Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 18 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Nội dung
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄNTHÔNG
NGUYỄN ĐĂNG THÀNH
GIẢI PHÁPMOBILEBACKHAULVÀPHƯƠNGÁN
TRIỂN KHAITRÊNMẠNGVIỄNTHÔNGHƯNGYÊN
NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ : 60.52.70
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - 2012
Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄNTHÔNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Bùi Trung Hiếu
Phản biện 1: …………………………………………………………………………
Phản biện 2: …………………………………………………………………………
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện
Công nghệ Bưu chính Viễnthông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm 2012
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễnthông
MỞ ĐẦU
Phát triển về công nghệ đã mở ra nhiều dịch vụ và ứng dụng mới cho thông tin di
động. Các dịch vụ và ứng dụng mới này đòi hỏi ngày càng nhiều hơn tài nguyên băng
thông. MạngMobilebackhaul với truyền dẫn TDM truyền thống không còn khả năng
đáp ứng và đỏi hỏi chi phí cao khi mở rộng. Đồng thời xu thế phát triển của IP đang tạo
đà cho xây dựng và phát triển các mạng truyền dẫn với băng thông lớn và cực lớn cho
phép truyền dẫn từ bài Gbps đến hàng trăm Gbps. Việc dịch chuyển Mobilebackhaul dựa
vào mạng truyền dẫn TDM truyền thống sang các mạng truyền dẫn băng thông lớn phù
hợp hơn với IP là xu thế tất yếu.
Hiện nay Tập đoàn BC-VT Việt Nam cũng như ViễnthôngHưngYên đã hoàn thiện
việc triểnkhaimạng Metro truyền tải lưu lượng IP trên công nghệ Ethernet. Giảipháp
truyền dẫn E1/STM1 cho mạngbackhaul có chi phí giá thành cao, phải đầu tư mới và
tính tối ưu không cao. Hướng sử dụng mạng MAN-E làm phân đoạn truyền tải cho mạng
mobile backhaul là phươngán lựa chọn tối ưu cả về chi phí và kỹ thuật.
Nội dung luận văn nghiên cứu các tiêu chuẩn kỹ thuật của mạngmobile backhaul.
Trên cơ sở đó đưa ra giảipháp khuyến nghị triểnkhaitrên MEN, phươngántriểnkhai
trên mạngviễnthôngHưng Yên. Luận văn thực hiện gồm 3 chương:
- Chương 1: Trình bày các vấn đề tổng quan về mạngmobile backhaul.
- Chương 2: Hiện trạng MAN-E vàMobilebackhaulViễnthôngHưng Yên.
- Chương 3: Phươngántriểnkhaimobilebackhaul dựa trênmạng MAN-E của Viễn
thông Hưng Yên.
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNGMOBILEBACKHAUL
1.1. Khái niệm mạngMobilebackhaul
Mobile backhaul được xác định là phần mạng truyền tải nằm giữa các khối điều
khiển mạng vô tuyến (RNC) và trạm gốc mạng truy nhập vô tuyến (RAN BS).
Hạ tầng mạngmobilebackhaul truyền thống sử dụng truyền dẫn TDM kết nối các
BTS/nodeB về các BSC/RNC. Hệ thống truyền dẫn TDM có băng thông cố định dùng
cho các dịch vụ luôn đảm bảo chất lượng, nhưng có chi phí cao, không chia sẻ được tài
nguyên cho các dịch vụ khác. Theo xu hướng phát triển công nghệ, các dịch vụ yêu cầu
băng thông ngày càng cao, việc mở rộng hệ thống truyền dẫn TDM tốn kém không hiệu
quả về kinh tế. Để đảm bảo tính cạnh tranh, tối ưu mạng, các nhà cung cấp dịch vụ di
động cần triểnkhaimạng truyền dẫn IP cho phân đoạn mobilebackhaul (triển khaimạng
IP RAN).
1.2. Các công nghệ triểnkhai trong IP RAN
Hệ thốngmạng 2G hoạt động trên nền tảng chuyển mạch kênh TDM. Để chuyển
sang mạng IP RAN, ta cần phải có các cơ chế hỗ trợ việc giả lập kênh dịch vụ CES
(circuit emulation service). Cơ chế CES sẽ thiết lập một “kênh TDM” trênmạng IP kết
nối các BTS về các BSC qua mạng IP. Một số giao thức hỗ trợ việc truyền kênh TDM
trên nền IP, làm nhiệm vụ giả lập kênh như CESoPSN (Structure-Aware TDM circuit
emulation service over packet switched network) và SAToP (Structure-agnosic TDM
over packet).
Đối với mạng 3G, bản chất đã hoạt động trên công nghệ chuyển mạch gói. Các
phương thức giả dây (Pseudowire) đóng vai trò hết sức quan trọng để kết nối từ các
nodeB về RNC qua mạng IP. Pseudowire (PW) là một cơ chế cho phép truyền tải các
thuộc tính cần thiết của một dịch vụ được giả lập từ một thiết bị cho một hoặc nhiều thiết
bị khác qua một mạng chuyển mạch gói. Một số công nghệ PW được sử dụng gồm công
nghệ L2TPv3(Layer 2 Tunelling Protocol version 3) trênmạng IP hoặc đường hầm
AToM trong mạng MPLS.
- Công nghệ CESoPSN và SAToP: Hai giao thức này làm chức năng chuyển đổi các
timeslot của các kênh TDM vào phần tải tin của các gói IP.
Hình 1.1: Các công nghệ CES
Điểm khác biệt chính giữa 2 giao thức CESoPSN và SAToP là SAToP đẩy tất cả 32
khung của kênh TDM vào tải tin gói tin IP mà không phân biệt timeslot rỗng, còn
CESoPSN chỉ đẩy các timeslot có chứa thông tin và bổ sung 1 trường để chỉ số timeslot
rỗng được bỏ qua trong phần tải tin. Do vậy, giao thức CESoPSN tối ưu, tiết kiệm băng
thông hơn so với SAToP
Công nghệ L2TPv3: L2TPv3 là một công nghệ pseudowire cho phép cung cấp các
dịch vụ lớp 2 qua mạng chuyển mạch gói. L2TPv3 được phát triển từ giao thức UTI cho
cơ chế đường hầm lớp 2.
Hình 1.2: Minh họa hoạt động của L2TPv3
- Công nghệ AToM: AToM là một công nghệ pseudowire sử dụng các mạng MPLS
cho phép cung cấp các dịch vụ lớp 2. Các nhiệm vụ chính của AToM bao gồm việc thực
hiện pseudowire giữa các router biên PE và truyền tải các gói tin lớp 2 qua những
pseudowire này.
Hình 1.3: Minh họa hoạt động của AToM
1.3. Các cơ chế đồng bộ
Trong hệ thốngviễn thông, đồng bộ là yếu tố cực kỳ quan trọng quyết định độ chính
xác của thông tin, dữ liệu được chuyển tải. Trong hệ thống di động, việc BTS nhận đồng
bộ từ BSC là bắt buộc. Với hạ tầng mạng TDM kết nối qua các kênh E1/T1 thì đồng bộ là
chuyện đơn giản bởi luồng E1/T1 luôn dành riêng time slot để chuyển tải dữ liệu đồng
bộ. Chuyển sang backhaultrên nền IP (kể cả 2G và 3G) các giao diện E1/T1 chỉ là
“circuit emulation” đòi hỏi các thiết bị Pseudowire phải có khả năng nhận tín hiệu đồng
bộ từ BSC, chuyển tải nó lên mạng IP. Phía BTS thì thiết bị Pseudowire lại phải tái tạo
tín hiệu đó từ các gói IP, sau đó đẩy qua giao diện E1/T1 để thực hiện đồng bộ cho BTS.
Hình 1.4: Đồng bộ hóa trong mạng 2G
Khi chuyển qua IP RAN toàn bộ, Node B không còn cổng E1 nữa mà là IP. Như vậy,
việc triểnkhaimạngmobilebackhaultrênmạng toàn IP đồng nghĩa với việc mất nguồn
đồng hồ TDM. Có một số giảipháptriển đồng bộ trênmạng IP như sau:
- Phươngpháp khôi phục đồng hồ thích nghi (ACR).
- Synchronous Ethernet (SyncE): SyncE hoạt động trên lớp vật lý, có độ chính xác
±100ppm (tương tự qua SDH).
- Đồng bộ hóa theo IEEE 1588v2: IEEE 1588v2 (hay được biết như là PTP:
Precision Time Protocol) là một chuẩn giao thức cho phép việc truyền chính xác tần số và
thời gian để đồng bộ các đồng hồ qua mạng dựa trên gói tin. Nó đồng bộ hóa đồng hồ
slave cục bộ trên mỗi thiết bị mạng với một đồng hồ hệ thống Grandmaster và sử dụng
truyền tải tem thời gian để cung cấp độ chính xác cao (mức nano giây) trong đồng bộ hóa
để đảm bảo sự ổn định tần số của trạm.
Hình 1.6. Phân cấp master-slave trong 1588v2
1.4. Đảm bảo chất lượng dịch vụ trong IP RAN
1.4.1. QoS trong mạng IP nói chung
Theo ITU-T, QoS là tập hợp các ảnh hưởng của sự thực hiện dịch vụ (do mạng thực
hiện) tạo nên mức độ thỏa mãn cho người sử dụng dịch vụ đó. Trong thực tế khái niệm
QoS còn được hiểu rộng hơn theo nghĩa, hệ thống nào mà trong đó có sự phân loại, phân
biệt hay có sự xử lý khác biệt cho mỗi luồng dữ liệu dịch vụ.
1.4.2. Một số tham số đánh giá QoS
Các tham số cơ bản đánh giá QoS: Băng thông hiện thời (throughput), Trễ (Latency
hoặc Delay), Biến thiên trễ (Jitter), Tỷ lệ mất gói (packet loss).
Các chỉ số đánh giá chất lượng dịch vụ trong mạng IP:
- IPTD (IP transfer delay): trễ truyền dẫn, gồm trễ do khoảng cách, do xử lý tại các
nút chuyển mạch, các bộ đệm… .
- IPDV (IP delay variability): đây chính là các chỉ số về jitter.
- IPLR (IP packet loss ratio): là tỉ lệ mất gói trong mạng IP.
- IPER (Ip packet error ratio): là tỉ lệ gói bị lỗi khi truyền.
1.4.3. Một số giảipháp liên quan đến việc hỗ trợ QoS trênmạng IP
- Cơ chế dịch vụ tích hợp (Intserv): Mô phỏng lại như mạng chuyển mạch kênh trước
đây, nó sử dụng nguyên tắc đặt chỗ (tài nguyên) trước dùng giao thức RSVP cho từng
loại dịch vụ.
Hình 1.9. Mô hình Inserv
- Cơ chế dịch vụ phân biệt (DiffServ): Kiến trúc DiffServ này tiếp cận theo hướng xử
lý QoS tại các hop (PHB) mà không phải dựa trên luồng như intserv.
Hình 1.10. Mô hình diffserv
- Một số kỹ thuật quản lý QoS:
+ Phân lớp và đánh dấu (Classification and marking)
+ Policing và shaping
+ Tránh tắc nghẽn (Congestion-avoidance)
+ Quản lý tắc nghẽn (Congestion-management)
+ Định tuyến QoS (QoS routing)
+ Dành trước băng thông (Bandwidth Reservation)
+ Kiểm soát cuộc gọi vào mạng (Call Admission Control )
1.4.4 Các yêu cầu về QoS trong mạngmobilebackhaul
Các yêu cầu về chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ trong mạng IP nói chung và cho
IP RAN được qui định trong các chuẩn Y.1541 và Y.1221của ITU-T.
Bảng 1.2. Phân lớp QoS trong chuẩn Y.1541
(Nguồn: ITU chuẩn Y.1541)
1.5. Các cơ chế dự phòng
Một số cơ chế dự phòng được triểnkhai trong mạng IP:
- IGP – fast reroute: IGP là công nghệ tích hợp tính toán lộ trình nhanh trên một bộ
định tuyến duy nhất dựa trên ISPF và PRC.
- MPLS TE: MPLS TE (MPLS traffice engineering) cung cấp một giảipháp tốt cho
độ tin cậy dịch vụ.
- VRRP: VRRP (Virtual router redundancy protocol) là giao thức thiết kế dự phòng
cho mạng LAN.
- LACP: LACP (Link Aggregation Control Protocol) là giao thức hoạt động ở lớp 2,
cho phép ghép 2 hay nhiều đường Ethernet vào thành 1 đường
- BFD: BFD (Bi-Direction Fault Detection) cho phép phát hiện lỗi trên các kênh giữa
các hệ thống, bao gồm kết nối vật lý trực tiếp, mạch ảo, đường hầm, MPLS LSP, kênh
định tuyến multi-hop và kênh gián tiếp.
- RSTP: Bản chất STP được thiết kế để tránh bị loop trong kết nối mạng LAN giữa
các switch.
Chương 2
HIỆN TRẠNG MẠNG MAN-E VÀMẠNGMOBILEBACKHAULVIỄN
THÔNG HƯNGYÊN
2.1. Kiến trúc MAN-E ViễnthôngHưngYên
2.1.1. Khái niệm MAN-E
Mạng Ethernet đô thị là mạng sử dụng công nghệ Ethernet, kết nối các mạng cục bộ
của các tổ chức và cá nhân với một mạng diện rộng WAN hay với Internet. Bản thân
công nghệ Ethernet đã trở nên quen thuộc trong những mạng LAN của doanh nghiệp
trong nhiều năm qua; giá thành các bộ chuyển mạch Ethernet đã trở nên rất thấp; băng
thông cho phép mở rộng với những bước nhảy tùy ý là những ưu thế tuyệt đối của
Ethernet so với các công nghệ khác.
2.1.2. Kiến trúc mạng MAN-E
Theo định nghĩa của Metro Ethernet Forum tại MEF4 - Metro Ethernet Architecture
Framework part 1, mạng Metro Ethernet sẽ được xây dựng theo 3 lớp:
Hình 2.1 Mô hình mạng metro theo các lớp
2.1.3. Các dịch vụ trong mạng MAN-E
Các kiểu dịch vụ mạng MEN bao gồm các loại dịch vụ kết nối tương ứng với các loại
EVC (Ethernet virtual circuit)
- Dịch vụ điểm - điểm (E-LINE): Dịch vụ E-LINE dựa trên một kết nối ảo (EVC)
điểm - điểm.
- Dịch vụ đa điểm - đa điểm (E-LAN): Các dịch vụ cung cấp kết nối Ethernet ảo,
dạng đa điểm – đa điểm.
- Dịch vụ điểm - đa điểm (E-TREE): Các dịch vụ cung cấp kết nối Ethernet ảo, dạng
điểm – đa điểm.
2.1.4 Mạng MAN-E của ViễnthôngHưngYên
Mạng MAN-E của ViễnthôngHưngYên sử dụng thiết bị của hãng Huawei, dòng
Router NE40E.
Cấu hình mạng metro ethernet tại ViễnthôngHưngYên gồm:
- 01 Ring Core: gồm 02 thiết bị NE40E-8 kết nối với nhau qua 02 giao diện 10G,
tốc độ ring core là 20 Gbps. Ring core có chức năng truyền tải các lưu lượng kết nối đến
mạng IP core và các lưu lượng VPN nội tỉnh.
- 05 Ring Access: có tốc độ 10Gbps, gồm các thiết bị NE40E-4 kết nối với nhau qua
01 cổng 10G, cấu hình trunking tạo thành các vòng ring 10G nội tỉnh. Các ring này có 2
đến 3 UPE kết nối về 2 node PE-AGG dể đảm bảo hoạt động và dự phòng.
Các ring access thu gom lưu lượng các IP DSLAM/MSAN/Switch L2 cung cấp các
dịch vụ viễnthông cho khách hàng. Hiện tại bao gồm các dịch vụ Internet, IPTV, VOD,
VPN.
Dưới đây là hình vẽ mô tả sơ đồ mạng MAN-E ViễnthôngHưng Yên.
[...]...Hình 2.17: Sơ đồ kết nối backhaul hiện tại Chương 3 PHƯƠNGÁNTRIỂNKHAIMOBILEBACKHAUL DỰA TRÊN MAN-E CỦA VIỄNTHÔNGHƯNGYÊN 3.1 Các phương ántriểnkhai Mobile Backhaul 3.1.1 Đánh giá một số phương ántriểnkhai Mobile backhaul không sử dụng MANE trong VNPT - Sử dụng hạ tầng SDH hiện có : Hạ tầng SDH hiện có chỉ đáp ứng được giai đoạn đầu tiên khi triểnkhai 3G với việc chuyển đổi E1/FE,... mạng IP RAN trên nên tảng MAN-E Luận văn đã xây dựng được phươngán chi tiết chuyển đổi phần mobilebackhaul sang mạng MAN-E nói chung cũng như áp dụng triểnkhaitrên địa bàn ViễnthôngHưngYênGiải quyết các bài toán yêu cầu cho mạng di động như lựa chọn giảipháp thực hiện truyền thoại qua mạng IP, cấp tín hiệu đồng bộ trênmạng chuyển mạch gói, các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ và khả năng... node, được kết nối tới AGG HưngYênvà AGG Mỹ Hào với tốc độ mỗi đường 2Gbps, đồng thời kế nối tới Router biên mạng VN2 3.3.2 Lộ trình triển khaiTriểnkhai Mobile backhaul được đề xuất theo 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: Triểnkhai các nodeB mới và chuyển đối các nodeB cũ của mạng 3G qua mạng MEN Trong giai đoạn hiện nay, các nodeB triểnkhai mới của hai nhà mạng Vinaphone và Mobilefone được kết nối qua... hình triểnkhai QoS trên NGN Triểnkhai QoS trênmạng MEN cũng theo các bước: Classification(phân loại), Policing(giới hạn băng thông, xử lý các lưu lượng vi phạm băng thông) , Marking(phân loại), Shaping(xếp hàng + lập lịch) Chính sách này được triểnkhai tại các giao diện NNI và UNI trên MEN 3.2.2.2Áp chính sách QoS cho mạngmobilebackhaul Sau khi thực hiện triểnkhai QoS trên tất cả các phân đoạn trên. .. hai 2 mạng di động VMS và VNP, việc đầu tư khai thác cho mạng di động luôn được ưu tiên hàng đầu trong chiến lược kinh doanh Đây cũng là xu hướng của ViễnthôngHưngYên Với hệ thống MAN-E đã được xây dựng và hoàn thiện cho phép triểnkhai nhiều dịch vụ, từ những hạn chế của công nghệ TDM, phân đoạn truyền tải cho phần backhaul của mạng di động cần được triểnkhai chuyển qua mạng toàn IP, xây dựng mạng. .. khai 3G với việc chuyển đổi E1/FE, về lâu dài cần phải xây dựng một phương ántriểnkhai Mobile backhaul khác tối ưu hơn - Sử dụng trên hạ tầng mạng ATM : hệ thống ATM tại Việt Nam không được triểnkhai rộng rãi vì vậy việc triểnkhaimobilebackhaultrên nền ATM là điều khó có thể thực hiện được - Xây dựng một mạng riêng : xây dựng một mạng riêng hoàn toàn độc lập với các hệ thống cũ là một việc cực... dựng mạng riêng để truyền tín hiệu đồng bộ Theo yêu cầu kỹ thuật về đồng bộ cho mạng mobile, sử dụng đồng thời 2 giảipháp đồng bộ: Synch E cho mạng lõi IP và PTP 1588v2 cho mạng MAN-E Như vậy, phần đồng bộ cho mạngmobilebackhaul sử dụng PTP 1588v2 với master clock cấp tín hiệu đồng bộ trực tiếp cho ASG và truyền tải qua mạng MEN đến các PTP client tại nodeB Mô hình giải pháp: Hình 3.10 Mô hình triển. .. Tập đoàn BC-VT Việt Nam nói chung cũng như tại ViễnthôngHưngYên nói riêng đã hoàn thành việc xây dựng, thẩm định cấu trúc mobilebackhaul Thời điểm Tập đoàn VNPT triểnkhaimạng toàn IP cho cả 2 mạng di động phụ thuộc vào chiến lược và chi phí đầu tư nâng cấp mạng Luận văn cũng đã phân tích và chỉ ra lộ trình nâng cấp cho việc xây dựng và chuyển đổi mạng IP RAN ... hướng đến 2 thiết bị lõi của MEN Cơ chế đường hầm MPLS TE trong mạng MEN sẽ phân phối lưu lượng theo hai hướng trên về RNC/BTS Cơ chế phân phối đó lựa chọn đường chính và đường dự phòng để truyền lưu lượng Hình 3.18 Mô hình bảo vệ tổng hợp các kết nối mobilebackhaul 3.3 Phương ántriểnkhai Mobile backhaultrên MAN-E HưngYên 3.3.1 Tính toán số lượng thiết bị Việc xây dựng kết nối bao gồm hai phần chính:... thức CESoPSN truyền tải các kênh thoại trênmạng IP, không nên mở rộng miền MPLS đến các CSG để đơn giản mô hình quản lý mạng Mô hình kết nối mạng toàn IP: Hình 3.6 Mô hình kết nối toàn IP cho 2G/3G 3.2 Các vấn đề quan trọng trong khi triểnkhaimobilebackhaultrên MAN-E 3.2.1 Truyền tín hiệu đồng bộ trong mạngMobilebackhaul Đối với hệ thốngmạng toàn IP, phương thức truyền tín hiệu đồng bộ 2Mhz . thuật của mạng mobile backhaul.
Trên cơ sở đó đưa ra giải pháp khuyến nghị triển khai trên MEN, phương án triển khai
trên mạng viễn thông Hưng Yên. Luận. NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
NGUYỄN ĐĂNG THÀNH
GIẢI PHÁP MOBILE BACKHAUL VÀ PHƯƠNG ÁN
TRIỂN KHAI TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG HƯNG YÊN
NGÀNH