác thực UE và
UDM lưu trữ dữ liệu đăng ký UE
9. Chức năng phơi sáng mạng (NEF): Thể hiện khả năng của các chức năng mạng
và các phần mạng như một dịch vụ cho các bên thứ ba. Để hiển thị các khả năng,
NEF lưu trữ thông tin khả năng và cung cấp thơng tin đó theo u cầu khám phá khả
năng.
10. Hàm kho lưu trữ mạng(NRF) : Hỗ trợ khám phá và lựa chọn các chức năng mạng
cần thiết (NF), Mỗi cá thể NF tự đăng ký khi được khởi tạo và cập nhật trạng thái
của nó (tức là kích hoạt / hủy kích hoạt) để NRF có thể duy trì thơng tin về các cá
thể chức năng mạng khả dụng.
1.4 Đường hầm IP
Trước khi nói đến phiên, ta cần nói về khái niệm đường hầm IP, các trạm gốc(gNB)

được kết nối với mạng lõi và đặc biệt cung cấp các kết thúc quá trình giao tiếp giữa mặt
phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển đối với UE. Đó là một kết nối tồn tại giữa gNB
và hai phần tử mạng lõi: ÀM và UPF.
Ta có thể xem xét UE muốn gửi một gói IP tới một điểm cuối được gắn với mạng
internet. UE giao tiếp với interet qua 3 giai đoạn: (1) từ mạng truy cập vô tuyến (RAN)
12


Nhóm 17

Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

cung cấp liên kết không dây giữa UE và gNB. (2) sử dụng một liên kết , thưởng là đường
dây giữa gNB và mạng lõi. (3) sử dụng liên kết từ mạng lõi và điểm cuối trên internet.
Minh họa quá trình truyền một gói IP từ UE. UE tạo một gói IP. Tiêu đề gói bao
gồm địa chỉ IP nguồn của UE và địa chỉ IP đích của một điểm cuối trên Internet. Gói này
được gửi trực tiếp qua RAN tới gNB. Tuy nhiên, gNB khơng có kết nối trực tiếp với
Internet. Thay vào đó, nó có kết nối với mạng lõi — thường là kết nối cáp quang. gNB cần
gửi gói này đến UPF đang quản lý phiên này cho UE. Để thực hiện việc này, gNB đóng gói
tồn bộ gói IP từ UE bằng cách thêm một tiêu đề IP mới với địa chỉ IP nguồn của gNB và
địa chỉ IP đích của thực thể UPF được chỉ định cho phiên này. Trong thao tác này, gói IP
gốc, bao gồm cả phần đầu của nó, từ UE được coi như một khối dữ liệu cho gói IP bên
ngồi mới. Quá trình này được gọi là đào hầm, và đường dẫn từ gNB đến UPF được gọi là
đường hầm. Trong trường hợp này, đường hầm được gọi là đường hầm CN.
Trong đường hầm có thể có nhiều đường thơng tin, Tiêu đề cho gói đường hầm cũng
bao gồm một ID điểm cuối đường hầm (TEID), trong trường hợp này có nhãn TEID_cn5.
Sẽ có nhiều UE được kết nối với gNB và mỗi UE sẽ tạo ra một đường hầm CN (có thể
nhiều hơn) cho cùng một UPF. Mạng lõi phải có khả năng phân biệt đường hầm nào thuộc
về UE nào và đó là mục đích của TEID.
Đường hầm CN là một hướng, cung cấp một đường lên cho UE. Để trao đổi dữ liệu

hai chiều, cần một đường hầm một chiều tương tự, được gọi là đường hầm AN, theo hướng
đường xuống, UPF sẽ thêm tiêu đề IP đóng gói với một TEID đường hầm AN. Phần đầu bị
gNB loại bỏ trước khi gói được chuyển đến UE.

13


Nhóm 17

Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Hình 1.3 CN tunnels và AN tunnels
1.5 Phiên PDU
Phiên PDU - có thể gọi đơn giản là phiên - là sự liên kết giữa UE và mạng dữ liệu
cung cấp dịch vụ kết nối PDU. Dịch vụ kết nối PDU là một dịch vụ cung cấp việc trao đổi
các PDU giữa UE và mạng dữ liệu (ví dụ: Internet).

14


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

Hình 1.4 Mơ hình kết nối phiên PDU
Để cũng cấp QoS trong phiên PDU , ta có các luồng QoS:

Hình 1.5 Luồng QoS chạy trong phiên PDU
Mỗi luồng QoS trên bình diện người dùng sẽ nhận được một chất lượng dịch vụ cụ
thể. Nhưng chúng ta có thể có lưu lượng truy cập với các yêu cầu QoS khác nhau, có nghĩa

là trong phiên PDU có nhiều luồng QoS hoạt động, và để phân biệt giữa chúng , mỗi luồng
QoS sẽ có một ID riêng.
Các bước thiết lập một phiên PDU:
Bước 1: Từ UE đến AMF: Để thiết lập phiên PDU mới, UE tạo ID phiên PDU mới và gửi
thông báo chứa yêu cầu thiết lập phiên PDU tới AMF.
Bước 2: AMF xác định rằng thông báo tương ứng với một yêu cầu một phiên PDU mới.
Bước 3: Từ AMF đến SMF: AMF gửi một yêu cầu Nsmf_PDUSession_CreateSMContext
tới SMF.
15


Nhóm 17

Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Bước 4: Dựa trên dữ liệu do UE cung cấp, SMF giao tiếp với UDM và PCF để lấy thông
tin liên quan cho việc tạo phiên PDU và xác định xem u cầu có hợp lệ hay khơng.
Bước 5. Từ SMF đến AMF: Nếu yêu cầu hợp lệ, SMF trả về Phản hồi
Nsmf_PDUSession_CreateSMContext, bao gồm thông tin ngữ cảnh SM.
Bước 6. Xác thực / ủy quyền phụ tùy chọn: Nếu phiên yêu cầu xác thực và ủy quyền, điều
này được thực hiện
Bước 7. Mục đích của bước 7 là nhận được chính sách và kiểm sốt tính phí (PCC) quy tắc
trước khi chọn phiên bản UPF. Bước 7 có hai bước phụ:
Bước 7a. SMF chọn một cá thể PCF cho phiên này. Sau các yếu tố có thể được xem
xét khi phát hiện và lựa chọn PCF cho một phiên PDU
Bước 7b. SMF có thể thực hiện thành lập hiệp hội chính sách SM thủ tục để thiết
lập liên kết chính sách quản lý phiên (SM) với PCF và nhận các quy tắc PCC mặc
định cho phiên PDU
Bước 8. Nếu loại yêu cầu trong yêu cầu thiết lập phiên PDU là "Yêu cầu ban đầu", SMF
chọn một hoặc nhiều UPF, nếu cần. Đối với phiên PDU loại IP, SMF phân bổ địa chỉ IP

(tiền tố) cho phiên PDU. Nếu loại u cầu là “phiên PDU hiện có,” SMF duy trì cùng một
địa chỉ IP (tiền tố) đã được cấp cho UE.
Bước 9. SMF có thể thực hiện liên kết chính sách SM do SMF khởi xướng thủ tục sửa đổi
trong trường hợp đáp ứng điều kiện kích hoạt yêu cầu kiểm sốt chính sách. u cầu kiểm
sốt chính sách kích hoạt liên quan đến SMF xác định các điều kiện khi SMF sẽ tương tác
lại với PCF sau khi thiết lập phiên PDU.
Bước 10. SMF bắt đầu một thủ tục thiết lập phiên với UPF đã chọn. Điều này liên quan
đến hai bước sau
Bước 10a. SMF gửi yêu cầu thiết lập phiên tới UPF và cung cấp các quy tắc phát
hiện gói, thực thi và báo cáo được cài đặt trên UPF cho phiên PDU này.
Bước 10b. UPF xác nhận bằng cách gửi thiết lập phiên phản ứng.
16


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

Bước 11. SMF sang AMF: SMF yêu cầu AMF chuyển SM thông tin cho phiên PDU được
yêu cầu tới UE và AN. Bản tin báo hiệu chuyển bản tin SM tới AMF chứa ID phiên PDU,
cho phép AMF biết AN nào hướng tới UE sẽ sử dụng.
Bước 12. AMF tới AN: AMF gửi thông tin liên quan đến phiên tới AN liên quan đến thông
tin nhận được từ SMF.
Bước 13. AN đến UE: AN phân bổ một đường hầm AN (giữa AN gNB và mạng lõi) cho
phiên PDU. AN gửi thơng tin liên quan đến phiên tới UE có liên quan đến thông tin nhận
được từ SMF.
Bước 14. AN tới AMF: AN gửi một tin nhắn phản hồi tới AMF với Thông tin đường hầm
AN và các thông tin khác liên quan đến SM.
Bước 15. AMF tới SMF: AMF chuyển tiếp thông tin SM nhận được từ AN đến SMF thông
qua một bản tin yêu cầu ngữ cảnh

Bước 16. Trao đổi SMF-UPF: SMF bắt đầu sửa đổi phiên quy trình với UPF bằng cách gửi
yêu cầu sửa đổi phiên thông điệp.SMF cung cấp thông tin đường hầm AN cho UPF cũng
như các quy tắc chuyển tiếp tương ứng. UPF phản hồi SMF bằng thông báo phản hồi sửa
đổi phiên RP-su. Sau bước này, UPF cung cấp bất kỳ PDU đường xuống nào cho UE. Nếu
đây là một UE đã được xác thực, SMF sẽ đăng ký phiên PDU với UDM bằng cách cung
cấp thông tin SM.
Bước 16a. SMF bắt đầu quy trình sửa đổi phiên với UPF. SMF cung cấp thông tin
đường hầm AN cho UPF cũng như các quy tắc chuyển tiếp tương ứng.
Bước 17. SMF đến AMF: Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext phản hồi (nguyên nhân):
SMF phản hồi yêu cầu ngữ cảnh nhận được từ AMF ở bước 15. Sau bước này, AMF chuyển
tiếp các sự kiện có liên quan mà SMF đăng ký (ví dụ: báo cáo vị trí, UE di chuyển vào hoặc
ra khỏi khu vực quan tâm).
Bước 18. (Có điều kiện) SMF đến AMF: Nếu bất kỳ lúc nào sau bước 5, PDU thiết lập
phiên

không

thành

công,

SMF

thông

báo

cho

AMF


bằng

cách

gọi
17


Nhóm 17

Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nsmf_PDUSession_SMContextStatusNotify (phát hành). SMF cũng phát hành bất kỳ (các)
phiên nào được tạo, bất kỳ địa chỉ phiên PDU nào, nếu được cấp phát (ví dụ: địa chỉ IP) và
liên kết với PCF, nếu có. Trong trường hợp này, bước 19 bị bỏ qua
Bước 19. SMF đến UE: Trong trường hợp loại phiên PDU IPv6 hoặc IPv4v6, SMF tạo
quảng cáo bộ định tuyến IPv6 và gửi nó đến UE.
Bước 20. Nếu UE đã chỉ định hỗ trợ chuyển giao quản lý cổng các thùng chứa thông tin,
SMF thông báo cho PCF rằng một cổng Ethernet có thể quản lý đã được phát hiện. SMF
cũng bao gồm số cổng, địa chỉ MAC và vùng chứa thông tin quản lý cổng.
Bước 21. Nếu thiết lập phiên PDU không thành công sau bước 4, SMF hủy đăng ký việc
sửa đổi dữ liệu đăng ký SM.
Mục tiêu của việc thiết lập phiên PDU của UE là thiết lập luồng QoS mặc định giữa
UE và mạng dữ liệu (DN). Sau đó, UE có thể sử dụng luồng QoS mặc định bên trong phiên
PDU đã thiết lập để trao đổi lưu lượng với DN. Trong 5G, luồng QoS là mức độ chi tiết
thấp nhất của luồng lưu lượng nơi QoS và tính phí có thể được áp dụng.
1.6 Kết luận
Phần 1 đã trình bày các vấn đề về mạng lõi 5G , khái niệm và các hàm chức năng
cùng với phiên làm việc. 1.1 đã đưa ra được những yêu cầu cơ bản và yêu cầu về hoạt động

của mạng do 3GPP đặt ra, sau đó 1.2 đã đưa ra mơ hình kết nối của 5G ,1.3 cho chúng ra
kiểm tra kiến trúc chức năng của mạng lõi, kế đến là giải thích về khái niệm đường hầm
trong mạng 5G và cuối cùng đó chính là khía cạnh hoạt động chính của mạng lõi, đó là thiết
lập phiên làm việc PDU.

18


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

Phần 2 : QoS và khả năng QoS
2.1 Khả năng QoS
Khả năng QoS và SLA đi kèm phục vụ hai mục đích:
 Cho phép các mạng cung cấp các mức QoS khác nhau cho khách hàng trên cơ sở
yêu cầu của khách hàng.
 Phân bổ tài nguyên mạng hiệu quả, phát huy tối đa dung lượng hiệu quả.
ITU-T Y.3106 (Yêu cầu chức năng về chất lượng dịch vụ đối với mạng IMT-2020, Tháng
4 năm 2019) xác định quy trình quản lý vịng đời QoS bao gồm tồn bộ phạm vi khả năng
liên quan đến việc cung cấp QoS ( Hình 2.1 ).

Hình 2.1: Khả năng QoS Cấp cao của Mạng IMT-2020

BẢNG 2.1 Danh mục quản lý QoS ( 4 loại )
Loại

Sự định nghĩa

QoS lập kế hoạch Quá trình xác định các cơ chế và dịch vụ được thực hiện trên mạng.

19


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

QoS cung cấp

Quá trình cấu hình và duy trì các phần tử mạng được lựa chọn dựa
trên SLA của khách hàng và hiệu suất chất lượng quan sát được.

QoS giám sát

Quá trình thu thập số liệu thống kê QoS, lỗi và cảnh báo. Dữ liệu
này sau đó được sử dụng để tạo báo cáo phân tích và thực hiện các
thay đổi và nâng cấp mạng.

QoS tối ưu hóa

Q trình truy cập thông tin được giám sát, xử lý dữ liệu để xác định
các chỉ số chất lượng mạng và dịch vụ cũng như bắt đầu các hành
động khắc phục khi bất kỳ mức chất lượng nào được coi là không
đạt yêu cầu.

Các yêu cầu quan trọng đối với việc lập kế hoạch QoS bao gồm:
 Hỗ trợ lập kế hoạch QoS theo hướng dịch vụ cho mạng IMT-2020.
 Hỗ trợ mơ hình động các tình huống sử dụng IMT-2020 đa dạng.
 Chuyển đổi mơ hình dịch vụ sang mơ hình lưu lượng một cách chính xác.
 Hỗ trợ ước tính chính xác về phạm vi phủ sóng, dung lượng, tài nguyên và các yêu

cầu của mạng.
 Ước tính và phân bổ tài nguyên mạng theo cách hiệu quả tối đa hóa việc sử dụng.
 Hỗ trợ định tuyến nhận biết QoS để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ khác nhau về độ
trễ, băng thông, thông lượng, cân bằng tải, chi phí, v.v.
Yêu cầu cung cấp QoS như sau:
 Hỗ trợ E2E QoS cho các tình huống sử dụng IMT-2020 đa dạng.
 Hỗ trợ dịch SLA tập trung vào dịch vụ sang mô tả lát mạng hướng đến tài nguyên.
 Hỗ trợ cung cấp E2E QoS hiệu quả với các khả năng của chế độ xem mạng toàn cầu,
các chức năng mạng được mềm hóa theo yêu cầu,quản lý phân chia mạng tự động
và điều phối.
20


Nhóm 17

Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

 Hỗ trợ kiểm sốt QoS thống nhất và khơng thể truy cập (truy cập cố định hoặc di
động) từ quan điểm mạng lõi (CN).
 Hỗ trợ liên kết và ánh xạ QoS thích hợp giữa UE, AN, CN và các mạng dữ liệu (DN)
khác.
 Hỗ trợ mức độ chi tiết QoS tốt hơn dựa trên các luồng để đáp ứng các yêu cầu dịch
vụ khác nhau.
 Hỗ trợ thực thi QoS, bao gồm phân loại luồng, đánh dấu, tránh tắc nghẽn, định hình
hàng đợi và lập lịch hàng đợi dựa trên các quy tắc QoS.
- Các yêu cầu giám sát QoS như sau:
 Cung cấp cơ chế hỗ trợ giám sát QoS E2E theo thời gian thực.
 Cung cấp giao diện cho các ứng dụng để giám sát QoS .
 Trả lời yêu cầu của người dùng được ủy quyền cung cấp thông tin giám sát QoS theo
thời gian thực trong một thời gian nhất định sau khi nhận được yêu cầu.

 Cung cấp thông tin sự kiện và tham số QoS theo thời gian thực cho ứng dụng hoặc
thực thể mạng được ủy quyền.
 Hỗ trợ cập nhật hoặc làm mới tốc độ để theo dõi QoS theo thời gian thực trong một
thời gian nhất định.
 Ghi nhật ký lịch sử của các sự kiện QoS, bao gồm : các phần của SLA không được
đáp ứng và dấu thời gian của các sự kiện và vị trí sự kiện .
 Hỗ trợ các mức độ chi tiết khác nhau để giám sát QoS .
- Các yêu cầu tối ưu hóa QoS như sau:
 Hỗ trợ phát hiện bất thường QoS thơng minh dựa trên phân tích dữ liệu QoS.
 Hỗ trợ dự đoán lưu lượng dựa trên phân tích dữ liệu QoS.
 Hỗ trợ dự đốn bất thường QoS dựa trên phân tích dữ liệu QoS.
 Hỗ trợ tối ưu hóa QoS để cung cấp và đảm bảo mức hiệu suất dịch vụ mong muốn
trong suốt vòng đời của dịch vụ.

21


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

2.2 Khung kiến trúc QoS
Khuyến nghị Y.1291 (Khung kiến trúc để hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong mạng gói,
Tháng 5 năm 2004) cung cấp tổng quan về các cơ chế và dịch vụ bao gồm một cơ sở QoS.
Khung Y.1291 bao gồm một tập hợp các cơ chế mạng chung để điều khiển phản hồi của
dịch vụ mạng đối với một yêu cầu dịch vụ, có thể dành riêng cho một phần tử mạng hoặc
để báo hiệu giữa các phần tử mạng hoặc để kiểm soát và quản lý lưu lượng trên mạng. Hình
2.2 cho thấy các mối quan hệ giữa các yếu tố này, được tổ chức thành ba mặt phẳng: dữ
liệu, kiểm sốt và quản lý.


Hình 2.2: Khung kiến trúc để hỗ trợ QoS
2.3 Mặt phẳng điều khiển
Mặt phẳng điều khiển liên quan đến các cơ chế ảnh hưởng đến cả mặt phẳng điều
khiển và cơ chế mặt phẳng dữ liệu. Mặt phẳng điều khiển xử lý các khía cạnh hoạt động,
quản trị và quản lý của mạng. Nó bao gồm SLA, khơi phục lưu lượng, đo lường và ghi lại
lưu lượng truy cập và chính sách.
 Một thỏa thuận mức dịch vụ (SLA) thường đại diện cho một thỏa thuận giữa khách
hàng và nhà cung cấp dịch vụ quy định mức độ sẵn có, khả năng phục vụ, hiệu suất,
hoạt động hoặc các thuộc tính khác của dịch vụ.
22


Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

Nhóm 17

 Đo lường và ghi lại lưu lượng truy cập quan tâm đến việc giám sát các thuộc tính
động của một luồng lưu lượng bằng cách sử dụng các số liệu hiệu suất như tốc độ
dữ liệu và tỷ lệ mất gói.
 Khơi phục lưu lượng đề cập đến phản ứng của mạng đối với các lỗi.
 Chính sách là một danh mục đề cập đến một tập hợp các quy tắc để quản trị,quản
lý và kiểm soát quyền truy cập vào tài nguyên mạng.
2.4 Phân loại, đánh dấu và phân biệt QoS
Tài liệu 3GPP TS 23.501 sử dụng các thuật ngữ sau:
 Phân loại lưu lượng: Nhóm lưu lượng truy cập thành các lớp dựa trên các giá trị
QoS do người dùng xác định.
 Đánh dấu mặt phẳng người dùng: Đánh dấu các gói để cho biết chúng thuộc phân
loại QoS nào.
 Sự khác biệt QoS: Sử dụng một bộ giá trị QoS khác nhau cho các loại lưu lượng
truy cập khác nhau.

Hình 2.3, từ TS 23.501, minh họa các nguyên tắc 5G để phân loại và đánh dấu mặt
phẳng lưu lượng người dùng và lập bản đồ các luồng QoS. Việc ánh xạ xảy ra hai lần.

Hình 2.3: Các nguyên tắc phân loại, đánh dấu mặt phẳng người dùng
và khác biệt trong 5G
23


Nhóm 17

Lát cắt mạng, QoS và chức năng mạng lõi 5G

SMF cung cấp:
 QFI cùng với hồ sơ QoS cho AN.
 Đánh dấu luồng QoS (tức là QFI) và thông tin cần thiết để cho phép phân loại.
 Thực thi băng thông và đánh dấu lưu lượng trên mặt phẳng người dùng tới UPF.
 Các quy tắc QoS cho phép phân loại và đánh dấu lưu lượng trên mặt phẳng người
dùng đến UE.
2.5 Kiến trúc QoS 3GPP
Hình 2.4, từ TS 38.300 (Nhóm đặc điểm kỹ thuật Mạng truy cập vơ tuyến; NR; NR
và NG-RAN Mô tả chung; Giai đoạn 2 [Bản phát hành 16]; Tháng 9 năm 2020), cho thấy
một cái nhìn cấp cao về kiến trúc 3GPP QoS, bao gồm cả mạng truy cập vô tuyến (RAN)
và mạng lõi (5GC). NG-RAN và 5GC đảm bảo QoS bằng cách ánh xạ các gói tới các luồng
QoS thích hợp.
Tại RAN, các đường dẫn mang sóng vơ tuyến có thể truyền một hoặc nhiều luồng
QoS, miễn là các thông số hiệu suất của sóng mang vơ tuyến đủ cho các luồng.Về phía
mạng lõi, các luồng trong phiên PDU được trao đổi qua các đường hầm hai chiều tới UPF.
Mạng lõi sau đó thực hiện các chức năng cần thiết để hỗ trợ QoS cho mỗi luồng.

24