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:
Nhóm 17:

Hà Nội, năm 2021

download by : skknchat@gmai l.com


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 Yêu 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 hố tới đặc tính QoS............................................................. 30
2.9 Kết luận................................................................................................................. 31
1

download by :


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

download by :


Nhóm 17

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

Phân chia công việc
Mạng lõi

QoS

Lát cắt mạng

3

download by :


Nhóm 17

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

Các thuật ngữ viết tắt

ARP: Allocation and retention priority
AN: Access network
CN: Core network
HPLM: home public land mobile network
IMT-2020

MDCV: Maximum data burst volume
NFV: Network Function Virtualization
NSSF: Network slice selection function
GBR: Guaranteed bit rate
PDU: Protocol data unit
PER: Packet error rate
P-NEST: Private NEST
QoS ( Quality of Service )
RQA: Reflective QoS attribute
RAN ( Radio Access Network )

4

download by :


Nhóm 17

SMF: Session management function
SLA ( Sevice Level Agreement )
SDR: Software defined networking
S-NEST: Standardized NEST
SST: Slice/service type
SD: Slice differentiator

UDM: Unified data management:
UPF: User plane function
UE: User equipment
VPLMN: Visited public land mobile
network
5QI: 5G QoS identifier

5

download by :


Nhóm 17

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

Danh sách hình vẽ
Hình 1.1:

Các chế độ kết nối ch

Hình 1.2:

Kiến trúc hệ thống 5G

Hình 1.3:

CN tunnels và AN tu

Hình 1.4


Mơ hình kết nối phiê

Hình 1.5:

Luồng QoS chạy tron

Hình 2.1:

Khả năng QoS Cấp c

Hình 2.2:

Khung kiến trúc để h
Các nguyên tắc phân

Hình 2.3:

trong 5G

Hình 2.4:

Kiến trúc QoS 3GPP

Hình 3.1:

Các lát mạng 5G triển

Hình 3.2:


Các chức năng mạng

6

download by :


Nhóm 17

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

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


download by :


Nhóm 17

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

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

download by :


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 Mô 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

download by :


Nhóm 17

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

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

download by :


Nhóm 17

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

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
soát 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

download by :


Nhóm 17

5.

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

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 thông tin đó theo yêu 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


download by :


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

download by :


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

download by :


Nhóm 17

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

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

download by :


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

download by :


Nhóm 17

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

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

download by :


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

download by :


Nhóm 17

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


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 toàn 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 )
Sự định nghĩa

Loại
QoS lập kế hoạch

Quá trình xác định các cơ chế và dịch vụ được thực hiện trên mạng.
19

download by :


Nhóm 17

QoS cung cấp

QoS giám sát


QoS tối ưu hóa

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

download by :


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 đốn lưu lượng dựa trên phân tích dữ liệu QoS.
Hỗ trợ dự đoán 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

download by :



Nhóm 17

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

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

download by :


Nhóm 17


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

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

download by :