行動網路QoS待強化 凌駕KPI 提供高品質

傳統固網時期,若頻寬不足或服務品質機制(Quality of Service, QoS)不佳,都不是難題,只要騰出地底下光纖的頻寬即可。但多媒體行動網路卻非如此,新型無線電網路頻寬有限又昂貴,如今,行動網路業者已與固網廠商合作,希望能跨越地理疆界及媒體形式,提供客戶享受無縫傳輸網際網路內容、語音及多媒體服務...
傳統固網時期,若頻寬不足或服務品質機制(Quality of Service, QoS)不佳,都不是難題,只要騰出地底下光纖的頻寬即可。但多媒體行動網路卻非如此,新型無線電網路頻寬有限又昂貴,如今,行動網路業者已與固網廠商合作,希望能跨越地理疆界及媒體形式,提供客戶享受無縫傳輸網際網路內容、語音及多媒體服務,這也是為什麼QoS控管機制再度成為現代通訊網路設計及操作重點的原因。  

在三合一(Triple Play)行動網路裡,用戶資料的傳輸數據定義日趨複雜,不同服務需要完全不同的基礎網路架構、頻寬容量(平均、尖峰、不穩定)及回應時間。3G標準在全球行動通訊系統(Universal Mobile Tele-communications System, UMTS)網路中定義四種等級QoS,分別為對話(Conversational)、串流(Streaming)、互動(Interactive)與背景(Background),期能在單一網路基礎架構上傳輸各種服務。  

第一個挑戰是網路元件要能支援並強化QoS等級,如果整個通訊路徑上都沒有服務所需的頻寬及回應時間,這項服務便無價值。問題是,QoS合約不僅得使用不同供應商的設備,還必須持續與固網或其他業者合作。  

在QoS合約中,一旦完成網路操作及維護,就要開始管理實際連線,以實現承諾的服務層次,也就是說,傳輸層將成為重點。  

但不同媒體例如訊框傳送(Frame Relay)、非同步傳送模式(Asynchronous Transfer Mode, ATM)、乙太網路及空中介面頻帶等的傳輸管理方法不同;ATM網路用ATM尖峰傳輸速率、持續傳輸速率或最大突發量,及根據傳輸監控演算法等參數來執行傳輸合約;訊框傳送的傳輸模型則比較原始,承諾傳輸率僅保證最低傳輸效能,可用頻寬愈多,能傳輸的資料就愈多,直到達成設定的存取速率;空中介面傳輸則是用電力層次及展頻因子(增加或減少展頻因子以提高或降低資料傳送速率)來管理頻寬。  

顯然,這些機制的精確性及動態性(回應時間)各不相同,有許多原因會造成它們故障,因此才須用關鍵效能指標(Key Performance Indicators, KPI)來監控實際服務品質統計參數,以便觀察所提供服務之最真實原貌,業者可以用50~200個KPI來描繪網路的實際面貌。  

內頻QoS機制日趨重要  

除3G服務等級外,內頻(In-band)QoS機制也日趨重要。這類QoS通訊協定被當成用戶面的一部份來傳送,一旦建立連線,能否持續管理服務遞送就靠它們,如差別式服務(DiffServ)、整合式服務(IntServ)及資源保留協定(RSVP)等、高速下行分組接入(High Speed Downlink Packet Access, HSDPA)、內頻HSDPA頻寬管理通訊協定,及上鏈用戶資料訊息的品質估計位元組等,都屬此類QoS通訊協定。  

透過量測確保服務層次  

傳統KPI雖仍是網路管理的重要指標,但終究只提供粗略資料,無法精確描述網路狀況。有愈來愈多業者會在用戶面加進內頻訊號,以便直接透過應用程式管理QoS,這使得情形更為複雜,所以才須要定義其他與用戶面直接相關的測量方法。想要呈現及測量實際服務品質,必須分析許多用戶面通訊協定及編碼方式,例如:  

‧網路電話(Voice over IP, VoIP):RTP、G.711、G.729b、G.723.1a  

‧視訊:RTSP、MPEG2、H.264(MPEG4 AVC)  

‧資料:IP、TCP、UDP、HTTP、FTP、SCTP、WAP、SMTP、POP3、DNS、IMAP、特定應用的通訊協定(如RIM BlackBerry Serial Protocol)  

‧遊戲:綜合視訊、語音及資料測試  

除回應時間外,用戶面資料還可分析傳輸量、語音,及視訊品質等,例如接聽Iub介面上傳輸的音訊串流,就可察覺編碼傳入。分析用戶面資料的主要目的是要將分析結果對應到基礎傳輸層,在3G行動網路中就是指無線接入網(Umts Terestrial Radio Access Network, UTRAN)的無線網路部分。所以須測量連接基地台(Node B)及無線電網路控制(Radio Network Controller, RNC)的Iub介面,此為用戶面行為跟無線鏈路控制(Radio Link Control, RLC)測量唯一交點。使用者才能立即判斷問題來源在無線端(Uu)、Iub、核心、鄰近網路,或應用程式伺服器上。  

尖端測試工具須在UTRAN高傳輸速度下,擷取、解密、重組及解譯用戶的資料串流,才能進行分析及疑難排解,也才能迅速找出問題所在。但大多數大型業者的網路管理員都沒有這類強大的診斷工具,因此即使網路操作中心的效能指示燈顯示正常,實際用戶服務品質卻仍問題不斷。  

Uu及Iub介面間還有個重要關聯性,在排除極複雜的Node B及空中介面相關問題時,一定要將空中介面活動對應到RNC發出的通訊協定訊息,之後,Iub介面的特定測量值或通訊協定陳述再對應到Uu介面上相關的Node B活動。為達此目的,Iub的測試系統須先能即時解譯並過濾Iub訊息,之後一旦偵測到相關訊息或訊息序列,就產生外部觸發機制,然後用適當的頻譜分析裝置,在空中介面開始進行測量。  

保障綜合型網路QoS  

光靠監控一些統計資料絕對無法保障QoS,綜合型網路尤其複雜,不是一、兩個KPI就能解釋完全。用戶端測試設備單純的端對端測量,只能一再重複取得已知資訊,這些測量只能說明服務正常與否,無法找出問題成因。一定要瞭解QoS機制、對應到正確資料,並實際評估使用者資料,才能為綜合型三合一網路提供最頂級服務。  

(本文作者任職於太克)  

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