(Luận văn thạc sĩ) ứng dụng điện toán đám mây cho ảo hóa sgw trong mạng di động 4g lte

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - LÊ NGỌC LÂM ỨNG DỤNG ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY CHO ẢO HĨA SGW TRONG MẠNG DI ĐỘNG 4G LTE ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI - 2023 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - LÊ NGỌC LÂM ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CHO ẢO HÓA SGW TRONG MẠNG DI ĐỘNG 4G LTE Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 8.52.02.08 ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT (KỸ THUẬT VIỄN THÔNG) (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS ĐẶNG THẾ NGỌC HÀ NỘI - 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu đề án tốt nghiệp trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả Lê Ngọc Lâm LỜI CẢM ƠN Sau thời gian tập trung nghiên cứu, học viên đạt kết định nghiên cứu Những kết đạt khơng từ cố gắng, nỗ lực học viên, mà cịn có hỗ trợ giúp đỡ Thầy hướng dẫn Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Đặng Thế Ngọc tận tình hướng dẫn, trang bị phương án nghiên cứu, kiến thức khoa học để học viên hoàn thành nội dung đề án Học viên trân trọng cảm ơn Thầy, Cô giáo Khoa Viễn thông 1, Khoa Sau đại học Lãnh đạo Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng động viên tạo điều kiện thuận lợi cho học viên thời gian làm đề án Cuối cùng, học viên chân thành cảm ơn gia đình ln hậu phương, hỗ trợ khích lệ tinh thần cho học viên hồn thành mục tiêu nghiên cứu Hà Nội, tháng 05 năm 2023 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH ẢNH .vii DANH MỤC CÁC BẢNG .ix MỞ ĐẦU Chương - ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ ỨNG DỤNG 1.1 Con đường hình thành điện toán đám mây .3 1.2 Các dịnh vụ lợi ích điện toán đám mây .4 1.2.1 Đặc điểm 1.2.2 Các dịch vụ điện toán đám mây 1.2.3 Lợi ích điện tốn đám mây 1.3 Các mơ hình điện tốn đám mây 10 1.4 Xu hướng ứng dụng điện toán đám mây khai thác viễn thông 12 1.5 Kết luận chương 14 Chương - NÚT MẠNG SGW TRONG MẠNG DI ĐỘNG 4G LTE 15 2.1 Kiến trúc mạng di động 4G LTE 15 2.2 Đặc điểm nút mạng SGW 18 2.3 Yêu cầu kỹ thuật SGW 20 2.3.1 Khả dự phòng 21 2.3.2 Tính sẵn sàng cao 21 2.3.3 Khả phục hồi 22 2.3.4 Khả mở rộng 22 2.3.5 Khả xử lý liệu tốc độ cao 23 2.3.6 Khả giám sát, vận hành 23 2.4 Kết luận chương 24 Chương - TRIỂN KHAI NÚT MẠNG SGW DỰA TRÊN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 25 3.1 Mơ hình kiến trúc ảo hóa SGW 25 3.1.1 Mô hình kiến trúc NFV-MANO 25 3.1.2 Mơ hình kiến trúc ảo hóa SGW dựa NFV-MANO 28 3.2 Kịch triển khai SGW dựa điện toán đám mây 33 3.2.1 Cơng cụ triển khai dịch vụ điện tốn đám mây OpenStack 33 3.2.2 Công cụ điều phối quản lý MANO .35 3.2.3 Nền tảng máy ảo 40 3.2.4 Cổng giao tiếp mạng SGW 41 3.2.5 Xử lý liệu tốc độ cao DPDK .42 3.2.6 Thực thể SGW 44 3.2.7 Quy trình vận hành 44 3.3 Đánh giá kết 47 3.3.1 Độ trễ .48 3.3.2 Tiêu thụ CPU 50 3.3.3 Khả mở rộng 52 3.4 Kết luận chương 54 KẾT LUẬN 56 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .58 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CDR Charging Data Record Bản ghi tính cước liệu CG Charging Gateway Cổng tính cước DPFK Data Plane Development Kit ECM EPS Connection Management Công cụ phát triển mặt phẳng liệu Quản lý kết nối EPS EM Element Management Quản lý phần tử EMM EPS Mobility Management Quản lý di động EPS EMS Element Management System Hệ thống quản lý phần tử eNB eNodeB Trạm gốc di động 4G EPC Evolved Packet Core Mạng lõi gói phát triển EPS Evolved Packet System Hệ thống gói phát triển ETSI HSS European Telecommunications Standards Institue Home Subscribe Server Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu âu Máy chủ thuê bao nhà IaaS Infrastructure as a Service Hạ tầng dịch vụ MANO Management and Orchestration MME Mobile Managemenet Entity Công cụ quản lý dàn dựng chức mạng Thực thể quản lý di động NAS Non Access Stratum Tầng không truy nhập NFV Network Function Virtualization Ảo hóa chức mạng NFVI Network Function Virtualization Infastructure Network System Hạ tầng ảo hóa chức mạng NS Hệ thống mạng NS Network Service Dịch vụ mạng OCS Online Charging System Hệ thống tích cước thời gian thực PaaS Platform as a Service Nền tảng dịch vụ PDN Packet Data Network Mạng liệu gói PGW Packet Data Network Gateway Cổng mạng liệu gói QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ SaaS Software as a Service Phần mềm dịch vụ SGSN Serving GPRS Support Node Cổng hỗ trợ cung cấp GPRS SGW-CP Serving Gateway Control Plane Mặt phẳng điều khiển SGW SGW-U Serving Gateway User Plane Mặt phẳng người dùng SGW TOSCA UE Topology and Orchestration Specification User Equipment Đặc tả kiến trúc liên kết phối hợp cho điện toán đám mây Thiết bị người dùng VM Virtual Machine Máy ảo VNaaS Virtual Network as a Service Mạng ảo dịch vụ VNF Virtual Network Function Chức mạng ảo VNFD Virtual Network Function Descriptor Virtual Network Function Management Network Function Virtualization Orchestrator Bộ mơ tả ảo hóa chức mạng ảo Quản lý chức mạng ảo VNFM VNFO Bộ dàn dựng ảo hoá chức mạng