Trên thế giới có một số tổ chức lớn như 3GPP, ETSI, ITU, TISPAN, … , đã nghiên cứu nâng cấp, phát triển cấu trúc mạng di động theo hướng NGN gọi tắt là NGN – mobile và đưa ra các tiêu ch
Giới thiệu chung
Quá trình chuẩn hóa tiêu chuẩn 3G
Hệ thống thông di động thế hệ thứ 3 (3G) được phát triển nhằm tạo ra một hệ thống thông tin di động toàn cầu duy nhất, khác biệt so với các dịch vụ thoại hiện có bằng cách cung cấp các dịch vụ băng rộng như Internet tốc độ cao và truyền hình chất lượng cao Để phát triển công nghệ này trên toàn cầu, việc xây dựng và tuân thủ các tiêu chuẩn là điều kiện tiên quyết cho tất cả các nhà cung cấp dịch vụ, nhà khai thác và nhà sản xuất thiết bị Các tiêu chuẩn thường được đề xuất bởi một tổ chức hoặc cơ quan nào đó, và quá trình này bao gồm nghiên cứu và đánh giá trước khi ban hành Tuy nhiên, do sự tồn tại của nhiều công nghệ thông tin di động khác nhau đang cạnh tranh, việc thống nhất chúng thành một hệ thống duy nhất gặp nhiều khó khăn, bởi mỗi công nghệ đều có cơ quan tiêu chuẩn hóa riêng.
ITU-T: Cụ thể là nhóm SSG (Special Study Group)
ITU-R: Cụ thể là Working Group 8F-WG8F
3GPP: 3 rd Global Partnership Project
3GPP2: 3 rd Global Partnership Project 2
IETF: Internet Engineering Task Forum
Các tổ chức phát triển tiêu chuẩn khu vực (SDO) đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và phát triển các tiêu chuẩn chung Bên cạnh đó, sự tham gia của các nhà khai thác cũng rất cần thiết để điều chỉnh và hài hòa sản phẩm, đảm bảo sự phù hợp với các tiêu chuẩn đã được thiết lập.
3G.IP: cụ thể là Working Group 8F-WG8F
MWIF: Mobile Wireless Internet Forum
Mặc dù hoạt động theo những hướng và nền tảng công nghệ khác nhau, các tổ chức này có cấu trúc và nguyên tắc hoạt động tương tự, với mục tiêu chính là xây dựng và đề xuất tiêu chuẩn cho 3G Họ cũng hợp tác để giải quyết vấn đề kết nối mạng chuyển vùng toàn cầu Sự xuất hiện của OHG và MWIF thể hiện nỗ lực trong việc cải thiện khả năng Roaming và kết nối giữa các mạng lõi 2G.
Sự ra đời của IEIF, 3G.IP và MWIF thể hiện nỗ lực hướng tới việc xây dựng một mạng lõi chung toàn IP, mặc dù điều này có thể chỉ trở thành hiện thực với sự phát triển của công nghệ 3,5G và 4G.
Quá trình hình thành và phát triển của các tổ chức xây dựng tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự tương thích và hiệu suất của các công nghệ di động Mối quan hệ giữa các tổ chức này không chỉ giúp nâng cao chất lượng dịch vụ mà còn thúc đẩy sự đổi mới trong ngành công nghiệp viễn thông Sự hợp tác giữa các bên liên quan tạo ra các tiêu chuẩn thống nhất, góp phần vào sự phát triển bền vững của hệ thống thông tin di động.
3GPP, được thành lập vào năm 1998, bao gồm 6 thành viên chính là các cơ quan phát triển tiêu chuẩn SDO: ETSI (Châu Âu), ARIB (Nhật Bản), TTA (Hàn Quốc), T1 (Bắc Mỹ), TTC (Nhật Bản) và CWTS (Trung Quốc) Bên cạnh đó, tổ chức còn có các đối tác tư vấn thị trường như 3G.IP (Mỹ), GSA (Anh), GSM Association (Ireland), Ipv6 Forum (Anh), UMTS Forum (Mỹ) và 3G Americas (Mỹ).
3GPP hiện có một số quan sát viên là các tổ chức phát triển tiêu chuẩn khu vực, những tổ chức này có tiềm năng trở thành thành viên chính thức trong tương lai Danh sách các quan sát viên hiện tại đang được duy trì và cập nhật.
TIA – Telecommunications Industries Association – của Mỹ
TSACC – Telecommunications Standards Advisory Council of Canada – của Canada
ACIF – Australian Communications Industry Forum – của Úc
Cơ chế hoạt động của 3GPP như sau:
Các thành viên chính thức sẽ thực hiện các nhiệm vụ như:
+ Phê chuẩn và duy trì phạm vi của 3GPP
Quyết định về việc đưa vào sử dụng hoặc chấm dứt hoạt động của các nhóm tiêu chuẩn kỹ thuật cần được thực hiện một cách có hệ thống, đồng thời xác định rõ phạm vi và trách nhiệm của từng nhóm để đảm bảo hiệu quả và tính khả thi trong quá trình triển khai.
+ Phân phối nhân lực và vật lực cho các nhóm.
Các thành viên chính thức và các đối tác tư vấn thị trường phối hợp với nhau để
+ Duy trì sự thỏa thuận của dự án hợp danh.
+ Phê chuẩn các ứng dụng của các đối tác 3GPP.
+ Đưa ra các quyết định liên quan đến việc giải tán 3GPP…
Mối quan hệ giữa các thành viên, đối tác thị trường trong 3GPP và ITU được thể hiện như trong Hình 1-1
Nhóm phối hợp dự án
Các nhóm đặc trách kỹ thuật
Nhóm chức năng hỗ trợ
Các cơ quan chính phủ
Các thành viên có tổ chức
Các thành viên thể hiện thị trường
Những đóng góp của ITM2000 thông qua những tiến trình hiện tại
Các thành viên đơn lẻ
Tiến trình tiêu chuẩn hóa của các tổ chức thành viên
Những khuyến nghị quốc tế
Những đóng góp mang tính chất kỹ thuật
Các tiêu chuẩn kỹ thuật
Hình 1-1 Quan hệ giữa các cơ quan tiêu chuẩn hóa theo 3GPP
3GPP được chia thành các nhóm tiêu chuẩn kỹ thuật (TSG – Technical Specification Group) chịu trách nhiệm về từng lĩnh vực nhất đinh như:
TSG-SA: Về dịch vụ và cấu trúc.
TSG-CN: về tiêu chuẩn hóa mạng lõi.
TSG-T: về thiết bị đầu cuối.
TSG-GERAN: về mạng truy nhập cho GSM và 2,5G.
TSG-RAN: về mạng truy nhập cho 3G.
Các nhóm kỹ thuật được điều hành bởi nhóm phối hợp hoạt động dự án PCG (Project Coordination Group) Cấu trúc chức năng của PCG cùng với các TSG trong 3GPP được minh họa trong Hình 1-2.
Nhóm phối hợp dự án Cấu trúc bên trong 3GPP
TSG Mạng truy nhập vô tuyến
TSG Các khía cạnh hệ thống và dịch vụ
TSG Mạng truy nhập vô tuyến GSM/
Các tiêu chuẩn kỹ thuật
Hình 1-2 Cấu trúc chức năng của PCG và TSG trong 3GPP 1.1.2 Tổ chức 3GPP2
3GPP2 được thành lập vào cuối năm 1998 với sự tham gia của 5 thành viên chính thức, bao gồm các tổ chức phát triển tiêu chuẩn như ARIB (Nhật Bản), CWTS (Trung Quốc), TIA (Bắc Mỹ), TTA (Hàn Quốc) và TTC (Nhật Bản) Tổ chức này cũng hợp tác với một số đối tác tư vấn thị trường như CDG, MWIF và Ipv6 Forum.
3GPP có một ban chỉ đạo dự án gọi là PCS (Project Steering Committee), có nhiệm vụ quản lý công tác tiêu chuẩn hóa thông qua các nhóm tiêu chuẩn kỹ thuật, được biết đến là TSG Hiện tại, 3GPP2 có 4 nhóm TSG hoạt động.
TSG-A: Nghiên cứu về các giao diện mạng truy nhập.
TSG-S: về các khía cạnh dịch vụ và hệ thống.
TSG-X: về hoạt động liên kết các hệ thống.
Các tiêu chuẩn của 3GPP2 được phát triển theo các pha sau:
Pha 0: Bao trùm toàn bộ các tiêu chuẩn đã được các SDO hoàn thiện.
Pha 1: Chủ yếu là các chỉ tiêu kỹ thuật cho phiên bản 1 để thừa kế toàn bộ phần 2G IS-95A và IS-95B Hoàn thiện vào năm 2000.
Pha 2: Bắt đầu từ giữa năm 2001 nhằm hỗ trợ khả năng IP Multimedia Phiên bản đầu tiên hoàn thiện năm 2002, các phiên bản sau trong năm 2003
Pha 3: Thêm các chức năng theo hướng mạng lõi IP.
Ngoài ra, hiện nay CDMA200 1xEV của 3GPP2 đã được ITU chính thức chấp thuận là 3G
1.1.3 Mối quan hệ giữa 3GPP, 3GPP2 và ITU
Kể từ năm 1999, 3GPP và 3GPP2 đã hợp tác để giải quyết vấn đề kết nối liên mạng và chuyển vùng toàn cầu, tập trung vào ba khía cạnh chính: truy nhập vô tuyến, thiết bị đầu cuối và mạng lõi Sự hợp tác này chủ yếu diễn ra thông qua OHG và các nhóm hỗn hợp có sự tham gia của cả hai tổ chức Hiện nay, IEIF đã trở thành một yếu tố mới, cùng với 3GPP và 3GPP2, nhằm phát triển mạng lõi chung toàn IP.
ITU chịu trách nhiệm phối hợp hoạt động của các tổ chức tiêu chuẩn hóa, với hai đơn vị chính là ITU-T SSG và ITU-R WP8F ITU-T SSG bao gồm ba nhóm làm việc, tập trung vào bảy vấn đề, giải quyết 90% công tác chuẩn hóa về mạng, đặc biệt là giao diện NNI, quản lý di động, yêu cầu giao thức và phát triển giao thức Trong khi đó, ITU-R WP8F đảm nhận 90% công tác chuẩn hóa về giao diện vô tuyến, với trọng tâm vào các nhiệm vụ cụ thể trong lĩnh vực này.
Các chỉ tiêu toàn diện của một hệ thống IMT-2000
Tiếp tục chuẩn hóa toàn cầu bằng cách kết hợp với các cơ quan tiêu chuẩn SDO và các Project (3GPP, 3GPP2)
Xác định mục tiêu sau IMT-2000: 3,5G và 4G
Tập trung vào phần mạng mặt đất (tăng tốc độ dữ liệu, mạng theo hướng IP, …)
Phối hợp với ITU R WP8D về vệ tinh, với ITU- -T và ITU D - về các vấn đề liên quan.
Vai trò của từng thành phần trong mối quan hệ giữa các tổ chức này có thể được rút gọn như sau:
3GPP và 3GPP2 đảm bảo phát triển công nghệ và chỉ tiêu giao diện vô tuyến cho toàn cầu
Các tổ chức tiêu chuẩn khu vực SDO: thích ứng các tiêu chuẩn chung cho từng khu vực –
ITU-T và ITU-R đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo khả năng tương thích và roaming toàn cầu thông qua các chỉ tiêu chính yếu Cụ thể, việc phân công và trách nhiệm được quy định rõ ràng trong ITU-R.M 1457 và ITU-T Q.REF, giúp nâng cao hiệu quả kết nối giữa các mạng viễn thông trên toàn thế giới.
Hiện nay, cả 3GPP, 3GPP2, ITU và IETF tiếp tục phối hợp chặt để giải quyết mạng lõi chung toàn IP theo các công nghệ 3,5G và 4G.
Tình hình triển khai 3G của các nước trên thế giới
Tính đến ngày 19/1/2009, theo Hiệp hội GSM - GSMA, công nghệ thông tin di động dựa trên nền GSM đã đạt 3,54 tỉ thuê bao, chiếm 89,5% thị trường di động toàn cầu Các công nghệ truy nhập vô tuyến như GSM, GPRS, EDGE, WCDMA, HSPA và LTE không chỉ đảm bảo khả năng tương thích ngược mà còn hỗ trợ sự phát triển bền vững cho các nhà cung cấp dịch vụ GPRS, bước cải tiến đầu tiên trong cung cấp dịch vụ số liệu cho mạng GSM, cho phép kết nối liên tục với tốc độ trung bình khoảng 40 Kb/s EDGE, với khả năng hỗ trợ tốc độ gấp 3 lần GPRS, đã có 413 mạng được thương mại hóa trên toàn cầu Hệ thống thông tin di động 3G (3GSM) sử dụng công nghệ WCDMA đã cải thiện đáng kể tốc độ truyền số liệu, cho phép cung cấp dịch vụ đa phương tiện thời gian thực, với 264 mạng WCDMA thương mại hóa và 286,9 triệu thuê bao 3G WCDMA tính đến thời điểm đó.
Hình 1-3 Hiện trạng triển khai 3G WCDMA
HSPA, một công nghệ trong hệ thống 3G dựa trên GSM, đã cải thiện đáng kể tốc độ truyền dẫn nhờ vào sự nâng cấp trong phần truy cập vô tuyến của WCDMA HSPA bao gồm hai công nghệ chính là HSDPA và HSUPA, trong đó HSDPA tăng tốc độ tải xuống gấp 5-10 lần so với WCDMA, cho phép cung cấp dịch vụ Internet tốc độ cao và hỗ trợ video chất lượng cao Tính đến cuối năm 2008, 93,5% nhà khai thác mạng WCDMA trên toàn cầu đã thương mại hóa HSPA, với khoảng 278 nhà khai thác ở 118 quốc gia có hợp đồng liên quan đến HSDPA Hiện tại, có 247 mạng HSDPA đã được triển khai tại 110 quốc gia, trong đó 69% nhà khai thác hỗ trợ tốc độ tải xuống 3,6 Mb/s và 34% triển khai mạng với tốc độ 7,2 Mb/s.
Vào đầu năm 2007, các thiết bị mạng HSUPA đã xuất hiện, nâng cao tốc độ truy nhập đường lên của WCDMA Đến cuối năm 2008, 79 nhà khai thác đã ký hợp đồng liên quan đến công nghệ HSUPA, với 66 hệ thống được triển khai ở 47 quốc gia Tiếp theo, HSPA Evolved (HSPA+) đã ra đời, yêu cầu tốc độ truy nhập đường xuống lên tới 42 Mb/s và đường lên 11 Mb/s, với ít nhất 13 nhà khai thác có hợp đồng liên quan đến công nghệ này.
Công nghệ LTE hiện nay là một phần quan trọng trong mạng di động toàn IP thế hệ mới, đánh dấu bước phát triển tiếp theo của HSPA Quá trình chuẩn hóa LTE đang được thực hiện bởi tổ chức 3GPP, với các yêu cầu công nghệ và cấu trúc hệ thống đã được thống nhất vào cuối năm 2007 Dự kiến, các công việc chuẩn hóa còn lại sẽ hoàn thành vào cuối năm 2008 Với sự hỗ trợ mạnh mẽ từ nhiều nhà sản xuất và khai thác lớn trên toàn cầu, GSMA dự đoán rằng công nghệ này sẽ được thương mại hóa vào khoảng năm 2010.
Sơ lược cấu trúc hệ thống GSM/GPRS hiện tại
Hiện nay, các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động tại Việt Nam đã tối ưu hóa hạ tầng mạng GSM để cung cấp đa dạng dịch vụ, bao gồm thoại truyền thống, dịch vụ giá trị gia tăng và dịch vụ trên nền chuyển mạch gói (GPRS) Cấu trúc tổng thể của mạng được thể hiện rõ trong Hình 1-5.
Hình 1-5 Cấu trúc mạng GSM/GPRS
Hệ thống GSM truyền thống (khi chưa nâng cấp cung cấp dịch vụ GPRS) có thể được được chia thành 4 phân hệ chính gồm:
Đầu cuối di động (MS).
Phân hệ trạm gốc (BSS)
Phân hệ mạng (NSS) là phân hệ điều khiển chuyển mạch
Phân hệ quản lý mạng (NMS) điều khiển vận hành khai thác và bảo dưỡng mạng Đặc điểm của các thành phần trong mạng:
MS là tổ hợp của thiết bị đầu cuối ME và modul nhận dạng dịch vụ của thuê bao SIM
Bộ điều khiển trạm gốc (BSC) là thành phần quan trọng trong BSS, chịu trách nhiệm điều khiển mạng vô tuyến và duy trì kết nối với thiết bị di động (MS) cũng như với mạng chuyển mạch (NSS) Trạm thu phát gốc (BTS) đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì giao diện Um, kết nối giữa MS và BTS Ngoài ra, mã hóa và đồng bộ tốc độ (TRAU) cũng là một phần của BSS, đảm bảo tốc độ mã hóa được duy trì hiệu quả.
Trung tâm chuyển mạch MSC là bộ phận quan trọng của NSS, chịu trách nhiệm điều khiển tất cả các cuộc gọi MSC được chia thành hai phần: MSC/VRL, có nhiệm vụ duy trì kết nối và quản lý di động, và GMSC, chuyên quản lý thông tin và kết nối với các mạng khác.
Bộ đăng ký vị trí thường trú (HLR) là hệ thống lưu trữ thông tin cố định về các thuê bao di động Chức năng chính của HLR là quản lý và cung cấp dữ liệu liên quan đến các thuê bao, đảm bảo thông tin luôn được cập nhật và chính xác.
Bộ đăng ký vị trí tạm trú (VLR) chức năng chính là lưu ữ dữ liệu thuê bao, cung cấp dịch tr vụ và quản lý di động.
Trung tâm nhận thực AuC và hệ thống nhận dạng thiết bị EIR là những thành phần quan trọng trong NSS, đảm bảo bảo mật thông tin AuC chịu trách nhiệm bảo vệ thông tin và xác thực thuê bao, làm việc cùng với VLR Trong khi đó, EIR quản lý nhận dạng thiết bị di động (phần cứng) và liên kết thông tin bảo mật với VLR.
Hệ thống cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng (VAS) cơ bản bao gồm hai thiết bị chính: trung tâm dịch vụ tin ngắn (SMSC) và hệ thống thư thoại (VMS) Về mặt kỹ thuật, VAS đảm bảo cung cấp nhiều loại dịch vụ thông qua các giao diện tiêu chuẩn với mạng GSM, có thể kết nối với hoặc không kết nối với các mạng khác.
Một số nhà khai thác đã thử nghiệm kỹ thuật EDGE (Enhanced Data Rates for Global/GSM Evolution) nhằm cải thiện tốc độ bit thông tin Kỹ thuật này sử dụng điều chế 8 PSK, cho phép truyền tải 3 bit thông tin trong một ký tự, kết hợp với mã hóa kênh phức tạp Nhờ đó, tốc độ dữ liệu có thể đạt 48 kbit/s, cao hơn nhiều so với 9,6 kbit/s của kênh GSM truyền thống Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ này yêu cầu nâng cấp các thiết bị mạng lõi.
Công nghệ EDGE có cả ưu điểm và nhược điểm trong việc triển khai mạng, với khả năng đạt tốc độ truyền dữ liệu gần tương đương với UMTS ở khu vực đô thị Tuy nhiên, tốc độ này khó đạt cho tất cả các thuê bao trong toàn bộ vùng phủ sóng, yêu cầu tăng số lượng cell đáng kể Do đó, EDGE trở thành giải pháp công nghệ tốn kém cho một số trường hợp Tương lai của EDGE cần được kiểm chứng khi phải cạnh tranh với các giải pháp 3G thực sự.
Hình 1-6: Tác động của EDGE lên hệ thống
Tiến trình nâng cấp hệ thống 2G lên 3G
1.4.1 Tiến trình nâng cấp chung từ 2G lên 3G
Khi nâng cấp, triển khai hệ thống 3G trên nền 2G cần quan tâm đế các khía cạnh phát triển như trong Hình 1-7
Sự tiến triển về mặt kỹ thuật
Sự tiến triển về mạng
Sự tiến triển về dịch vụ
Hình 1-7 Các khía cạnh phát triển
Sự tiến triển về kỹ thuật là yếu tố then chốt trong việc triển khai các phần tử mạng và công nghệ liên quan, phản ánh xu hướng phát triển công nghệ tổng thể Các phần tử mạng đóng vai trò cốt lõi trong cấu trúc mạng, vì vậy sự tiến triển kỹ thuật thường đi đôi với sự phát triển của mạng Trong giai đoạn đầu, tính mở của các giao diện trong chỉ tiêu kỹ thuật hệ thống cho phép mạng 3G kết hợp nhiều thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau Mặc dù sự tiến triển kỹ thuật có thể xử lý vấn đề này, nhưng sự khác biệt về tốc độ và cách triển khai giữa các thiết bị từ các hãng khác nhau, cùng với yêu cầu thích ứng với thay đổi trong chỉ tiêu kỹ thuật 3G, có thể dẫn đến kết quả không như mong đợi nếu không được xem xét kỹ lưỡng.
Sự tiến triển dịch vụ trong lĩnh vực thông tin di động phụ thuộc vào nhu cầu thực tế hoặc tưởng tượng của người sử dụng Đôi khi, các nhà khai thác mạng và nhà sản xuất thiết bị cung cấp dịch vụ vượt qua kỳ vọng của khách hàng Nếu nhu cầu và dịch vụ không tương đồng, việc kinh doanh trong ngành này sẽ gặp nhiều khó khăn.
Trong luận văn này, tôi sẽ tập trung vào việc trình bày sự triển khai và nâng cấp kỹ thuật, đặc biệt là liên quan đến cấu trúc mạng lõi và mạng truy cập.
1.4.2 Cấu trúc mạng 3G theo các phiên bản chuẩn hóa của tổ chức 3GPP
Tổ chức 3GPP đã phát triển 8 phiên bản chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động, nhằm nâng cao chất lượng và cải tiến kỹ thuật Mỗi phiên bản (Release) đều có những đặc điểm riêng biệt, phản ánh sự tiến bộ trong công nghệ di động.
1.4.2.1 Cấu trúc mạng 3G theo 3GPP Release 99
Ta có cấu trúc mạng 3G trong Release 99 như trong Hình 1-8
Hình 1-8: Cấu trúc mạng 3G theo 3GPP Release 99
Công nghệ 3G giới thiệu phương pháp truy cập vô tuyến mới WCDMA, cho phép các mạng 3G toàn cầu chấp nhận thuê bao từ bất kỳ mạng 3G nào WCDMA đã được nghiên cứu kỹ lưỡng và chứng minh hiệu quả sử dụng phổ tần tốt hơn trong các điều kiện xác định, đồng thời phù hợp hơn cho việc truyền dữ liệu gói so với các công nghệ TDMA Tuy nhiên, WCDMA và các thiết bị truy cập vô tuyến của nó không tương thích với mạng GSM, do đó cần bổ sung các thành phần mới như RNC (Radio Network Controller) và BS (Base Station) khi tích hợp WCDMA vào mạng hiện có.
Các nút mạng lõi cần được chuyển đổi kỹ thuật để xử lý cả hai loại thuê bao 2G và 3G, yêu cầu thay đổi trong MSC/VLR và HLR/AC/EIR Cơ chế bảo mật trong thiết lập cuộc gọi khác nhau giữa mạng 2G và 3G, do đó các phần tử chuyên mạch kênh cần được nâng cấp Các phần tử chuyển mạch gói sẽ được nâng cấp từ GPRS, giữ nguyên tên nhưng chức năng có sự khác biệt Chức năng chính của SGSN trong mạng 2G là quản lý di động cho các kết nối gói, trong khi ở mạng 3G, chức năng này được phân chia giữa RNC và SGSN, nghĩa là RNC phải quản lý quá trình chuyển cell của thuê bao.
Trong mạng truy nhập vô tuyến WCDMA, các kết nối truyền dẫn được thực hiện thông qua ATM (3GPP R99) Dự án tiền chuẩn hóa FRAMES đã có nhiều cuộc thảo luận về việc sử dụng ATM cho mạng 3G và cuối cùng đã quyết định áp dụng công nghệ này dựa trên hai lý do chính.
Một phương án thay thế là sử dụng IP, nhưng IPv4 gặp phải nhiều nhược điểm nghiêm trọng, đặc biệt là về giới hạn không gian địa chỉ và khả năng không đáp ứng QoS Ngược lại, ATM và các lớp tốc độ bit tương ứng của nó lại đáp ứng tốt các yêu cầu về QoS Một giải pháp khả thi là kết hợp ATM và IP cho các lưu lượng gói, trong đó giao thức IP sẽ được sử dụng ở lớp trên cùng.
Giải pháp kết hợp ATM và IP mang lại lợi ích từ cả hai giao thức, với IP đảm bảo kết nối và ATM đảm bảo chất lượng kết nối cũng như định tuyến Do hạn chế của IPv4, trong mạng 3G, một số phần tử mạng sử dụng địa chỉ IPv4 cố định, trong khi các lưu lượng thuê bao khác sử dụng địa chỉ IPv6 phân bổ động Để đảm bảo tính tương thích giữa mạng 3G và các mạng khác, cần có thiết bị chuyển đổi giữa địa chỉ IPv4 và IPv6 trong mạng lõi IP 3G, vì một số mạng khác có thể không hỗ trợ IPv6.
Khái niệm IN, phát triển từ mạng PSTN/ISDN, gặp nhược điểm khi áp dụng cho mạng di động, đặc biệt là không thể truyền thông tin dịch vụ giữa các mạng Các dịch vụ IN chỉ hoạt động hiệu quả trong mạng thường trú của thuê bao Tuy nhiên, vấn đề này có thể được khắc phục bằng công nghệ IN nâng cấp, gọi là CAMEL (Customised Application for Mobile Network Enhanced Logic), cho phép truyền thông tin dịch vụ giữa các mạng Vai trò của CAMEL sẽ ngày càng quan trọng với sự triển khai mạng 3G, khi hầu hết các hoạt động trên mạng này đều liên quan đến công nghệ CAMEL.
Mạng 3G, triển khai theo tiêu chuẩn 3GPP R99, cung cấp các dịch vụ tương tự như mạng 2,5G, với hầu hết các dịch vụ được chuyển đổi sang dạng gói khi có yêu cầu WAP là một ứng cử viên tiêu biểu trong số này, vì thông tin truyền tải qua WAP được thực hiện theo cơ chế chuyển mạch gói Các dịch vụ chuyển mạch gói được phân chia thành nhiều nhánh, mỗi nhánh bao gồm nhiều loại dịch vụ khác nhau, dựa trên cơ chế định vị vị trí thuê bao có sẵn trong mạng 3G.
Bước phát triển tiếp theo của 3GPP R99 tập trung vào việc tách biệt phần kết nối cuộc gọi, điều khiển và dịch vụ, đồng thời yêu cầu chuyển đổi mạng hoàn toàn dựa trên IP Mục tiêu là nâng cao khả năng cung cấp dịch vụ đa phương tiện của mạng 3G, bao gồm việc kết hợp đồng thời thoại và hình ảnh.
Phương án này có một số ưu nhược điểm như sau:
+ Tận dụng tối đa hạ tầng GSM/GPRS hiện có:
- Có thể triển khai nhanh chóng
- Chỉ tiêu của các phần tử mạng rất ổn định
+ Cung cấp cả dịch vụ 2G và 3G, dịch vụ chuyển mạch kênh và gói
+ Bảo đảm an toàn đầu tư
- Thiết bị nâng cấp dần dần tới mạng lõi 3G
+ Phức tạp do có cả hai thành phần CS và PS
+ Phần CS phức tạp do phải phục vụ cả 2G và 3G, khó mở rộng
+ Việc quản lý hệ thống sẽ phức tạp
1.4.2.2 Cấu trúc mạng 3G theo 3GPP Release 4
Cấu trúc mạng lõi 3G theo Release 4 như trong Hình 1-9
Hình 1-9 Cấu trúc mạng 3G trong 3GPP Release 4
Theo 3GPP Release 4, việc triển khai mới đã tách biệt phần kết nối cuộc gọi, mặt phẳng điều khiển và phần dịch vụ trong mạng lõi chuyển mạch kênh.
Trong mạng lõi, lưu lượng dữ liệu thuê bao đi qua MGW để đảm bảo kết nối và thực hiện các chức năng chuyển mạch khi cần thiết Quá trình này được quản lý bởi một MSC Server, được nâng cấp từ MSC/VLR, cho phép điều khiển nhiều MGW Điều này giúp mạng lõi chuyển mạch kênh dễ dàng mở rộng Khi nhà khai thác muốn tăng dung lượng điều khiển, họ có thể thiết lập thêm một MSC Server, trong khi để tăng dung lượng chuyển mạch, họ chỉ cần thêm các MGW.
Kết Luận
Ngành công nghiệp truyền thông đang phát triển mạnh mẽ với sự sản xuất thiết bị mạng lõi và mạng truy nhập 3G từ các nhà cung cấp Những thiết bị này đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về tốc độ truy cập và ứng dụng di động Hầu hết các nhà khai thác mạng di động đã triển khai hiệu quả hệ thống 3G, góp phần nâng cao trải nghiệm người dùng.
Tính đến giữa năm 200, dân số Việt Nam đạt khoảng 86 triệu người, trong đó số lượng thuê bao di động vượt 70 triệu Điều này cho thấy nhu cầu sử dụng thông tin di động ngày càng tăng Các nhà khai thác di động tại Việt Nam đang cạnh tranh gay gắt để chiếm lĩnh thị phần và tăng trưởng doanh thu Với tỷ lệ người dùng điện thoại di động cao, cuộc cạnh tranh không chỉ dựa vào số lượng thuê bao mà còn yêu cầu đa dạng hóa dịch vụ, cải thiện tốc độ và chất lượng Để đáp ứng nhu cầu này, việc áp dụng công nghệ tiên tiến và triển khai hệ thống 3G là điều cần thiết Mỗi nhà khai thác sẽ có chiến lược triển khai 3G khác nhau tùy thuộc vào tình hình mạng lưới hiện tại.
Quy hoạch và tối ưu mạng lõi chuyển mạch kênh
Thủ tục thiết kế mạng
Quá trình thiết kế cấu trúc mạng lõi chuyển mạch kênh (CS) như trong Hình 2-1 Bao gồm các bước chính như:
Đánh giá mạng là quá trình phân tích các ưu nhược điểm của hệ thống, từ đó đưa ra nguyên tắc chỉ đạo cho việc định cỡ mạng dựa trên phân bố người dùng, lưu lượng và quá trình âm nhập dịch vụ Những nguyên lý này sẽ được áp dụng trong các bước quy hoạch tiếp theo để đảm bảo hiệu quả và tính khả thi của mạng.
Định cỡ mạng là quá trình quan trọng trong việc dự báo số lượng thuê bao và các loại hình dịch vụ mà nhà khai thác cung cấp Mô hình mạng cần phải chính xác về mặt kỹ thuật và tối ưu hóa chi phí đầu tư Kết quả từ việc định cỡ mạng không chỉ ảnh hưởng đến quy hoạch chính của mạng mà còn xác định cấu trúc mạng và số lượng thành phần mạng trong các giai đoạn triển khai.
Quy hoạch mạng chi tiết cung cấp các văn bản cần thiết cho việc triển khai mạng, dựa trên kế hoạch chính đã được chuẩn bị trước đó.
Sau khi hoàn tất quy hoạch chi tiết cho mạng, cần tiến hành chuẩn bị và kiểm tra các thành phần mạng đã được định nghĩa trong giai đoạn định cỡ, nhằm đảm bảo sẵn sàng cho việc triển khai mạng.
- Nghiên cứu tính khả thi Đánh giá mạng
- Cấu trúc mạng hiện tại
- Dung lượng các thành phần mạng.
- Dự báo thuê bao và dịch vụ ,
Nguyên lý định cỡ mạng
Kế hoạch triển khai Định cỡ mạng
- Thuê bao và dịch vụ
- Dịch vụ và quá trình triển khai
- Kế hoạch hoạch trunking và interconnect chi tiết
- Kế hoạch hoạch báo hiệu và Roaming chi tiết
- Kế hoạch Naming và numbering đánh số ( )
Quá trình đánh giá mạng là bước quan trọng trong thiết kế mạng, nhằm nghiên cứu cấu trúc mạng hiện tại và đưa ra báo cáo về tính khả thi của các thành phần mạng liên quan Trong giai đoạn này, cần xác định sự phát triển của mạng và đưa ra yêu cầu đa kết nối cho các site mới, đảm bảo tính linh hoạt trong triển khai Đánh giá có thể áp dụng cho mạng sắp triển khai hoặc mở rộng từ mạng hiện có, cũng như các mạng đã lên kế hoạch hoặc chuẩn bị vốn đầu tư.
Một vài khía cạnh liên quan đến mạng cần được xem xét để đảm bảo việc quy hoạch và thiết kế mạng phù hợp, gồm:
Dự báo số lượng thuê bao
Quá trình thâm nhập dịch vụ
Sự điều chỉnh vùng miền
Nhiệm vụ của quá trình đánh giá mạng:
Cần tập hợp các thông tin về mạng bao gồm:
Công nghệ và yêu cầu giải pháp.
Các thành phần mạng, số lượng, dụng lượng và vị trí site.
Độ khả dụng của site/ dung lượng dự trữ
Các yêu cầu truyền dẫn và các giao diện
Mạng truyền dẫn hiện tại đang sử dụng
Các dịch vụ yêu cầu và kế hoạch triển khai sản phẩm mới
Dự báo về số thuê bao
Thông tin về địa lí
Kế hoạch tính cước và sử dụng dữ liệu
Để đánh giá dự án một cách hiệu quả, cần ước lượng kỹ lưỡng các yêu cầu cụ thể của từng dự án Những yêu cầu này có thể khác nhau giữa các dự án và không nhất thiết phải bao gồm tất cả thông tin, mà có thể chỉ cần một số thông tin nhất định.
Một yếu tố quan trọng trong định cỡ mạng là dự đoán số lượng thuê bao và sự tăng trưởng của chúng trong các giai đoạn triển khai tiếp theo Thông tin này thường được cung cấp bởi bộ phận kinh doanh của nhà khai thác Trong trường hợp thiếu dữ liệu về dự báo số thuê bao, có thể sử dụng dự báo về sự thâm nhập thị trường của dịch vụ để hỗ trợ.
Sự thâm nhập thị trường dịch vụ có thể được xác định thông qua điều tra dân số tại các khu trung tâm đông dân, giúp xác định số lượng thuê bao cho từng pha triển khai mạng và loại dịch vụ Sự phân bố địa lý của thuê bao tương ứng với sự phân bố dân cư, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển vùng tại các khu vực đông dân nhằm giảm chi phí truyền dẫn Số lượng thuê bao vào cuối mỗi pha triển khai có thể được trình bày dưới dạng bảng, hỗ trợ kỹ sư thiết kế mạng trong việc xác định số lượng thành phần mạng cần thiết, như được minh họa trong Bảng 2-1.
Bảng 2-1 Dự báo số thuê bao
Để ước lượng chính xác lưu lượng mạng cần thiết, cần phân tích tỷ lệ các loại người dùng khác nhau như thuê bao thương mại, thuê bao trả trước và trả sau Mỗi nhóm khách hàng có mức lưu lượng sử dụng khác nhau, cho phép xem xét độc lập từng nhóm trước khi tổng hợp toàn bộ lưu lượng mạng Công cụ quy hoạch cần phải đáp ứng yêu cầu này; nếu không, nó sẽ chỉ dựa trên lưu lượng trung bình của một thuê bao và giả định rằng đó là một nhóm đơn Đối với dự án mở rộng mạng, có thể lấy số thuê bao đang hoạt động từ MSC/VLR bằng cách đo số thuê bao trong database của VLR trong giờ bận.
Triển khai dịch vụ mạng.
Mạng thông minh (IN) hỗ trợ nhiều dịch vụ khác nhau, và việc sử dụng các dịch vụ này cần được minh chứng cụ thể bằng văn bản Cần xem xét các dự báo và sự phát triển liên quan đến các loại dịch vụ khác nhau để hiểu rõ hơn về tiềm năng và xu hướng trong tương lai.
Sự thâm nhập dịch vụ cung cấp thông tin quan trọng về số lượng thuê bao trong mạng sử dụng dịch vụ, được cung cấp bởi bộ phận marketing Thông tin này có thể được sử dụng để xác định kích thước lưu lượng mà dịch vụ tạo ra.
Quy hoạch đánh số và tên mạng
Quy ước về đánh số và tên mạng là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá mạng viễn thông Đối với mạng hiện có, cần nghiên cứu nguyên lý đánh số và tên đang áp dụng, bao gồm mã điểm báo hiệu, số kỹ thuật như địa chỉ global, số roaming, và số handover, cùng với phân phối số thuê bao và số IMSI cho từng HLR Thông tin này là cần thiết để chuẩn bị văn bản thiết kế chi tiết và dữ liệu nguồn cho các thành phần mạng Việc đánh số phải được thực hiện một cách tỉ mỉ, bởi vì bất kỳ thay đổi nào đối với số hoặc vùng số đã được chỉ định có thể gây ra sự cố không lường trước Nguyên lý đánh số và tên cần đảm bảo yêu cầu định địa chỉ và khả năng mở rộng cho các thành phần mạng trong tương lai.
Mô hình lưu lượng của một thành phần chuyển mạch
Mô hình lưu lượng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định dữ liệu chính liên quan đến lưu lượng mạng (Hình 2-2) Các nhà khai thác có khả năng cung cấp dữ liệu lưu lượng cập nhật cho mạng hiện tại Đầu vào chính của mô hình lưu lượng bao gồm:
Sự phát triển thuê bao theo các pha: Pha 1, pha 2, pha 3, …
Sự phân bố thuê bao theo khu vực.
Tỷ lệ thuê bao 2G và 3G
Lưu lượng/ VLR gắn với thuê bao (2G, 3G).
Thời gian trung bình giữ cuộc gọi ( voice và video)
Tỷ lệ các cuộc gọi dữ liệu miền CS đối với tổng số cuộc gọi.
Chia sẻ phần trăm lưu lượng
Giả sử MOC và MTC tổng cộng đạt 100%, cho thấy rằng cả hai giá trị đều quan trọng Tỷ lệ lưu lượng số thuê bao của mạng và lưu lượng trả lời cuộc gọi đến cũng đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo hiệu suất mạng.
Quy hoạch mạng chi tiết
Quy hoạch mạng chi tiết là giai đoạn quan trọng trong việc tạo ra các văn bản cần thiết để chuẩn bị dữ liệu nguồn cho việc thực hiện thành phần mạng đã được thiết kế Các văn bản này được xây dựng dựa trên quy hoạch tổng thể đã được hoàn thiện ở giai đoạn trước, cùng với các yêu cầu đầu vào từ nhà khai thác Sau khi hoàn thành văn bản quy hoạch chi tiết mạng, các nhiệm vụ quan trọng tiếp theo bao gồm việc tạo ra dữ liệu nguồn cần thiết cho quy hoạch chi tiết mạng.
Kiểu và số phân bố ET
Điểm đa kế nối (POI)
Số PCM đối với mỗi POI.
Mã điểm báo hiệu đối với mỗi thành phần mạng và STP được phép sử dụng
Bộ kết nối và kết nối báo hiệu: tên và số hiệu
Bộ định tuyến và định tuyến báo hiệu: tên và số hiệu.
Quy hoạch đánh số và tên các thành phần mạng
Nguyên lý quy hoạch đánh số và tên: Nhóm mạch, đích, đích phụ rường hợp tính cước, t , định tuyến
Cây phân tích và việc sử dụng chúng.
Định tuyến cuộc gọi dịch vụ và khẩn cấp: vùng định tuyến, số khẩn cấp và dịch vụ.
Quy hoạch đánh số chi tiết đối với kỹ thuật, phạm vi số thuê bao.
Một số văn bản quan trọng đưa ra sau pha quy hoạch mạng chi tiết như:
Quy hoạch đánh số và tên
Quy hoạch đường trục và mô hình kết nối mạng
Quy hoạch đa kết nối mạng
Quy hoạch chuyển vùng (roaming).
Quy hoạch đồng bộ mạng
Quy ước đánh số và tên:
Quy ước đánh số và tên là yếu tố quan trọng trong việc lập kế hoạch cho mẫu dữ liệu nguồn Cần thiết lập một nguyên tắc chỉ đạo rõ ràng và tuân thủ nghiêm ngặt để tránh những thay đổi về nhận diện và nhãn trong các giai đoạn tiếp theo, điều này có thể dẫn đến lỗi và nhầm lẫn dữ liệu trong mạng.
Tên của các nhóm mạch tới MGW:
Nhận dạng đồng nhất đối với một nhóm mạch (CGR) đối với MGW cụ thể:
NN: Nhận dạng vị trí MGW.
XX: Nhận dạng MGW X bằng số hiệu.
Y: Nhận dạng nhóm mạch liên tiếp nhau giống như MGW.
Số hiệu nhóm mạng cần đồng nhất trong thành phần mạng Các số CGR có thể được xác định đối với giao điện nào đó, ví dụ:
300-699: MGW CGR 700-899: Nhóm mạch BICC.
900-999: đa kết nối tới POI.
Tên bộ kết nối báo hiệu, có thể kết nối tới điểm báo hiệu đích nơi đường kết nối được thiết lập
Đích bổ phụ là một yếu tố quan trọng trong việc định tuyến cuộc gọi trong mạng, với tên của nó phù hợp với tên nhóm mạch được sử dụng Việc này không chỉ giúp dễ dàng trong việc khắc phục sự cố mà còn nâng cao hiệu quả vận hành của mạng.
Tên của đích là yếu tố quan trọng để xác định định tuyến, mạng và các điểm quan tâm (POI) cho các cuộc gọi đa kết nối Việc xác định đích đến diễn ra thông qua phân tích số nhị phân hoặc trong trường hợp phân tích không đầy đủ, thông qua chuyển mạch kế tiếp, nơi cuộc gọi có thể được phân tích tiếp.
Văn bản thiết kế chi tiết phải bao gồm sơ đồ khối thể hiện cấu trúc và kết nối mạng một cách cụ thể, rõ ràng Cần chỉ ra mối quan hệ giữa các nút chuyển mạch, giao diện sử dụng cùng với các tham số chính của chúng Sơ đồ khối mạng chi tiết cần cung cấp các thông tin cần thiết để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong thiết kế mạng.
Quy hoạch đường trục: Các kết nối đa chuyển mạch (nội bộ mạng)
Đa kết nối mạng: Điểm đa kế nối với mạng ngoài
Quy hoạch mạng báo hiệu
Quy hoạch kết nối nền tảng dịch vụ mạng.
Quy hoạch định tuyến là cần thiết cho tất cả các thành phần mạng mới và cần được cập nhật cho các thành phần mạng hiện có.
Hình 2-4 Ví dụ mạng đối với định tuyến
Bảng 2-4 minh họa cách tạo bảng định tuyến, trong đó kết nối trực tiếp được sử dụng làm định tuyến mặc định, trong khi kết nối qua MSC khác được áp dụng như định tuyến lựa chọn Điều này cho phép lưu lượng được chia tải hiệu quả giữa các điểm chuyển giao trong một cặp liên kết.
Bảng 2-4 ví dụ Bảng quy hoạch định tuyến
Nguồn Đích Lựa chọn 0 Lựa chọn 1
Ghi chú: Direct là kết nối trực tiếp
Quy hoạch báo hiệu chi tiết
Kế hoạch báo hiệu chi tiết cung cấp thông tin quan trọng về các điểm báo hiệu, mã điểm, đường kết nối, bộ kết nối, đường định tuyến và bộ định tuyến trong mạng tổng thể Những thông tin này là cơ sở cho việc định nghĩa báo hiệu trong các thành phần mạng Hình 2-5 minh họa ví dụ về quy hoạch báo hiệu chi tiết, trong khi các định nghĩa về báo hiệu được trình bày trong Bảng 2-5 và định nghĩa bộ kết nối báo hiệu được thể hiện trong Bảng 2-6.
Hình 2-5 Quy hoạch báo hiệu chi tiết
Bảng 2-5 Ví dụ về định nghĩa báo hiệu đối với MSC (NA, Quốc gia)
Tên điểm báo hiệu Mạng báo hiệu Mã điểm báo hiệu (SPC) Tiêu đề toàn cầu CC + NDC + SN
Bảng 2-6 Ví dụ bảng định nghĩa bộ kết nối báo hiệu
Tên điểm báo hiệu Mạng báo hiệu Mã điểm nguồn gửi (OPC) Tên điểm đích Mã điểm đích
(DPC) Số đường kết nối Tốc độ đường kết nối báo hiệu
Quy hoạch đánh số chi tiết.
Quy hoạch đánh số chi tiết từ nhà khai thác bao gồm phạm vi số hiệu MSISDN theo mẫu E.164 và số IMSI theo mẫu E.212 Nhà khai thác có thể phân chia phạm vi số cho các mục đích khác nhau trong mạng, chẳng hạn như số kỹ thuật và số MSISDN của thuê bao.
Mẫu số E.164 như sau: CC + NDC + SN
Trong đó: CC = mã quốc gia.
NDC = mã đích quốc gia.
Mẫu E.212 như sau: MCC + MNC + MSIN
MCC = Mã di động quốc gia.
MNC = Mã mạng di động.
MSIN = Số quốc tế thuê bao di động.
Số kỹ thuật bao gồm tiêu đề quốc tế của thành phần mạng, số MSRN và số HO Số thuê bao thể hiện phạm vi số của thuê bao đo thử, nhà khai thác sử dụng và số thương mại.
Bảng 2-7 thể hiện chỉ định số đối với mạng.
Bảng 2-7 Quy hoạch đánh số đối với mạng
254 733 0000&&9 Phạm vi số tiêu đề toàn cầu
Mạng lõi chuyển mạch kênh theo 3GPP R4
Hình 2-6 Cấu trúc mạng MSC server
Cấu trúc mạng thực hiện giải pháp soft switch theo tiêu chuẩn 3GPP R4 được chia thành hai lớp riêng biệt: lớp người dùng (user plan) và lớp điều khiển (control plan) Lớp người dùng đảm nhiệm việc chuyển mạch lưu lượng thông qua phần tử Media Gateway (MGW), trong khi lớp điều khiển quản lý cuộc gọi và di động thông qua phần tử MSS/GCS Ngoài ra, MSS/GCS còn kết nối các kênh đa phương tiện trong MGW.
Theo tiêu chuẩn 3GPP R4, BICC-CS2 được khuyến nghị sử dụng làm giao thức báo hiệu trong giao diện Nc để thiết lập kênh Bearer cho các kết nối lớp người dùng qua truyền tải backbone ATM và IP BICC-CS2 độc lập với lớp truyền tải bản tin báo hiệu, cho phép truyền tải qua TDM (SS7), ATM (SAAL) hoặc IP (SIGTRAN) Giao thức H.248 (MEGACO) được áp dụng để MSS điều khiển các MGW trong việc định tuyến lưu lượng lớp người dùng qua các kênh bearer khác nhau trong đường backbone.
Khi mạng backbone sử dụng truyền tải IP, điều khiển cuộc gọi giữa các thành phần MSS/GCS có thể dựa trên giao thức SIP, với bản tin SIP được truyền qua UDP/IP MSS/GCS có thể sử dụng DNS để thay đổi tên miền thành địa chỉ IP, giúp điều khiển định tuyến cuộc gọi liên quan đến báo hiệu Việc sử dụng định tuyến IP cho các bản tin báo hiệu và DNS để tạo địa chỉ IP giảm bớt công việc cấu hình mạng và không giới hạn số lượng MSS/GCS trong mạng Sự cần thiết của một điểm chuyển giao báo hiệu trở nên không cần thiết khi áp dụng giao thức SIP Việc sử dụng giao thức SIP trong mạng lõi chuyển mạch kênh theo Release 4 là giải pháp được các nhà cung cấp thiết bị đề xuất, nhưng không nằm trong tiêu chuẩn của tổ chức 3GPP.
2.3.2 Định cỡ mạng lõi chuyển mạch kênh
Các tham số đầu vào đối với việc định cỡ mạng lõi chuyển mạch kênh
Quá trình quy hoạch mạng lõi chuyển mạch kênh theo cấu trúc mạng 3GPP R4 được thực hiện tương tự như quy hoạch mạng đã được mô tả trước đó Giai đoạn đánh giá mạng đóng vai trò quan trọng trong quy hoạch, và nếu không được thực hiện riêng biệt, thông tin thu thập trong quá trình định cỡ sẽ là đầu vào thiết yếu cho giai đoạn này Trước khi tiến hành định cỡ mạng, cần thỏa thuận các thông tin quan trọng với nhà khai thác.
Site hiện tại có độ khả dụng không gian sàn và thiết bị truyền dẫn lắp đặt, cùng với dung lượng khả dụng và công nghệ thiết bị đang sử dụng Số lượng và vị trí của các thiết bị cũng rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Các dịch vụ quy hoạch được cung cấp bởi mạng theo3GPP R4.
Dự báo thuê bao, sơ lược về lưu lượng, dự báo và đo định cỡ
Quy định riêng của Quốc gia, yêu cầu riêng của khách hàng.
Chức năng và dung lượng của các thành phần mạng trong các gia đoạn pháp triển Định cỡ mạng
Mục đích của việc định cỡ mạng là tìm ra thiết kế tối ưu về kỹ thuật và chi phí, xác định cấu trúc mạng, số lượng site yêu cầu và thiết bị cần thiết cho việc triển khai Thiết kế mạng được thực hiện qua nhiều pha quy hoạch, với khả năng dự đoán lưu lượng tổng cộng tại mỗi giai đoạn Tốc độ phát triển thuê bao sẽ quyết định giai đoạn tiếp theo, và vào cuối mỗi pha, quy hoạch tổng thể cần được xem xét và điều chỉnh để đảm bảo tính khả thi cho các giai đoạn tiếp theo.
HLD ( Thiết kết mức cao )
Chuẩn bị quy hoạch Tối ưu
Bản thiết kế 1 Bản thiết kế 2 Bản thiết kế 3 Điền dữ liệu Điền dữ liệu Điền dữ liệu
Hình 2-7 Các pha quy hoạch mạng
Quy hoạch mạng là một quá trình lặp đi lặp lại, trong đó cấu trúc mạng và mô hình kết nối được xác định dựa trên các tham số đầu vào và vùng phủ của từng thành phần Mỗi thành phần mạng được định cỡ theo vị trí và dung lượng thuê bao/truyền dẫn theo lộ trình Theo cấu trúc phân chia trong Release 4, mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển được tính toán riêng biệt, với lưu lượng báo hiệu toàn trình được tính toán giữa các thành phần mạng Lưu lượng này có thể được định tuyến dựa trên sự đa kết nối của các thành phần Cần kiểm tra tải trên mỗi thành phần dưới dạng dung lượng xử lý và số giao diện không mở rộng so với dung lượng cơ bản Tính toán truyền dẫn cần thiết để thực hiện cấu hình lựa chọn, và nếu dung lượng thành phần mạng hoặc giao diện được mở rộng, quá trình quy hoạch cần được lặp lại cho đến khi tìm ra giải pháp tối ưu.
2.3.3 Quy hoạch mặt phẳng người dùng
Xác định số MGW, vị trí site và vùng phủ
Tính toán ma trận lưu lượng toàn trình theo Erlang.
Xác định cấu trúc của đa kết nối MGW
Định tuyến lưu lượng theo Erlang.
Xác nhận rằng dung lượng giao diện và tải xử lý của thành phần mạng là không được mở rộng
Nếu không có thay đổi cần thiết nào, từ lưu lượng định tuyến xác định yêu cầu về băng thông trong đường kết nối backbone
Số lượng MGW, vị trí site và vùng phủ.
Vị trí MGW và vùng phủ là các hệ số quan trọng ảnh hưởng đến tổng số MGW yêu cầu đối với mạng.
Vị trí Site của MGW
Vị trí của Site MGW phụ thuộc vào một số hệ số như:
Vị trí của RNC và BSC
Lưu lượng tổng cộng từ vùng phủ của MGW (bao gồm cả lưu lượng RNC và BSC)
Sự phân bố thuê bao.
Mô tả sơ lược về cuộc gọi
Vị trí của điểm đa kết nối vứi PSTN/PLMN.
Khả năng truyền dẫn và giá
Mặc dù MGW không có cơ sở dữ liệu thuê bao, việc xem xét dung lượng xử lý lưu lượng yêu cầu là cần thiết để xác định số lượng thuê bao cần thiết Dung lượng yêu cầu phụ thuộc vào lưu lượng từ các thuê bao trong vùng phủ của MGW Vùng phủ này có thể được xem như vùng phục vụ của RNC/BSC kết nối với MGW Số lượng MGW với giao diện truy cập vô tuyến (giao diện Iu hoặc giao diện A) có thể được xác định dựa trên các yếu tố này.
Lưu lượng tổng cộng tạo ra bởi RNC/BSC trong vùng phủ của MGW dưới dạng BHCA.
Giao diện tổng cộng yêu cầu để mang lưu lượng từ các RNC/BSC
Khả năng xử lý cuộc gọi của MGW phụ thuộc vào tài nguyên cần thiết cho từng loại cuộc gọi, bao gồm UE-UE, UE MS, MS MS, UE PSTN và MS PSTN.
Số MGW chỉ định đối với đa kết nối mở rộng (tức là kết nối đến mạng PLMN và PSTN khác) được xác định bởi:
Lưu lượng tổng cộng của đa kết nối dưới dạng BHCA.
Vị trí của các điểm đa kết nối (POI) và kích thước
Số MGW được tính toán từ định tuyến của ma trận lưu lượng toàn trình (end- -to end).
Khả năng xử lý cuộc gọi của MGW phụ thuộc vào tài nguyên cần thiết cho từng loại cuộc gọi, bao gồm UE-UE, UE MS, MS MS, UE PSTN và MS PSTN Định nghĩa về vùng phủ của MGW không mềm dẻo và bị giới hạn bởi kích thước tối đa, không phải kích thước tối ưu Do đó, có hai giải pháp khả thi cho cấu hình của MGW, bao gồm cấu trúc tập trung và cấu trúc phân tán.
Cấu trúc phân tán của MGW:
Trong cấu trúc phân tán, MGW được đặt gần các RNC/BSC, đóng vai trò là nguồn lưu lượng chính trong mạng, giúp giảm chi phí truyền dẫn Lưu lượng từ RNC/BSC được kết nối trực tiếp tới MGW, hạn chế số lượng RNC/BSC kết nối với cùng một MGW và cho phép chuyển mạch trực tiếp tới site mà không cần đi qua mạng lõi Để tối ưu hóa chi phí truyền dẫn, việc giới hạn lưu lượng trong các mạng khác (POI) cần thực hiện chuyển mạch tại các MGW Do đó, nhà khai thác nên xem xét cung cấp một POI cho mạng mở rộng như PSTN/PLMN tại host MGW, với thiết kế đa kết nối cho phép lưu lượng PSTN/PLMN khu vực được đổ ra ngay lập tức tại POI.
Hình 2-8 Cấu trúc phân tán của MGW
Cấu trúc tập trung của MGW :
Cấu trúc tập trung của MGW tối ưu cho các site truy nhập có lưu lượng người dùng thấp, với các MGW được đặt tại site trung tâm Lưu lượng từ các site truy nhập được truyền qua mạng lõi qua các đường dẫn, giúp giảm số lượng MGW tại những site được chọn Tại đây, lưu lượng từ tất cả các RNC/BSC trong mạng được tập hợp và chuyển mạch đến mạng ngoài hoặc ngược lại Một số MGW còn đảm nhận việc quản lý cấu hình mạng, đa kết nối và định tuyến lưu lượng.
Hình 2-9 Cấu trúc tập trung của MGW
Quy hoạch chi tiết mạng lõi chuyển mạch kênh
Tiêu chuẩn 3GPP R4 đã phân tách rõ ràng giữa mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển Trong cấu trúc mạng R4, dữ liệu người dùng được truyền tải qua mặt phẳng người dùng, trong khi lưu lượng báo hiệu được xử lý trên mặt phẳng điều khiển Điều này cho phép mặt phẳng người dùng hoạt động độc lập với mặt phẳng điều khiển trên các giao diện như Nb, Iu CS và giao diện A, cũng như các giao diện mở rộng khác kết nối với mạng PSTN Đặc biệt, trên giao diện Iu CS và giao diện Nb, lưu lượng của mặt phẳng người dùng được truyền tải qua mạng IP/ATM.
2.4.1 Quy hoạch chi tiết Control Plane
Mặc dù mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển là hai thực thể riêng biệt, chúng vẫn được kết nối linh hoạt thông qua các tham số UDP, với mặt phẳng người dùng là đích và UDPR là tham chiếu đích của nó.
Các g iao thức và giao diện báo hiệu
Hình 2-19 Các giao thức và giao diện báo hiệu
: Các yêu cầu đối với quy hoạch chi tiết mặt phẳng điều khiển
• Xác định rõ mã điểm báo hiệu đối với MSS, MGW, HLR, RNC, BSC và PSTN POI
• Chỉ định GT đối với MSS, HLR, RNC và MGW. Để tạo ra một mặt phẳng điều khiển đối với mỗi giao diện, yêu cầu tạo ra:
• Các bộ kết hợp báo hiệu đối với SIGTRAN
• Các bộ kết nối báo hiệu băng hẹp.
• Các bộ kết nối báo hiệu băng rộng đối với giao diện Iu-CS.
Truyền tải báo hiệu qua IP (SIGTRAN)
Các bộ kết hợp và sự kết hợp SCTP
Giao thức truyền tải điều khiển luồng (SCTP) được phát triển như một giao thức lớp thấp cơ bản, nhằm phục vụ cho các lớp thích ứng báo hiệu khác nhau SCTP hoạt động trực tiếp trên.
IP, SCTP tương tự TCP nhưng có một số cải tiến Đặc điểm của SCTP gồm:
• Truyền tải dữ liệu tin cậy (giám sát liên tục)
• Được định hướng kết nối với đa luồng
• Phân phát theo sự sắp xếp trước hoặc không có sự sắp xếp trước.
• Bảo vệ chống lại sự tấn công (trong mạng IP)
SCTP sử dụng các kênh báo hiệu logic điểm-điểm giữa hai nút mà không cần chỉ định tài nguyên vật lý Sự kết hợp này được thiết lập thông qua một cặp đơn vị báo hiệu.
MSC (server) HLR (client) Đường kết hợp
Tập đường kết hợp tập / đường kết nối báo hiệu
Hình 2-20 Sự kết hợp SCTP/tập kết hợp (CCSU)
Mỗi đơn vị báo hiệu có hai giao diện với địa chỉ IP logic riêng Khi thiết lập một kết nối SCTP giữa hai đơn vị báo hiệu ngang hàng, địa chỉ IP của chúng có thể thay đổi Địa chỉ IP có thể hoạt động như địa chỉ nguồn hoặc đích, trong đó một địa chỉ là chính và một là phụ, chỉ được sử dụng khi địa chỉ chính không khả dụng Kết nối SCTP được gọi là “multihomed” khi có hơn một địa chỉ, cho phép duy trì kết nối ngay cả khi một đường truyền gặp sự cố.
Một tập kết hợp trong giao thức SCTP kết nối hai điểm báo hiệu, cho phép tốc độ bit lưu lượng báo hiệu không giới hạn Tuy nhiên, để tối ưu hóa hiệu suất, nên tách riêng tải báo hiệu trên từng đơn vị báo hiệu Hiện tại, một tập kết hợp có thể chứa tối đa 16 kết hợp SCTP.
Các Tập kết nối báo hiệu IP
Một đường kết nối báo hiệu IP đúng một bộ kết hợp Một bộ kết nối báo hiệu chứa đúng một kết nối báo hiệu IP.
Tập định tuyến báo hiệu IP
M3UA cho phép truyền tải lưu lượng báo hiệu SS7 qua giao diện IP, tương tự như các kết nối báo hiệu TDM MSS hỗ trợ việc sử dụng M3UA với cùng phần báo hiệu, và cấu hình các đường báo hiệu IP này giống như cấu hình của các đường kết nối báo hiệu dựa trên PCM.
Tập định tuyến báo hiệu
Tập đường kết nối báo hiệu 1
Tập đường kết nối báo hiệu 2
Kết hợp số 1 Địa chỉ IP: 131.228.116.112 Khối báo hiệu số 0
Kết hợp số 1 Địa chỉ IP: 131.228.116.112 Khối báo hiệu số 1
Hình 2-21 Các thành phần báo hiệu Báo hiệu SS7 băng hẹp
Các điểm báo hiệu được kết nối với nhau bằng các đường báo hiệu, trong đó mỗi đường báo hiệu có thể chứa tối thiểu một kênh báo hiệu được tạo ra trong một PCM-TSL Đặc biệt, một đường kết nối 2Mb/s PCM có thể chứa đến 32 kênh với 64 kb/s Timeslot Ngoài ra, đường kết nối báo hiệu SS7 cũng có thể được sử dụng, tuy nhiên, sẽ xuất hiện một vài timeslot, tăng tốc độ bit đối với mỗi đường kết nối.
Một tập đường kết nối báo hiệu là tập hợp các đường kết nối giữa hai điểm báo hiệu trong mạng báo hiệu, với tối đa 16 đường kết nối trong SS7 Định tuyến báo hiệu là một đường định trước giữa hai điểm báo hiệu, trong đó tập kết nối báo hiệu được xem như tài nguyên vật lý tương tự như các kênh có thể sử dụng Định tuyến là sự kết hợp logic giữa đích và tập kết nối, với mỗi định tuyến báo hiệu bao gồm một tập kết nối báo hiệu.
Tập đường kết nối báo hiệu
Hình 2-22 Tập kết nối báo hiệu
Một tập định tuyến báo hiệu có thể chứa tối đa 8 kết nối báo hiệu, mỗi kết nối được gán một quyền ưu tiên riêng Định tuyến có quyền ưu tiên cao nhất sẽ được sử dụng trước, trong khi định tuyến có quyền ưu tiên thấp hơn sẽ được kích hoạt khi định tuyến sơ cấp không khả dụng Tải định tuyến cũng có thể được chia sẻ giữa nhiều định tuyến có cùng quyền ưu tiên.
Các thành phần SS7 băng hẹp được định nghĩa và sử dụng trên giao diện TDM (tức là, giao diện A và giao diện PLMN/PSTN)
Báo hiệu SS7 băng rộng
Tầng giao thức SS7 băng rộng hoạt động trên giao diện Iu-CS giữa RNC và MGW, cho phép truyền các giao thức di động như RANAP qua mạng ATM Các đường báo hiệu dựa trên ATM sử dụng kênh VPI VCI lớp thích nghi ATM (AAL5), với yêu cầu về băng rộng cho các giao thức ứng dụng như TCAP, SCCP, MAP, INAP/CAP, RANAP Điểm khác biệt chính là chiều dài bản tin tối đa lớn hơn 4kbytes, và SCCP cần thay đổi nhỏ trong phân đoạn bản tin MTP level 3 chỉ cần thay đổi không đáng kể theo tiêu chuẩn ITU T Q.2210 MTP level 2 sẽ được thay thế bằng hai giao thức mới: SSCOP, một giao thức truyền dữ liệu nhanh cho mạng tốc độ cao, và SSCF-NNI, cung cấp sự thích nghi giữa SSCOP và MTP-3 Đường kết nối SS7 băng rộng bao gồm một kết nối ATM đơn giữa hai điểm báo hiệu trên cùng một mạng, với đường kết nối báo hiệu dựa trên kênh AAL5 tạo ra trên VPI-VCI.
• Tạo ra các điểm giới hạn ATM.
• Tạo ra một VPI VCI kênh báo hiệu.-
• Tạo ra các đường báo hiệu sử dụng một kênh báo hiệu đã được tạo ra.
• Tạo ra một tập đường báo hiệu SS7
• Tạo ra một tập định tuyến báo hiệu
• Kích hoạt cấu hình MTP.
• Tạo ra cấu hình SCCP.
• Kích hoạt cấu hình SCCP
Phần ứng dụng và người dùng báo hiệu
Khi các thành phần của lớp thấp SS7 như đường kết nối, tập kết nối, đường định tuyến và tập định tuyến được thiết lập, chúng sẽ xác định phần ứng dụng và người dùng của lớp cao SS7 Trong quá trình quy hoạch mạng báo hiệu SS7, cần xem xét nhiều yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Sử dụng các cổng báo hiệu
MSS sử dụng kết nối báo hiệu M3UA mà không cần kết nối báo hiệu non IP, do đó không yêu cầu thành phần cổng báo hiệu Trong hệ thống MSS, một số chức năng có thể được thực hiện bởi MGW, có thể lựa chọn giữa STP, SRRi hoặc thanh ghi định tuyến báo hiệu.
Cổng báo hiệu giới hạn tập kết nối đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý lưu lượng băng rộng và băng hẹp, hoạt động như một STP cho lưu lượng hướng tới thành phần mạng MSS Sự hiện diện của cổng báo hiệu trên đường kết nối giữa hai điểm báo hiệu trong hệ thống MSS được coi là một STP thông thường Do đó, cấu hình định tuyến báo hiệu tương tự như cổng báo hiệu trong STP.
Lập cấu hình SCCP trong MSS
Tối ưu mạng lõi chuyển mạch kênh
Tối ưu mạng lõi chuyển mạch kênh là yếu tố quan trọng trong vận hành mạng, giúp quy hoạch dịch vụ nhằm sử dụng hiệu quả tài nguyên mạng hiện có Đồng thời, nó cũng hỗ trợ quy hoạch thương mại để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các dự án của nhà khai thác, thúc đẩy quảng bá, thâm nhập dịch vụ và phát triển thuê bao.
2.5.1 Các tham số đánh giá chất lượng mạng (KPI)
Các tham số KPI cung cấp thông tin về tình hình tài nguyên mạng đang sử dụng, được đánh giá ban đầu trong pha kiểm tra mạng và xác định trước khi bắt đầu quá trình tối ưu Các tham số KPI được sử dụng trong dự án được định nghĩa trong pha định nghĩa dự án, bao gồm thông tin đo kiểm thành phần mạng, đo mở rộng các phép đo thiết bị hoặc các dữ liệu khác liên quan đến chất lượng dịch vụ và chất lượng mạng Chất lượng mạng được định lượng dựa trên các tham số KPI, một số giá trị đo có thể được sử dụng trực tiếp giống như KPI nhưng được xử lý sau để nhận được chỉ số chất lượng yêu cầu.
Các tham số KPI chính đối với mạng lõi chuyển mạch kênh gồm:
• Sự sử dụng nhóm mạch trung bình (CGR)
• Tổng BHCA thành công đối với 1 MSC
• Tỷ lệ thành công cuộc gọi.
• Sử dụng đường kết nối báo hiệu.
• Tải đường kết nối báo hiệu.
• Tính sẵn sàng đường kết nối báo hiệu
• Tỷ lệ điền đầy cơ sở dữ liệu VLR
• Tỷ lệ điềnđầycơ sở dữ liệu HLR.
• Tỷ lệ tải khối máy tính.
• Thời gian thiết lập cuộc gọi trung bình
• Tỷ lệ thành công chuyển giao inter-MSC.
Những tham số KPI này có thể được sử dụng để ước lượng chất lượng của mạng chuyển mạch gói và được lấy làm chuẩn
Các phép đo lưu lượng có thể thu thập từ các server đo hoặc bộ đếm quản lý chất lượng mạng, cho phép quản lý lưu lượng hiệu quả Các thiết bị này cung cấp báo cáo đo chính xác cao và trong một số trường hợp, chương trình ứng dụng đo mở rộng cung cấp xác minh độc lập về mật độ lưu lượng mạng Hệ thống giám sát cảnh báo giúp người dùng phát hiện các thiết bị có khả năng hoạt động đúng như mong đợi.
Chức năng quản lý lưu lượng của các thành phần mạng bao gồm việc thu thập thông tin về các cuộc gọi chuyển mạch, xác định lưu lượng giờ bận và tải của các khối thay đổi trong tổng đài Ngoài ra, quản lý lưu lượng còn liên quan đến việc giám sát chất lượng hệ thống, tỷ lệ cuộc gọi lỗi, tải trên khối tính toán, sự chiếm dụng mạch, cũng như số lần chiếm giữ và giải phóng đối với các mạch mới hoặc đơn vị tính toán.
Các tập dữ liệu được chọn cho cấu hình của các chuyển mạch được lấy từ các thành phần mạng, sử dụng làm đầu vào cho các tham số mạng nhằm cập nhật và điều chỉnh Đo lưu lượng và đo giờ cao điểm là các yếu tố quan trọng trong quá trình này.
Giám sát duy trì lưu lượng
Trường đang báo cáo Quan sát tải Quan sát lưu lượng
Hình 2-33 Chức năng quản lý lưu lượng của các thành phần mạng Các phép đo lưu lượng
Các phép đo lưu lượng cung cấp thông tin về mật độ, khoảng thời gian và sự phân bố lưu lượng trong tổng đài, điều này rất quan trọng cho việc phân tích mô hình luồng lưu lượng trong mạng Những thông tin này được sử dụng để hiểu rõ hơn về hành vi của lưu lượng và tối ưu hóa hiệu suất mạng.
• Định cỡ tổng đài và mạng viễn thông
• Kiểm tra các điều kiện hệ thống
Dữ liệu quan trọng nhất được đưa ra trong phép đo lưu lượng là mật độ lưu lượng của đối tượng đo.
Tính toán bằng Erlang là phương pháp quan trọng trong việc đo lường lưu lượng Đo lường Erlang phụ thuộc vào thời gian sử dụng tài nguyên và độ dài của kết quả trong khoảng thời gian tích lũy Tất cả thời gian sử dụng tài nguyên được cập nhật trong bộ đếm tương ứng khi cuộc gọi kết thúc.
Quan sát, theo dõi lưu lượng
Quan sát lưu lượng giúp báo cáo và theo dõi theo thời gian thực các cuộc gọi riêng lẻ cũng như các nỗ lực thiết lập cuộc gọi.
Dữ liệu thu được thông qua giám sát lưu lượng có ý nghĩa quan trong khi:
• Phân tích các hoạt động ngoại lệ của các cuộc gọi trong một nhóm mạch
• Tìm nguyên nhân gây ra lỗi cuộc gọi (ví dụ, trong một nhóm mạch)
• Kiểm tra các kết nối.
Các vấn đề cần quan sát gồm:
Tất cả các loại quan sát có thể hoạt động đồng thời, và khi ít nhất một điều kiện quan sát được thỏa mãn, hệ thống sẽ tạo ra báo cáo cho từng cuộc gọi riêng lẻ Tuy nhiên, nếu có nhiều hơn một điều kiện quan sát được thỏa mãn cho một cuộc gọi, chỉ một báo cáo duy nhất sẽ được tạo ra cho cuộc gọi đó.
2.5.3 Kiểm kê mạng lõi chuyển mạch kênh
Kiểm kê mạng chuyển mạch dựa trên các phép đo từ bộ đếm quản lý chất lượng trong các thành phần mạng, cung cấp thông tin quan trọng cho kỹ sư thiết kế mạng về chất lượng mạng Nhà khai thác có thể thu thập dữ liệu đo thông qua bộ đếm tại các thành phần mạng hoặc ứng dụng chuyên dụng Các bộ đếm này có thể truy cập thông qua ngôn ngữ máy, bên cạnh đó, nhà khai thác cũng cung cấp thông tin cần thiết khác như dữ liệu mạng báo hiệu, chiến lược định tuyến lưu lượng và quy hoạch đồng bộ mạng hiện tại.
Nhiệm vụ chính trong quá trình kiểm kê mạng là phân tích dữ liệu từ nhà khai thác, tập trung vào chất lượng mạng chuyển mạch thông qua các tham số KPI Các hoạt động bao gồm tìm kiếm điểm nghẽn, nhận diện giờ bận, và xây dựng mô hình mạng thực tế Bên cạnh đó, việc cập nhật và điều chỉnh các tham số mạng cũng rất quan trọng, cùng với việc so sánh dự báo thâm nhập và sử dụng mạng thực tế.
Khảo sát chất lượng mạng
Các đối tượng chính của việc khảo sát chất lượng mạng bao gồm:
• Phân tích các phép đo hoạt động trong mạng.
• Liệt kê hoặc kích hoạt các phép đo quan trọng đố với dự án.
• Phân tích các giá trị KPI.
• Ước lượng tốc độ trả lời cuộc gọi Ước lượng các tham số KPI trước khi tối ưu
Khi bắt đầu dự án, cần xác định và lập bảng kê các giá trị KPI ban đầu Việc này có thể thực hiện cho từng module riêng lẻ hoặc cho toàn bộ dự án Một số KPI quan trọng của mạng lõi chuyển mạch kênh bao gồm:
• Tỷ lệ thành công cuộc gọi
• Tốc độ trả lời cuộc gọi
• Tỷ lệ cuộc gọi rơi.
• Tốc độ Paging thành công.
• Tốc độ cập nhận vị trí thành công
• Sự sử dụng đường kết nối báo hiệu SS7
• Tỷ lệ chuyển giao thành công
• Tổng số cuộc gọi yêu cầu.
• Thời gian thiết lập cuộc gọi.
• Sự sử dụng nhóm chuyển mạch
• Nghẽn mạch Đánh giá cấu hình mạng Đối tượng chính của việc đánh giá cấu hình mạng là:
• Xem xét lại mô hình kết nối mạng thoại hiện tại
• Xem xét lại mô hình kết nối báo hiệu hiện tại.
• Phân tích quy ước đánh tên mạng.
• Xem xét lại các tham số VLR
• Xem xét lại các tham số HLR.
• Đề xuất và đề nghị nâng cấp.
2.5.4 Phân tích kết quả kiểm kê
Báo cáo từ quá trình kiểm kê mạng đóng vai trò quan trọng trong phân tích kết quả kiểm kê Quá trình này bao gồm nhiều nhiệm vụ độc lập, cho phép chia sẻ và thực hiện đồng thời các quy hoạch khác nhau, từ đó tăng tốc độ hoàn thành dự án Các nhiệm vụ này bao gồm phân tích nghẽn mạng, phân tích mạng báo hiệu, phân tích định tuyến lưu lượng, quan sát tải lưu lượng mạng, phân tích cảnh báo, lỗi và xem xét lại đồng bộ mạng Mô hình trạng thái hiện tại của mạng được thực hiện nhằm xác định các hiện tượng nghẽn cổ chai, dung lượng không sử dụng, vấn đề phân bố lưu lượng, nguyên lý bảo vệ và các phần đang hoạt động trong mạng.
Các phép đo tối ưu được xác định và lập kế hoạch trong báo cáo cho từng nhiệm vụ riêng biệt Báo cáo về các phép đo tối ưu khác, như các tham số mạng, cần được xây dựng dựa trên việc cập nhật, điều chỉnh lưu lượng hoặc reshuffling, và thực hiện các cập nhật công nghệ trong quá trình kiểm kê mạng cũng cần được chuẩn bị và thực hiện.
Xem xét lại quy hoạch mạng thoại
Cấu trúc mạng hiện tại cần được phân tích để đánh giá khả năng phục hồi khi xảy ra lỗi, điều này quan trọng cho việc xác định số lượng thành phần mạng lõi CS và các kết nối vật lý giữa chúng Việc xác định số mạch và số nhóm mạch là cần thiết trước khi tiến hành đo lường lưu lượng nhóm mạch lựa chọn Ngoài ra, các điểm đến, điểm đến phụ và các định tuyến đã xác định cũng cần được phân tích để xây dựng chiến lược định tuyến nội bộ hiệu quả.
Kết Luận
Để triển khai mạng hiệu quả với chi phí đầu tư tối thiểu và đảm bảo chất lượng dịch vụ, cần thực hiện quy hoạch mạng nghiêm túc và liên tục trong các giai đoạn phát triển Quy hoạch mạng bao gồm các bước đánh giá, định cỡ và quy hoạch chi tiết Đặc biệt, đối với mạng lõi chuyển mạch kênh, cần tách ra thành hai phần quy hoạch riêng: quy hoạch mặt phẳng người dùng và quy hoạch mặt phẳng điều khiển Sau khi triển khai, cần thực hiện các bài đo đánh giá chất lượng để tối ưu hóa và nâng cao chất lượng mạng lưới.
Quy hoạch và tối ưu mạng lõi chuyển mạch gói
Giới thiệu mạng lõi chuyển mạch gói PS
Dịch vụ chuyển mạch gói là một hệ thống thông tin cho phép dữ liệu được chia nhỏ và truyền tải qua các gói tin có kích thước cố định Điều này cho phép
Trong mạng 2,5G, GPRS được triển khai để nâng cao hiệu quả sử dụng dữ liệu Tuy nhiên, miền chuyển mạch gói như CSD và HSCSD (CSD tốc độ cao) không đáp ứng đầy đủ yêu cầu về xử lý lưu lượng dữ liệu.
Mạng GPRS được chia thành hai miền chính: miền RF và miền mạng lõi gói Miền RF bao gồm thiết bị đầu cuối, BTS và các giao diện kết nối đến BSC Trong khi đó, miền chuyển mạch gói kết nối với mạng Internet thông qua giao diện Gb, bao gồm các thành phần như SGSN, GGSN, DNS, boder gateway, cổng kết nối tính cước, firewalls và các giao diện truy cập Internet Các thành phần mạng cơ bản trong mạng lõi GPRS được thể hiện rõ trong Hình 3-1.
Hình 3-1 Các thành phần mạng lõi GPRS
Mạng gói tương tự như mạng EDGE, với người dùng EDGE có tốc độ cao hơn so với mạng lõi gói Việc định cỡ cần chú ý đến số lượng thuê bao EDGE và tốc độ dữ liệu yêu cầu của họ Quy hoạch mạng lõi PS tập trung vào thiết kế, quy hoạch, định cỡ và tối ưu hóa miền mạng lõi của GPRS cũng như các giải pháp dựa trên nền IP trong mạng di động.
Quy hoạch đa kết nối là yếu tố quan trọng trong việc định cỡ các thành phần mạng lõi chuyển mạch gói GPRS, bao gồm SGSN, GGSN, DNS và DHCP Việc tính toán thông lượng và băng thông tại các giao diện cũng cần được chú trọng Ngoài ra, áp dụng các kỹ thuật thay đổi quy hoạch sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng.
IP như VLAN, VRRP và subnetting giúp tối ưu hóa băng thông và chi phí Các công nghệ tiên tiến như ATM, SDH, PDH, SIGTRAN và MPLS (chuyển mạch nhãn đa giao thức) được triển khai một cách hiệu quả và linh hoạt.
3.1.1 Các khái niệm mạng gói di động (MPC)cơ bản
Miền chuyển mạch gói cho phép truyền dữ liệu với hiệu suất cao ở cả tốc độ cao và thấp Hệ thống mạng và hệ thống vô tuyến được tách biệt hoàn toàn, giúp tối ưu hóa việc sử dụng lại công nghệ truy cập vô tuyến khác Mạng 2G và 3G chia sẻ một mạng lõi chuyển mạch gói để truyền tải dữ liệu Chất lượng dịch vụ (QoS) được đảm bảo cho cả dịch vụ thời gian thực và không thời gian thực.
Chức năng mạng lõi chuyển mạch gói bao gồm việc thực hiện các logic giữa hai nút mạng: nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN) và nút hỗ trợ cổng kết nối GPRS (GGSN) SGSN quản lý các phiên và tính di động, lưu giữ vị trí của các thiết bị di động (MS), đồng thời thực hiện các chức năng bảo mật và điều khiển truy cập Nó tạo ra các bản ghi dữ liệu cuộc gọi (S CDR) cho mỗi phiên và gửi tới hệ thống tính cước Trong khi đó, 2G SGSN kết nối với BSC qua giao diện Gb, thì 3G SGSN kết nối với RNC qua giao diện Iu PS GGSN cung cấp khả năng kết nối đa mạng với các mạng chuyển mạch gói khác và kết nối tới SGSN thông qua mạng backbone dựa trên nền IP, đồng thời tạo ra các bản ghi cuộc gọi (G CDR) cho mỗi phiên và gửi tới hệ thống tính cước.
Cổng tính cước thu thập bản ghi dữ liệu cuộc gọi (CDR) từ SGSN và GGSN, sau đó chuyển chúng tới server lập hóa đơn Khi một MS kết nối GPRS với SGSN, SGSN sẽ là home SGSN cho thuê bao nội bộ và visitor SGSN cho thuê bao chuyển vùng Sau khi kết nối thành công, MS có thể sử dụng các dịch vụ chuyển mạch gói như nhận SMS, nhắn tin qua SGSN và nhận thông báo dữ liệu Để gửi và nhận dữ liệu, cần tạo PDP context với GGSN, có thể là home GGSN hoặc visitor GGSN tùy thuộc vào chính sách của nhà khai thác Khi PDP context được thiết lập, MS có thể truy cập mạng dữ liệu gói ngoài như Internet, giúp kết nối GPRS trở nên đơn giản mà không cần biết host của các giao thức Internet.
Mạng lõi gói GPRS sử dụng giao thức IP theo mô tả trong RFC 97 để giao tiếp với các mạng dữ liệu khác Các giao thức quan trọng trong mạng GPRS được thể hiện trong hình 3-2, cho thấy cách kết nối các thành phần trong mạng miền PS.
Hình 3-2 Các giao diện mạng GPRS Nút hỗ trợ GPRS (GSN)
Chức năng GPRS trong mạng GSM được thực hiện nhờ các nút hỗ trợ GPRS (GSN), bao gồm hai loại chính là serving GSN (SGSN) và gateway GSN (GGSN).
Giao diện kết nối giữa SGSN và mạng GSM sử dụng giao diện Gb hoặc Iu-PS, cho phép MS lần đầu kết nối với SGSN trong vùng SGSN lấy dữ liệu thuê bao từ HLR qua giao diện Gr, bao gồm thông tin về tính di động, vị trí, bảo mật và xác thực thuê bao Kết nối SGSN với GGSN được thực hiện qua giao diện Gn dựa trên giao thức IP Trong trường hợp roaming, SGSN kết nối tới GGSN của mạng PLMN khác qua giao diện Gp thông qua BG (Border Gateway) SGSN cũng giúp thiết lập PDP context giữa MS và GGSN, đồng thời có thể kết nối tới MSC/VLR qua giao diện Gs để gửi thông tin vị trí Dung lượng SGSN được đánh giá qua tổng số thuê bao có thể kết nối đồng thời, lưu lượng dữ liệu và số lượng PDP context đồng thời.
GGSN (Gateway GPRS Support Node) là thiết bị cung cấp truy nhập tới mạng dữ liệu gói (Internet/Intranet) thông qua địa chỉ PDP PDU (Packet Data Unit) từ PDN được GGSN định tuyến tới SGSN (Serving GPRS Support Node) để kết nối thuê bao Mặc dù GGSN và SGSN có thể hoạt động trên cùng một thiết bị phần cứng, chúng có chức năng tách biệt; GGSN hoạt động như một router, trong khi SGSN có thể là một platform chuyển mạch GGSN kết nối với SGSN qua giao diện Gn và với Internet qua giao diện Gi thông qua firewall Tại layer 2, các WLANs riêng biệt được thiết lập cho giao diện Gn và Gi nhằm phân biệt lưu lượng Đối với mạng dữ liệu gói, GGSN là điểm kết nối đầu tiên, và dung lượng của nó được đo bằng tổng số PDP context và thông lượng dữ liệu đồng thời.
Tên điểm truy nhập (APN)
APN (Access Point Name) là tham chiếu quan trọng cho mạng dữ liệu gói bên ngoài, giúp thiết bị di động (MS) kết nối Trong mạng backbone GPRS, APN liên quan đến GGSN (Gateway GPRS Support Node) và được sử dụng khi có nhiều GGSN kết nối tới các mạng bên ngoài khác nhau Điểm truy cập là kết nối logic mà GGSN cung cấp, cho phép thiết bị truy cập vào internet và các dịch vụ dữ liệu khác.
MS kết nối với mạng bên ngoài thông qua nhiều điểm truy cập Người dùng thường sử dụng một điểm truy cập để kết nối với mạng Intranet chung, một điểm để truy cập ISP, và một điểm khác cho WAP hoặc MMS Các điểm truy cập này được cấu hình trên GGSN, cho phép một GGSN đơn cung cấp nhiều điểm truy cập trên cùng một giao diện vật lý, ví dụ như APN my.isp.com.myoperator.com.gprs.
Tunnel End Point Identifier (TEID)
Định địa chỉ IP
Địa chỉ IP 32 bit được chia thành hai phần chính: địa chỉ mạng và địa chỉ host Trong một mạng, nhiều thiết bị có thể chia sẻ cùng một tiền tố địa chỉ mạng, nhưng mỗi địa chỉ host phải là duy nhất Có ba kiểu mạng chính, bao gồm Class A.
Class B và Class C dựa trên số bit phụ thuộc mạng hoặc phần địa chỉ host.
Mạng Class A (tiền tố 8 ) bit (‘/8s’)
Địa chỉ mạng Class A có tiền tố mạng 8 bit, với bit cao nhất là 0 và 7 bit còn lại dành cho địa chỉ mạng, tiếp theo là 27 bit cho địa chỉ host Tối đa có 126 địa chỉ mạng được định nghĩa trong Class A, với địa chỉ 0.0.0.0 là định tuyến mặc định và 127.0.0.0 dành cho chức năng 'loopback' Mỗi địa chỉ mạng Class A hỗ trợ tối đa 16,777,214 địa chỉ host, trong đó địa chỉ host toàn giá trị 0 (địa chỉ mạng) và toàn giá trị 1 (địa chỉ broadcast) không được gán cho địa chỉ host cá nhân.
Mạng Class B (tiền tố 16 bit)(‘/16s’)
Địa chỉ mạng Class B có tiền tố mạng 16 bit, với 2 bit cao nhất được thiết lập là 1-0 và 14 bit địa chỉ mạng, tiếp theo là 16 bit địa chỉ host Lớp này cho phép tối đa 16.384 địa chỉ mạng và 65.534 địa chỉ host.
Mạng Class C (tiền tố 24 bit)(‘/24’)
Mạng Class C có tiền tố 24 bit, với 3 bit cao nhất được thiết lập là 1-1-0, cho phép tạo ra 21 địa chỉ mạng Mỗi địa chỉ mạng Class C bao gồm 8 bit cho địa chỉ host, với tổng cộng tối đa 2,097,152 địa chỉ mạng và 254 địa chỉ host.
Ngoài 3 lớp mạng phổ biến nhất, có thêm 2 lớp mạng bổ sung, Class D và Class E Địa chỉ Class D có 4 bit đầu thiết lập là 1-1-1-0 và được sử dụng để hỗ trợ đa điểm IP Class E có 4 bit đầu thiết lập là 1-1-1-1 và được sử dụng dành riêng cho việc thử nghiệm.
3.2.2 Ký hiệu các dấu chấm thập phân (DDN)
DDN (Domain Name System) tạo ra các địa chỉ Internet dễ dàng cho người dùng đọc và viết Các địa chỉ IP được chia thành 4 số thập phân, được phân tách bằng dấu chấm Định dạng này chia 32 bit địa chỉ Internet thành 4 trường, mỗi trường 8 bit, và xác định giá trị của mỗi trường như một số thập phân độc lập Ví dụ, địa chỉ Internet Class B /16 được phân tách trong DDN.
Xét giá trị Dotted-decimal đối với mỗi lớp mạng cơ bản như sau (nhà quản trị gán giá trị xxx cho các host):
Class A: từ 1.xxx.xx.xxx tới 126.xxx.xxx.xxx Class B: từ 128.0.xxx.xxx tới 191.255.xxx.xxx Class C: từ 192.0.0.xxx tới 223.255.255.xxx
Các giá trị địa chỉ mạng được phân loại theo kích thước, với mạng ‘/16’ có 65.536 nút mạng và mạng ‘/24’ chỉ có 256 nút Hầu hết các tổ chức trung bình được chỉ định mạng ‘/16’, dẫn đến việc sử dụng mạng này ngày càng ít Nhiều tổ chức có hơn 256 nút thường sử dụng mạng con ‘/24’, nhưng điều này làm tăng kích thước bảng định tuyến Internet, yêu cầu xử lý cao hơn cho định tuyến và do đó làm tăng chi phí Cần có sự linh hoạt trong việc định địa chỉ mạng con để tiết kiệm tài nguyên mạng.
Với sự bùng nổ của Internet, số lượng địa chỉ IP 32 bit (tương đương 4.294.967.296 địa chỉ) đã nhanh chóng cạn kiệt Để mở rộng khả năng định địa chỉ, IPv6 sử dụng 128 bit, cho phép tạo ra một số lượng địa chỉ khổng lồ Tuy nhiên, việc triển khai IPv6 đòi hỏi các tổ chức Internet trên toàn cầu phải kết nối hệ thống và điều chỉnh các địa chỉ IP hiện tại.
3.2.3 Phân chia địa chỉ mạng (Subnetting)
Subnetting là công nghệ cho phép phân cấp địa chỉ mạng thành 3 mức, cải thiện hơn so với phân cấp 2 lớp Trong quá trình này, tiền tố mạng được giữ nguyên, trong khi số hiệu host được chia thành số hiệu mạng con và số hiệu host, như thể hiện trong Hình 3-3.
Tiền tố mạng Số hiệu Subnet Số hiệu Host
Hình 3-3 Ví dụ về subnetting
Khi thiết lập một mạng mới trong tổ chức, thay vì sử dụng quyền Internet cho toàn bộ mạng, nhà quản trị có thể chia mạng hiện tại thành các subnet nội bộ Việc này giúp một số nút trong mạng chỉ cần một vài địa chỉ IP công cộng để truy cập Internet Các subnet mang lại nhiều lợi ích: trước hết, nhà quản trị tiết kiệm thời gian trong việc yêu cầu địa chỉ mạng từ Internet, đồng thời tối ưu hóa không gian địa chỉ IP Thứ hai, vì các subnet không trực tiếp nhìn thấy Internet, bảng định tuyến không bị phình to khi số lượng subnet tăng lên; một định tuyến duy nhất từ Internet là đủ cho tất cả các kết nối trong các subnet khác nhau Thứ ba, khi có thay đổi trong định tuyến nội bộ, bảng định tuyến Internet không cần cập nhật Cuối cùng, việc sử dụng subnet giúp tối ưu hóa không gian địa chỉ hạn chế và mở rộng số lượng nút trong mạng.
Các bộ định tuyến Internet sử dụng tiền tố mạng để định tuyến lưu lượng đến đúng mạng đích Trong môi trường mạng, các bộ định tuyến được chia thành các subnet thông qua tiền tố mạng kết hợp với số hiệu subnet, tạo thành tiền tố mạng mở rộng Ví dụ, một địa chỉ mạng thuộc Class B với tiền tố mạng mở rộng là 24 sẽ có mặt nạ subnet là 255.255.255.0 thay vì 255.255.0.0 Các bit trong mặt nạ subnet có giá trị 1 tương ứng với tiền tố mạng mở rộng, trong khi các bit giá trị 0 tương ứng với số hiệu host Chẳng hạn, địa chỉ IP 140.1.1.1 thuộc Class B với subnet mask 255.255.0.0, nhưng nếu ba octet đầu tiên là tiền tố mạng mở rộng, địa chỉ IP sẽ trở thành 140.1.1.1/24 với subnet mask 255.255.255.0.
Khi thiết kế mạng, người quy hoạch IP cần xem xét nhu cầu hiện tại và tương lai về số lượng subnet tối đa và số lượng host tối đa, đặc biệt khi subnet mạng đạt kích thước lớn nhất trong tổ chức Đối với mỗi giải pháp hoặc vùng, cần có ít nhất một subnet riêng biệt, có khả năng chia nhỏ thành các mạng con để đáp ứng nhu cầu cụ thể của giải pháp.
Để tạo ra 6 subnet từ một mạng ‘/24’, cần sử dụng 3 bit cho số hiệu subnet, cho phép tối đa 8 subnet (2^3 = 8), trong đó 2 subnet được dành cho dự phòng Số bit còn lại là 5 bit sẽ được sử dụng cho địa chỉ host, cho phép tối đa 30 địa chỉ host cho mỗi subnet (2^5 - 2 = 30).
Nếu nhà quy hoạch mạng dự đoán nhu cầu tăng số lượng subnet trong tương lai, họ có thể sử dụng 4 bit để xác định số hiệu subnet, cho phép tối đa 16 subnet mạng Theo lý thuyết này, số lượng host tối ưu cũng sẽ được cải thiện.
Ngày nay, các bộ định tuyến và giao thức cho phép định địa chỉ không theo lớp mạng subnet với toàn giá trị 0 và toàn giá trị 1 Điều này có nghĩa là bộ định tuyến và giao thức có sự khác biệt giữa các subnet như 10.10.1.0/24 và 10.10.1.0/27 BGP (Border Gateway Protocol) là một giao thức thông minh có khả năng phân biệt sự khác nhau này, trong khi RIP-1 (Routing Information Protocol 1) không thể làm điều đó, vì nó cho phép các địa chỉ đầy đủ đi qua và chặn các địa chỉ có các bit subnet toàn giá trị 0 hoặc toàn giá trị 1.
Trong cách định địa chỉ phân lớp, các địa chỉ host được tạo thành từ các bit nằm sau tiền tố mạng
Các giao thức định tuyến IP (IP Routing Protocols)
Các gói IP di chuyển từ nguồn đến đích nhờ vào sự định tuyến do giao thức định tuyến thực hiện trên bộ định tuyến Mạng Internet là một tập hợp các mạng toàn cầu kết nối qua các bộ định tuyến Một nhóm mạng do một đơn vị quản trị kiểm soát được gọi là hệ thống tự quản (autonomous system) Giao thức IGP (Interior Gateway Protocol) được sử dụng để truyền tải thông tin trong hệ thống tự quản, trong khi giao thức EGP (Exterior Gateway Protocol) phục vụ cho việc trao đổi thông tin giữa các hệ thống tự quản khác nhau.
Hình 3-4 Các giao thức IGP và EGP
Giao thức IGP bao gồm các ví dụ như RIP, OSPF và IS-IS, trong khi BGP thuộc giao thức EGP Những giao thức này hoạt động dựa trên triết lý chuyển tiếp các gói tin đến bộ định tuyến tiếp theo, được gọi là next hop Định tuyến bao gồm địa chỉ mạng đích và địa chỉ IP của bộ định tuyến tiếp theo, ví dụ như địa chỉ mạng đích 134.1.1.0 và bộ định tuyến tiếp theo 10.132.1.1 Có hai loại định tuyến: tĩnh, được xác định bởi quản trị viên, và động, nơi giao thức tự động tính toán và tối ưu hóa định tuyến Tại mỗi nút mạng, địa chỉ đích trong gói dữ liệu sẽ được so sánh với bảng định tuyến trong bộ định tuyến để quyết định bước tiếp theo và gửi gói tin Mỗi nút có trách nhiệm chuyển gói tin đến nút tiếp theo, trong khi giao thức Internet không xử lý lỗi ICMP là giao thức quan trọng trong mạng IP, chịu trách nhiệm phát hiện và sửa lỗi.
Giao thức thông tin định tuyến (RIP)
RIP (Routing Information Protocol) là một giao thức định tuyến nội bộ được phát triển bởi Xerox, phù hợp cho các mạng quy mô nhỏ Giao thức này quyết định định tuyến dựa trên số bước nhảy (hop count), coi một định tuyến là tốt nhất khi số bước nhảy đến đích cuối cùng là thấp nhất Tuy nhiên, RIP không xem xét các yếu tố quan trọng khác như băng thông và tốc độ đường truyền, dẫn đến hạn chế trong các mạng lớn Giao thức này chỉ cho phép tối đa 16 bước nhảy giữa hai nút mạng liên tiếp và có tốc độ chuyển đổi chậm, làm mất nhiều thời gian để định tuyến đến tất cả các nút.
Giao thức OSPF (Open Shortest Path First)
Giao thức OSPF (Open Shortest Path First) được phát triển để thay thế RIP, phục vụ cho các mạng lớn và có tính năng định tuyến cao hơn OSPF là một giao thức IRP, có khả năng xử lý trạng thái kết nối trước khi quyết định định tuyến, cho phép định tuyến lại nhanh chóng và hỗ trợ tất cả các subnet mask dài Trong OSPF, hệ thống tự quản được chia thành các vùng định tuyến, mỗi vùng bao gồm các subnet liên quan và phải kết nối với vùng backbone OSPF cho phép định tuyến phân cấp mà không giới hạn số bước nhảy như RIP, sử dụng đa điểm IP để gửi cập nhật trạng thái đường kết nối chỉ khi có thay đổi, giúp tiết kiệm băng thông Ngoài ra, OSPF hỗ trợ chuyển tiếp và ghi nhãn định tuyến mở rộng, giữ lại định tuyến mở rộng từ các giao thức bên ngoài như BGP.
Giao thức IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
Giao thức IGRP xác định đường truyền tối ưu bằng cách xem xét băng thông và độ trễ trong mạng, đồng thời thực hiện nhanh chóng trong việc định tuyến đến các nút mạng, giúp tránh vòng lặp định tuyến Nó không bị giới hạn bởi số bước nhảy Phiên bản cải tiến của IGRP, gọi là enhanced IGRP, kết hợp khả năng định tuyến lại nhanh với các giao thức định tuyến trạng thái đường kết nối mới và yêu cầu ít băng thông hơn để cập nhật thông tin khi có sự thay đổi trong mạng.
Giao thức BGP (Border Gateway Protocol)
Giao thức BGP (Border Gateway Protocol) là một giao thức EGP được sử dụng để kết nối nhiều hệ thống tự quản, chủ yếu bởi các bộ định tuyến cốt lõi của Internet BGP được thiết kế để ngăn chặn vòng lặp định tuyến và cho phép lựa chọn định tuyến hiệu quả Chức năng chính của BGP là trao đổi thông tin mạng giữa các hệ thống BGP khác, bao gồm danh sách các hệ thống AS (autonomous system) Phiên bản mới nhất, BGP4, được phát triển để giải quyết các vấn đề của Internet và hỗ trợ định tuyến đa miền phân lớp Giao thức này sử dụng TCP (Transmission Control Protocol) trên cổng 179 để thiết lập kết nối, đảm bảo tính tin cậy trong việc truyền tải thông tin mà không cần xử lý sự phân mảnh hay truyền lại BGP cũng cho phép trao đổi bảng định tuyến hoàn chỉnh giữa hai hệ thống, chỉ trao đổi các thay đổi phát sinh sau đó, đồng thời gửi bản tin về hoạt động và thông báo lỗi.
Định cỡ
Định cỡ mạng là quá trình xác định yêu cầu cho mạng backbone, bao gồm tính toán sơ đồ lưu lượng nội vùng và ngoại vùng, cũng như dung lượng truyền qua các vùng mạng lõi Quá trình này giúp phát triển thiết kế cấu trúc mạng lõi và quy hoạch tổng thể cho mạng Ngoài ra, định cỡ còn hỗ trợ trong việc định nghĩa sự triển khai, di chuyển và phát triển mạng, cùng với chiến lược tái sử dụng các thành phần mạng Kết quả từ quá trình định cỡ cũng áp dụng cho mạng đã chọn và quyết định công nghệ hỗ trợ định giá Hai yếu tố quan trọng, số lượng thành phần mạng lõi và lưu lượng trong một site, là điều kiện tiên quyết cho một ứng dụng định cỡ hiệu quả.
3.4.1 Mào đầu và các ngăn xếp giao thức GPRS
Các giao thức khác nhau được sử dụng tại các giao diện khác nhau để thêm hoặc gỡ bỏ dữ liệu trong khuôn dữ liệu IP, gọi là các mào đầu Những mào đầu này rất quan trọng và không thể bỏ qua trong quá trình định cỡ Mỗi lớp trong ngăn xếp giao thức sẽ thêm các bit vào tải ban đầu Ngoài ra, tùy thuộc vào giao diện, các mào đầu khác nhau sẽ được áp dụng trong việc định cỡ mạng cho các nút khác nhau Hình 3-5 minh họa các ngăn xếp giao thức khác nhau tại các giao diện khác nhau trong mạng GPRS.
Các mô tả ngắn ngọn trong mỗi giao thức trong Hình 3-5 như sau:
Giao thức Tunnelling GPRS cho mặt phẳng người dùng (GTPU) tạo ra đường hầm dữ liệu giữa các nút hỗ trợ GPRS trong mạng backbone, với kích thước header GTP-U là 16 byte.
UDP truyền tải các khối dữ liệu gói GTP mà không cần kết nối tin cậy, đồng thời cung cấp bảo vệ chống lại lỗi trong các khối dữ liệu gói GTP Kích thước của header UDP là 8 byte.
IP là giao thức mạng chính, chịu trách nhiệm định tuyến dữ liệu và điều khiển tín hiệu Hiện nay, giao thức IPv4 đang được sử dụng phổ biến trên mạng toàn cầu Kích thước của tiêu đề IP là một yếu tố quan trọng trong việc xử lý và truyền tải dữ liệu.
Giao thức GPRS phân hệ trạm góc (BSSGP) đóng vai trò quan trọng trong giao diện Gb giữa BSC và SGSN, tuy nhiên, BSSGP không thực hiện chức năng sửa lỗi Kích thước của header BSSGP là 30 byte.
Dịch vụ mạng sử dụng lớp truyền tải BSSGP PDU, kết nối giữa BSS và SGSN thông qua khung relay Kết nối này có thể trải qua nhiều bước nhảy qua các nút chuyển mạch "frame relay" Kích thước header của lớp NS là 4 byte, trong khi kích thước header của frame relay là 6 byte.
Ngăn xếp giao thức mạng lõi gói GPRS giữa GSN và GSN, cụ thể là giữa SGSN và GGSN (bao gồm cả GGSN của mạng PLMN khác), được trình bày trong Hình 3-6 Trong giao diện Gn giữa SGSN và GGSN mạng 3G, cần chú ý đến các mào đầu GTP, UDP, và IP Đối với SGSN mạng 2G, mào đầu giao diện Gb cần được xem xét trong việc định cỡ, vì nó có thể lớn hơn mào đầu Gn trong các tình huống xấu nhất.
Mạng lõi gói GPRS được thiết kế để hỗ trợ lưu lượng dữ liệu GPRS trong giờ cao điểm, bao gồm cả lưu lượng mào đầu và tải dữ liệu thực tế Các ứng dụng và giao thức khác nhau tạo ra các gói có chiều dài thay đổi, với chiều dài mào đầu chiếm một phần quan trọng trong tổng lưu lượng Kích thước mào đầu và kích thước gói tin có mối liên hệ chặt chẽ, ví dụ, với kích thước gói tin 512 byte, mào đầu giao thức chiếm 14,25% tại giao diện Gb và 8,59% tại giao diện Gn Các thông số này là yếu tố quan trọng trong việc tính toán lưu lượng dữ liệu GPRS.
Hình 3-6 Ngăn xếp giao thức giữa 2 GSN Các giả thiết và đầu vào định cỡ
Một số tham số đầu vào được định cỡ bởi nhà khai thác dựa trên nhu cầu thương mại, bao gồm dự báo lưu lượng, số lượng thuê bao và số vùng mạng lõi Nếu dữ liệu không được cung cấp bởi nhà khai thác, có thể áp dụng một số mô hình phù hợp dựa trên kinh nghiệm từ các mạng hiện có.
Một vài tham số định cỡ gồm:
• Phần trăm thuê bao kết nối đồng thời.
• Phần trăm thuê bao dữ liệu kích hoạt đồng thời.
• Số PDP context trung bình kích hoạt của một thuê bao trong giờ bận (BH – busy hour)
• Số PDP context trung bình ngừng hoạt động của một thuê bao trong giờ bận
• Lưu lượng trung bình yêu cầu (tại lớp IP) của một thuê bao dữ liệu kích hoạt tại giờ bận và đường xuống đường lên,
• Tỷ lệ đường xuống/(đường xuống + đường lên).
• Số cập nhật vùng định tuyến inter-SGSN.
• Số cập nhật vùng định tuyến intra-SGSN.
• Mô hình kết nối tới Internet/Intranet/ISP.
• Tỷ lệ Transparent/(transparent + nontransparent)
• Phần trăm MS Class A, B và C.
• Số yêu cầu DNS của thuê bao trong giờ bận
• Số yêu cầu DHCP của thuê bao trong giờ bận
• Số CDR của thuê bao trong 1 ngày.
• Lưu lượng roaming Inter PLMN: Phần trăm lưu lượng Gn tổng cộng.-
• Kích thước trung bình gói (byte)
• Mào đầu giao diện Gn
• Mào đầu giao diện Gb
• Lưu lượng dữ liệu GPRS của 1 thuê bao trong giờ bận (b/s)
• Lưu lượng EDGE của 1 thuê bao trong giờ bận (b/s). Định cỡ SGSN
Quá trình định cỡ bắt đầu từ việc xem xét BSS/RAN, vị trí của nguồn đầu vào, lưu lượng và số thuê bao Hiểu rõ đặc điểm của SGSN triển khai là rất quan trọng Yếu tố chính xác định số lượng SGSN cần thiết trong mạng lõi là để tính toán lưu lượng từ BSS/RAN và backbone.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến dung lượng của nút SGSN bao gồm số lượng thuê bao kết nối GPRS, số PDP context hoạt động đồng thời và thông lượng dữ liệu Thông lượng dữ liệu được xác định từ kết quả định cỡ giao diện, trong khi số lượng thuê bao phục vụ chủ yếu là kết quả từ quy hoạch triển khai.
Các giới hạn bổ sung không rõ ràng ngay từ cái nhìn đầu tiên nhưng có liên quan trực tiếp đến lưu lượng SGSN cung cấp hai chức năng quan trọng: quản lý tính di động và quản lý phiên Giới hạn trong quản lý phiên xuất phát từ số lượng PDP context hoạt động đồng thời, trong khi giới hạn trong quản lý tính di động liên quan đến số thuê bao kết nối đồng thời tối đa Thông tin về số PDP context và số thuê bao kết nối đồng thời cực đại của thiết bị rất quan trọng, đặc biệt khi một thuê bao có thể kích hoạt nhiều PDP context đồng thời Ngoài ra, cần xem xét sự ràng buộc về thủ tục cập nhật vùng định tuyến (RAU) và số thủ tục tối đa mà SGSN có thể xử lý tại một thời điểm, điều này cần được kiểm tra kỹ lưỡng, nhất là khi đầu vào xác định kiểu yêu cầu.
Khi đã xác định các yếu tố ảnh hưởng đến định cỡ SGSN và chiến lược triển khai mạng lõi theo vùng địa lý, cần thực hiện tính toán cuối cùng về số lượng và kiểu cấu hình SGSN cho một khu vực trong năm Các bước tính toán này sẽ được mô tả chi tiết để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc triển khai.
Đầu tiên, cần xem xét tất cả luồng lưu lượng giao diện Iu-PS đã tính toán từ các RNC đến vùng mạng lõi Lưu lượng tổng cộng (MGb/s) được chia cho thông lượng tối đa mà một SGSN có thể xử lý, và kết quả được làm tròn lên số nguyên gần nhất để ước lượng số SGSN cần triển khai trong một năm cụ thể Quan trọng là phải xem xét thông lượng tại các lớp giao thức tương tự, và thông lượng giao diện Iu-PS có thể được xem là thông lượng trở tải IP đối với truyền tải ATM Cần chú ý đến các mào đầu khác nhau trên giao diện Iu-PS so với giao diện Gn, vì vậy thông lượng cực đại của SGSN được xác định dưới dạng thông lượng trở tải IP Thứ hai, loại card giao diện Iu-PS và số lượng tối đa tại một nút SGSN cũng cần được xem xét, thường là giao diện STM-1 và E1/T1 hướng về giao diện Iu-PS Việc điều chỉnh luồng lưu lượng Iu-PS cần linh hoạt để ước lượng số SGSN mà không vượt quá số lượng đã ước lượng ban đầu Cần kiểm tra cẩn thận sau khi ước lượng số nút SGSN cần thiết để đảm bảo tính chính xác.
Định cỡ và quy hoạch IP backbone
Trong mạng GSM, lưu lượng CCS7 được truyền tải qua các đường kết nối PCM, trong khi SIGTRAN và SIP có thể được truyền qua IP backbone SIGTRAN định nghĩa một framework để phát đi báo hiệu SCCP qua IP, hỗ trợ các ứng dụng di động như MAP, RANAP, INAP và CAP Khi triển khai SIGTRAN, các ứng dụng ban đầu không cần thay đổi, nhưng có thể được tối ưu sau này để nâng cao hiệu quả sử dụng SIGTRAN cung cấp băng thông rộng hơn so với 64kb/s của CCS7, hỗ trợ các bản tin dài hơn 272 octet mà không cần phân đoạn, đồng thời cho phép chia tải và tự động định tuyến lại lưu lượng Giao thức SIP được sử dụng để truyền tải báo hiệu ISUP giữa các MSC.
Các đường kết nối SS7 có hiệu suất lưu lượng kém hơn so với IP backbone, trong khi IP cung cấp dung lượng và băng thông vượt trội hơn các đường PCM Các nhà khai thác viễn thông đang chuyển sang sử dụng chuyển mạch qua IP backbone, giúp tiết kiệm đáng kể vốn đầu tư Việc trang bị trung kế IP và quy hoạch SIGTRAN là cần thiết để chuyển đổi mạng của nhà khai thác theo hướng mạng IP, đáp ứng nhu cầu báo hiệu và yêu cầu trong tương lai.
Quy hoạch trung kế IP bao gồm các hoạt động:
• Đánh giá mạng báo hiệu hiện tại
• Quy hoạch chi tiết mạng IP
3.5.1 Đánh giá mạng hiện tại Đối tượng của việc đánh giá là phân tích cấu trúc mạng CCS7 hiện tại, mô hình kêt nối, quy hoạch báo hiêu, định tuyến và các yêu cầu lưu lượng trong các thời kỳ Các yếu tố sau cần được xem xét trong mạng hiện tại:
• Các hạn chế liên quan về mặt địa lý.
• Mô hình kết nối và cấu trúc mạng
• Công nghệ và dung lượng mạng
• Các hạn chế về kỹ thuật
Các yêu cầu tương lai về dịch vụ và dung lượng cần được đánh giá kỹ lưỡng Để định cỡ mạng hiệu quả, cần xem xét các yếu tố quan trọng như nhu cầu sử dụng, tốc độ truyền tải, và khả năng mở rộng của hệ thống.
- Vị trí và quy ước đánh tên các thành phần mạng.
- Mô hình kết nối mạng (cả mặt phẳng người dùng và mặt phẳng báo hiệu).
- Tiêu chuẩn định tuyến lưu lượng mặt phằng người dùng (inter MSC, đa kết nối tới mạng - khác, PLMN, PSTN)
- Tiêu chuẩn định tuyến lưu lượng mặt phằng điều khiển.
• Quy hoạch báo hiệu (CCS7)
- Quy hoạch tập kết nối báo hiệu
- Sự điều chỉnh riêng của Quốc gia
- Định nghĩa Timeframe đối với nghiên cứu.
- Dự báo sự thâm nhập các dịch vụ (thoại cơ bản, các dịch vụ giá trị gia tăng, Internet, ).
- Lưu lượng/ dịch vụ thuê bao.
Khi một trong các yếu tố trên được tập hợp, cần thức hiện các nhiệm vụ:
• Nghiên cứu cấu trúc mạng
• Nghiên cứu yêu cầu về lưu lượng.
3.5.2 Định cỡ IP backbone Đối tượng của định cỡ là xác định giải pháp kỹ thuật liên quan đến mạng IP, áp dụng các quy luật định cỡ, xác định yêu cầu băng thông và thủ tục quy hoạch báo hiệu IP Một số yêu cầu đối với việc định cỡ IP backbone như:
Để tối ưu hóa hiệu suất mạng, cần tính toán tổng lưu lượng báo hiệu trong giờ cao điểm, bao gồm tỷ lệ cuộc gọi MO trên số thuê bao, tỷ lệ cuộc gọi MT trên số thuê bao, lưu lượng SMS và số lượng bản tin báo hiệu cho mỗi cuộc gọi.
• Lưu lượng báo hiệu tổng cộng có thể được chia thành các loại sau:
- Lưu lượng báo hiệu SIGTRAN, đó là lưu lượng được tạo ra bởi các ứng dụng SCCP.
- Lưu lượng báo hiệu SIP, đó là lưu lượng inter MSC và được truyền tài qua IP.-
- Lưu lượng TDM, đó là lưu lượng được tạo ra do các cuộc gọi khẩn, dữ liệu/fax, chuyển giao và cá định tuyến sử dụng CCS7/TDM.
Để truyền tải một cuộc gọi thoại, băng thông yêu cầu là 13 kb/s cho 1TS toàn tốc Với các thông số như 38 byte cho Ethernet header, 20 byte cho IP header, và 8 byte cho UDP header, cùng với việc không sử dụng tách hoạt động thoại và nén header, tổng băng thông cần thiết sẽ là 39,4 kb/s Do đó, yêu cầu tốc độ bit cho IP backbone là 39,4 kb/s cho mỗi cuộc gọi một chiều.
Tổng tốc độ bit thoại (total bit rate voice) = số kênh thoại x 39,4 kb/s.
• Băngthông yêu cầu trên IP backbone đối với bản tin SIP (báo hiệu ISUP giữa các MSC) có thể được tính như sau:
Kích thước trung bình của mỗibản tin SIP = 600 byte.
Số bản tin SIP/ cuộc gọi = 8
Cuộc gọi/s = Erlangs/ thời gian giữ trung bình (mean holding time) Tốc độ bit yêu cầu = cuộc gọi/s x 8 (bản tin) x 600 (bytes) x 8(bit/byte)
Lưu ý rằng việc tính toán lưu lượng trong mạng LAN giữa các thành phần trong cùng một vùng và lưu lượng qua mạng IP backbone giữa các thành phần trong các vùng khác nhau là rất quan trọng.
Bước tiếp theo trong việc tính toán băng thông là quy hoạch chi tiết, bao gồm việc xác định nguồn dữ liệu và triển khai giải pháp kỹ thuật trong mạng IP Các hoạt động cần thực hiện trong quy trình quy hoạch chi tiết này rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất mạng tối ưu.
• Nguyên lý kết nối vật lý IP tới IP backbone
• Quy hoạch địa chỉ IP đối với báo hiệu qua IP.
• Định nghĩa các đặc tính đường kết nối báo hiệu IP.
- Đường kết nối báo hiệu IP/ tập đường kết nối.
- Nhóm mạch (CGR) ánh xạ vào IP (IP trunk).
- Định tuyến báo hiệu trong IP.
Quy hoạch cấu trúc mạng lõi chuyển mạch di động
Quy hoạch cấu trúc mạng lõi gói di động (MPC) bao gồm hai khía cạnh chính: quy hoạch mạng vật lý và mạng logic Nó cũng bao gồm thiết kế mạng vùng nội bộ, quy hoạch liên kết hệ thống quản lý, định tuyến và chuyển mạch, cũng như quy hoạch tính cước và thanh toán hóa đơn.
Quy hoạch mạng truyền tải
Quy hoạch mạng truyền tải bao gồm cấu trúc mạng vật lý và logic, nguyên lý cân bằng tải, dự phòng mạng, định địa chỉ WAN, quy hoạch địa chỉ IP, các tham số QoS, quy hoạch di chuyển mạng, định tuyến và cấu hình điều khiển truy cập Nó cũng đề cập đến các giao diện Gi (giữa GGSN và external PDN) và Gp (giữa BG và inter-PLMN) Quy hoạch này bao gồm kết nối đến các nhà cung cấp dịch vụ Internet, khách hàng tập thể, Intranet tập thể và các dịch vụ khác cũng như các nhà cung cấp nội dung.
Quản lý tính di động (MM)
MM là thành phần quan trọng trong quy hoạch báo hiệu, đóng vai trò quản lý vị trí và trạng thái của UE trong mạng BSC/RNC thực hiện các chức năng của MM, trong khi SGSN chịu trách nhiệm quản lý tính di động trong miền dịch vụ PS.
UE quản lý tính di động (MM context) cho cả mạng CS và PS, hoạt động độc lập với nhau Hai tính năng chính của MM là kết nối GPRS (GPRS attach) và thoát kết nối GPRS (GPRS detach) Việc thoát kết nối GPRS thông báo cho HLR rằng SGSN 3G đã xóa MM và PDP context của UE Cập nhật định tuyến trong mạng lõi PS bao gồm việc cập nhật vùng inter SGSN hoặc intra-SGSN Inter-SGSN đề cập đến việc MS di chuyển giữa các BS trong cùng SGSN, trong khi intra-SGSN là di chuyển giữa các SGSN khác nhau Khi thuê bao trong một vùng định tuyến, dữ liệu được gửi qua giao diện Gn từ SGSN tới GGSN Khi thuê bao thay đổi vùng vị trí và kết nối với SGSN mới, một truy vấn được gửi tới HLR dựa trên IMSI của thuê bao để yêu cầu định nghĩa vùng định tuyến SGSN nhận dữ liệu định tuyến từ HLR, sau đó tạo truy vấn tới DNS để lấy địa chỉ IP của SGSN cũ SGSN mới nhận địa chỉ IP và kết nối tới SGSN cũ để lấy thông tin GGSN tunnel.
ID và khóa mã hóa là thông tin quan trọng trong quá trình kết nối của SGSN với GGSN SGSN mới nhận dữ liệu người dùng từ SGSN cũ và cập nhật thông tin HLR với RA/LA ID Cuối cùng, UE sẽ ngắt kết nối với SGSN cũ và hoàn tất kết nối với SGSN mới.
PDP context là một kết nối dữ liệu gói trong mạng, bao gồm các thông tin cấu hình trong UE, SGSN và GGSN, giúp định nghĩa và quản lý tunnelling các gói dữ liệu giữa UE và GGSN Chức năng chính của PDP context là truyền tải các gói IP giữa UE và GGSN mà không cần biết nội dung ứng dụng bên trong Sự kích hoạt PDP context bắt nguồn từ UE, và quản lý các kết nối dữ liệu thực tế của UE được gọi là quản lý phiên, với hai trạng thái hoạt động: hoạt động và không hoạt động Trạng thái không hoạt động áp dụng cho các UE đã kết nối nhưng không có PDP context, trong khi trạng thái hoạt động có PDP context kích hoạt PDP context có hai loại: chính và phụ; PDP context chính được mở khi UE kết nối với điểm truy cập, trong khi các context phụ được mở cho cùng một điểm truy cập nhưng với lớp lưu lượng khác, tất cả đều chia sẻ chung địa chỉ IP.
Quá trình kích hoạt PDP context bắt đầu khi UE gửi yêu cầu tới 3G SGSN, bao gồm thông tin cấu hình như tên điểm truy cập và QoS SGSN kiểm tra bản ghi thuê bao qua HLR, và nếu được chấp thuận, thực hiện truy vấn DNS để lấy địa chỉ IP có giá định tuyến thấp nhất RNC hoàn thành nhiệm vụ RAB bằng cách thiết lập truy cập RAB cho UE Tiếp theo, SGSN gửi yêu cầu kích hoạt PDP tới GGSN, yêu cầu này có thể bị từ chối hoặc điều chỉnh QoS Cuối cùng, sau khi kiểm tra tài nguyên, yêu cầu kích hoạt PDP context được chấp nhận.
Virtual LAN (VLAN) là một nhóm các trạm và thiết bị mạng được tổ chức không phụ thuộc vào vị trí vật lý, sử dụng chuyển mạch để tạo ra các miền tách biệt VLAN giúp giảm nghẽn không cần thiết trong mạng bằng cách phân đoạn logic, hạn chế lưu lượng và hiện tượng phát quảng trong LAN, từ đó tăng cường khả năng quản lý và bảo mật mạng Việc nhóm thiết bị có thể dựa trên địa chỉ MAC, kiểu giao thức, định địa chỉ IP, và kiểu ứng dụng Các VLAN được phân loại theo kiểu lưu lượng, chẳng hạn như dữ liệu O&M trên O&M VLAN, dữ liệu tính cước trên Ga VLAN, dữ liệu người dùng trên Gn VLAN, và dữ liệu mở rộng trên Gi VLAN.
Giao diện Iu PS kết nối giữa RNC và SGSN bao gồm cả mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng người dùng Thủ tục báo hiệu giữa SGSN và RNC diễn ra trên mặt phẳng báo hiệu, trong khi dữ liệu thuê bao được truyền từ RAN đến SGSN qua mặt phẳng người dùng Mặt phẳng người dùng của giao diện Iu-PS chứa dữ liệu PDP context, được truyền qua ATM sử dụng giao thức GTP Cả hai loại lưu lượng này đều được chuyển qua giao diện ATM giữa SGSN và RNC Tuy nhiên, một số bản tin báo hiệu liên quan đến quản lý tính di động, quản lý phiên và truyền tải SMS được trao đổi giữa SGSN và UE mà không cần xử lý bởi RNC RANAP và SS7 được áp dụng cho báo hiệu, với RANAP chứa các bản tin cho thủ tục quản lý tính di động và phiên, bao gồm di chuyển của RNC, quản lý RAB, vị trí và paging SS7 được sử dụng để mang báo hiệu thích nghi ATM mức thấp đến các cell ATM, với ngăn xếp giao thức bao gồm SCCP, MTP-3b, NNI SSCF và SSCOP.
Bảo vệ giao diện Iu- PS
Để bảo vệ giao diện Iu-PS, cần cấu hình phù hợp cho các khối tunnelling, điều này phụ thuộc vào việc truyền tải ATM giữa 3G SGSN và RNC Nếu PDP context bị mất do lỗi của các đơn vị tunnelling, thuê bao cần có khả năng kết nối lại với mạng qua các đường kết nối và khối tunnelling khác Do đó, việc giới hạn tốc độ dữ liệu đến các khối tunnelling là rất quan trọng.
3.6.3 Quy hoạch giao diện Gn
Giao diện Gn và các giao thức
Giao diện Gn sử dụng các giao thức GTP-U và GTP-C để xử lý dữ liệu người dùng và dữ liệu báo hiệu, trong đó GTP-U liên quan đến người dùng và GTP-C liên quan đến điều khiển Thủ tục báo hiệu chủ yếu bao gồm kích hoạt context yêu cầu mạng, quản lý tunnel và quản lý đường truyền Kích hoạt context yêu cầu mạng liên quan đến việc gửi và nhận thông báo PDU, cũng như thông tin định tuyến cho yêu cầu và đáp ứng GPRS Quản lý tunnel bao gồm việc khởi tạo, cập nhật và xóa yêu cầu/đáp ứng PDP context, trong khi quản lý đường truyền liên quan đến các yêu cầu và đáp ứng tiếng vang.
Dự phòng của giao diện Gn
Khi khối giao diện chủ động gặp lỗi, khối giao diện bị động sẽ thay thế nhiệm vụ của nó bằng cách gửi bản tin ARP để cập nhật bộ nhớ đệm ARP cho các thành phần khác trong cùng subnet Đối với các khối sử dụng tunnelling trong 3G SGNS, địa chỉ IP giao diện Gn cần được cấu hình đồng bộ với các giao thức định tuyến Ngoài ra, các giao diện Gn phải nằm trong các subnet khác nhau, vì một bộ định tuyến không thể có hai giao diện trên cùng một phân đoạn vật lý, điều này sẽ gây rối khi nhận các bản tin định tuyến từ nhiều giao diện khác nhau.
Máy chủ tên miền (DNS )
Máy chủ tên miền (DNS) chuyển đổi tên miền logic thành địa chỉ IP, và cần được đặt tại những vị trí có thể truy cập từ SGSN, đồng thời được bảo vệ bởi một DNS dự phòng Cả APN và tên logic của vùng định tuyến đều được dịch sang địa chỉ IP Nhận dạng mạng APN là bắt buộc và có thể là một nhãn hoặc tập hợp các nhãn, ví dụ như network.com, đảm bảo tính duy nhất của tên miền Định nghĩa mạng APN không nên kết thúc bằng đuôi “.gprs”, trong khi định nghĩa nhà khai thác cần phải kết thúc bằng đuôi “.gprs” Vùng định tuyến được xác định theo các tiêu chí nhất định.
RACxxxx.LACyyyy.MNCzzzz.MCCwwww.GRPS
Trong đó, x, y, z và w là các mã thập phân, RAC, LAC, MNC và MCC là mã giống như các số thập phân Chiều dài luôn là 4 số.
Yêu cầu cả phần cứng và phần mềm đối với các hoạt động DNS Phần mềm sử dụng trong thiết bị DNS được gọi là BIND
Giao diện Gn trong WAN
Mặc dù giao diện WAN thường được áp dụng cho các giao diện Gi và Gp, nó cũng có thể được sử dụng cho giao diện Gn khi SGSN và GGSN không nằm trong cùng một vị trí Quy hoạch giao diện Gn cho WAN dựa trên mô hình kết nối, các liên kết và ước lượng lưu lượng mạng.
Gn có thể mở rộng giữa các vùng thông qua việc sử dụng WAN bắc cầu hoặc định tuyến, với sự khác biệt chính giữa layer 2 Gn LAN tại mỗi vùng Điều này cho phép các phân hệ mạng định tuyến riêng biệt cho các site trước đó, đồng thời mở rộng thành nhiều vùng Định tuyến trong giao diện Gn là một yếu tố quan trọng trong quá trình này.
Tối ưu mạng lõi chuyển mạch gói
3.7.1 Phương pháp tối ưu mạng lõi gói
Trong phần này, chúng tôi trình bày các yếu tố quan trọng liên quan đến tối ưu hóa mạng lõi PS thực tế và sự phát triển của mạng Các khả năng tối ưu hóa khác nhau phụ thuộc vào đặc điểm của mạng thực tế Một số phương pháp tối ưu hóa mạng lõi PS được đề xuất dựa trên các quan điểm và động lực phát triển khác nhau.
Khái niệm tối ưu như sự cải tiến và xử lý sự cố
Từ khía cạnh truyền thống, có hai phương pháp chính dưới dạng tối ưu:
Xử lý sự cố là một phần quan trọng trong việc quản lý mạng, đặc biệt khi đối mặt với các vấn đề quan sát được Trong thực tế, có nhiều trường hợp yêu cầu can thiệp trực tiếp vào các hoạt động chung của mạng để đảm bảo hiệu suất và ổn định.
• Thứ 2 liên quan đến cải tiến chất lượng mạng bằng cách cải tiến hiệu quả các thủ tục quản lý tính di động và thủ tục quản lý phiên.
Cả hai động cơ thúc đẩy trong việc tối ưu mạng lõi PS đều hợp lý, mặc dù chúng áp dụng cho các dự án trong hai kịch bản khác nhau Kịch bản đầu tiên tập trung vào nhận biết, mô tả và giải quyết vấn đề phát sinh trong mạng, trong khi kịch bản thứ hai chú trọng đến cải tiến Hai phương diện này tương ứng với mục tiêu ngắn hạn và dài hạn.
Tối ưu Bearer và tối ưu ứng dụng
Tối ưu Bearer và tối ưu ứng dụng là hai phương pháp quan trọng trong việc tối ưu mạng lõi gói, mang lại nhiều lợi ích Những quan sát từ thông tin di động cho thấy rằng các dịch vụ dữ liệu di động đã đạt được một số thành công đáng kể nhờ vào những chiến lược này.
Tối ưu hóa bearer là một quá trình quan trọng nhằm nâng cao chất lượng của các lớp giao thức mức thấp trong mô hình giao thức đa lớp Các hoạt động liên quan đến việc cải thiện bearer không chỉ giúp tăng cường hiệu suất mạng mà còn đảm bảo trải nghiệm người dùng tốt hơn.
Tối ưu hóa ứng dụng là rất quan trọng, đặc biệt là khi chú trọng đến trải nghiệm người dùng và chất lượng thực tế của các dịch vụ di động Những dịch vụ này hoạt động hiệu quả trên bearer, đảm bảo mang lại sự hài lòng cho người sử dụng.
Chất lượng bearer đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng ứng dụng Việc tối ưu hóa bearer là cần thiết trước khi tiến hành cải thiện chất lượng ứng dụng từ đầu cuối đến đầu cuối Phương pháp này được coi là một chiến lược theo chiều dọc, do sự khác biệt trong các hoạt động thực hiện tương ứng với mô hình lớp giao thức.
Tối ưu hóa hệ thống và tối ưu hóa dựa trên các subsystem là một quan điểm mới về tối ưu mạng lõi gói, phù hợp với sự phức tạp ngày càng gia tăng của mạng di động hiện nay Sự phát triển nhanh chóng của các ứng dụng và dịch vụ mới đang kết nối đến mạng lõi gói thông qua giao diện Gi, đòi hỏi những phương pháp tối ưu hóa hiệu quả hơn để đáp ứng nhu cầu này.
Tối ưu hóa mạng dựa trên các subsystem thực tế là một quá trình phức tạp và cần được xem xét một cách riêng biệt Khi bắt đầu tối ưu, cần chú trọng đến việc nâng cấp chất lượng, cấu hình và dung lượng của mạng lõi gói Phương pháp này giúp giảm thiểu bước tối ưu hóa bearer, mang lại hiệu quả cao hơn trong việc cải thiện hiệu suất mạng.
Tối ưu mạng lõi gói là một phần quan trọng trong việc tối ưu hóa hệ thống, vì chỉ tối ưu hóa dựa trên các subsystem thường không đủ để đạt được chất lượng mong muốn Việc điều chỉnh các tham số của subsystem sẽ không hiệu quả nếu chúng không được căn chỉnh với các bản đối chiếu từ các hệ thống khác Phương pháp này cho thấy rằng không cần thiết phải tối ưu hóa bearer hay ứng dụng để đạt được hiệu quả tối ưu.
Phương pháp tối ưu hệ thống được xem như phương pháp tối ưu theo chiều ngang
3.7.2 Các khía cạnh chính của việc tối ưu mạng lõi gói
Sau khi trình bày các phương pháp và lựa chọn khác nhau, dưới đây là định nghĩa một số nguyên lý chính trong việc tối ưu mạng lõi gói.
Các khía cạnh phụ thuộc thiết bị mạng
Các nhà cung cấp thiết bị mạng cung cấp nhiều giải pháp khác nhau cho các nút mạng lõi và giao diện giữa chúng Do đó, việc tối ưu hóa khả năng mở rộng dung lượng của các nút mạng là rất cần thiết Để hiểu rõ hoạt động thực tế của các nút mạng, cần nắm bắt công nghệ mà các nhà khai thác sử dụng, đặc biệt là với lưu lượng hiện có trong mạng.
Để hiểu rõ về chất lượng mạng và lưu lượng động, cần thực hiện các hoạt động đo giám sát thông qua hệ thống hỗ trợ hoạt động hoặc hệ thống quản lý mạng Những hệ thống này cung cấp các tham số cơ bản để tính toán các chỉ số KPI, phản ánh hoạt động hiện tại của mạng và giúp xác định khả năng tối ưu.
Hiểu biết sâu sắc về trạng thái động thực tế của mạng sẽ giúp xác định các ứng dụng cần thiết để tính toán các kịch bản khác nhau cho việc nâng cấp mạng
Các khía cạnh về mô hình kết nối
Cần xem xét khả năng tối ưu hóa mô hình kết nối mạng, đặc biệt trong việc tối ưu mạng truy nhập vô tuyến, mặc dù mô hình này không đóng vai trò quan trọng trong quy hoạch mạng lõi gói Không phải tất cả các mạng đều cung cấp khả năng này, và thực tế cho thấy kích thước mạng ảnh hưởng lớn đến việc áp dụng mô hình kết nối Đối với các mạng lớn, việc xem xét mô hình kết nối là điều cần thiết.
Kết Luận
Việc quy hoạch mạng lõi chuyển mạch gói PS đã giải quyết hiệu quả các vấn đề liên quan đến thiết kế, quy hoạch và tối ưu hóa miền mạng lõi của GPRS cũng như mạng IP trong thông tin di động Điều này bao gồm quy hoạch đa kết nối và định cỡ các thành phần mạng như SGSN, GGSN, DNS, DHCP, đồng thời tính toán thông lượng và băng thông tại các giao diện trong mạng Kỹ thuật quy hoạch IP như VLAN, VRRP và subnetting được áp dụng để tối ưu hóa băng thông với chi phí hợp lý Ngoài ra, việc triển khai các công nghệ tiên tiến như ATM, SDH, PDH, SIGTRAN và MPLS cũng được thực hiện linh hoạt, góp phần cải thiện chất lượng mạng thông qua giám sát các chỉ số KPI.
Triển khai mạng lõi, mạng truy nhập vô tuyến 3G đối với mạng Vinaphone
Cấu trúc mạng
Dựa trên giải pháp xây dựng mạng 3G, mạng sẽ sử dụng hạ tầng và thiết bị hiện tại, đồng thời bổ sung một số thành phần mới Cấu trúc mạng 3G bao gồm hai phần chính: mạng lõi CN và mạng truy nhập AN Chức năng của các phần tử trong mạng được tóm tắt rõ ràng, giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng kết nối.
Các phần tử trong mạng truy nhập (AN):
Phần mạng truy nhập vô tuyến gồm các nút mạng truy nhập 2G và 3G, trong đó phần truy nhập 3G gồm có RNC và Nút B.
NútB là trạm gốc 3G có chức năng thu phát tín hiệu (Rx và Tx), lọc và khuếch đại tín hiệu, cũng như điều chế và giải điều chế tín hiệu để giao tiếp với RNC qua giao diện Iub Nó kết nối với UE thông qua giao diện Uu, sử dụng kênh WCDMA, và đồng thời tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến NútB có thể phục vụ một hoặc nhiều cell và hỗ trợ cả hai chế độ FDD và TDD.
RNC (Radio Network Controller) là thành phần quản lý và điều khiển các tài nguyên vô tuyến trong khu vực của mình, kết nối với các Nút B Nó thực hiện việc điều khiển một hoặc nhiều Nút B và là điểm truy cập cho tất cả các dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN RNC bao gồm hai loại chính: CRNC (Controlling RNC) và SRNC (Serving RNC).
Trong trường hợp chỉ có một Nút B kết nối với RNC, RNC đó được gọi là RNC điều khiển, chịu trách nhiệm quản lý tải và tắc nghẽn cho các tế bào mà nó quản lý CRNC không chỉ điều khiển tải mà còn thực hiện quản lý và phân mã cho các kết nối vô tuyến trong các tế bào Nếu có nhiều hơn một Nút B kết nối với RNC, thì các Nút B này sẽ được phân loại thành hai loại khác nhau.
SRNC (Serving RNC) là nút điều khiển kết nối cả đường lưu lượng và báo hiệu RANAP với mạng lõi, đồng thời quản lý tín hiệu điều khiển tài nguyên vô tuyến giữa UE và UTRAN Nó xử lý dữ liệu lớp 2 (L2) từ và tới giao diện vô tuyến Uu Một SRNC của Nút B có thể đồng thời hoạt động như CRNC cho một Nút B khác, và mỗi UE kết nối với UTRAN chỉ có một SRNC duy nhất.
Drift RNC (DRNC) là loại RNC khác với SRNC, có chức năng điều khiển các ô mà MS sử dụng DRNC có khả năng thực hiện kết hợp và phân chia tại phân tập vĩ mô khi cần thiết Tuy nhiên, DRNC không xử lý dữ liệu tại lớp 2 từ hoặc tới giao diện vô tuyến, mà chỉ thực hiện việc định tuyến số liệu một cách trong suốt giữa các giao diện Iub và Iur Một UE có thể không có hoặc có một hoặc nhiều DRNC.
Hình 4-1 Cấu trúc mạng UMTS/GSM Các phần tử mạng lõi (CN):
Mạng lõi được chia thành hai miền chính: miền chuyển mạch kênh, bao gồm MSC Server và GMSC, và miền chuyển mạch gói, gồm SGSN và GGSN Ngoài ra, mạng còn có các thành phần khác như HLR, VLR, AuC, EiR và BG Mỗi khối trong mạng lõi đảm nhận vai trò và chức năng quan trọng, góp phần vào sự hoạt động hiệu quả của hệ thống mạng.
• MSC Server: Thực hiện các chức năng chủ yếu như điều khiển cuộc gọi và điểu khiển di động
- Điều khiển cuộc gọi: MSC server thực hiện điều khiển các cuộc gọi đến từ miền CS
Kết nối báo hiệu mạng của người sử dụng được thực hiện và chuyển đổi vào mạng tương ứng Máy chủ MSC cũng bao gồm VLR, nơi lưu trữ dữ liệu dịch vụ của người sử dụng di động cùng với thông tin liên quan đến CAMEL.
- Điều khiển di động: Đặc điểm điểm cơ bản của thông tin di động là tính di động, vì vậy
MSC Server cần quản lý tất cả các thuê bao trong khu vực của mình và đảm bảo rằng các thuê bao này có thể roaming trong các khu vực của các MSC khác.
GMSC thực hiện chức năng định tuyến cuộc gọi cho mạng GSM/UMTS/PLMN, kết nối giữa các mạng PSTN/ISDN hoặc mạng PLMN khác thông qua tổng đài trung kế quốc gia và quốc tế Tất cả các cuộc gọi vào mạng GSM/UMTS/PLMN sẽ được định tuyến đến một hoặc nhiều tổng đài GMSC, nơi GMSC hoạt động như một tổng đài trung kế cho mạng này.
SGSN (Serving GPRS Support Node) là điểm kết nối quan trọng trong mạng lõi, chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng và điều khiển cho miền truy nhập dữ liệu GPRS Trong mạng lõi của một nhà khai thác, có nhiều SGSN, mỗi SGSN kết nối trực tiếp với một số RNC (Radio Network Controller) Mỗi RNC quản lý một số Nút B (Node B), và mỗi Nút B có một số UE (User Equipment) đang kết nối SGSN đảm bảo quản lý tất cả các UE đang sử dụng dịch vụ dữ liệu trong vùng của nó, thực hiện cả chức năng điều khiển và xử lý lưu lượng cho miền chuyển mạch gói.
Chức năng điều khiển: bao g ồm quản lý tính di động và quản lý phiên
Quản lý tính di động là quá trình thực hiện việc thu thập và cập nhật thông tin như vị trí định tuyến, đăng ký vị trí, và kiểm soát các biện pháp bảo mật trong chuyển mạch SGSN có khả năng gửi thông tin về vị trí cho MSC/VLR hoặc nhận yêu cầu tìm gọi từ MSC/VLR thông qua giao diện Gs.
Phần quản lý phiên thực hiện chức năng điều khiển kết nối và theo dõi những thay đổi trong các kết nối dữ liệu hiện có Đồng thời, nó cũng giám sát các dịch vụ và tài nguyên mạng 3G, đảm bảo sự ổn định và hiệu quả trong quá trình truyền tải thông tin.
SGSN đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý lưu lượng dữ liệu của thuê bao, hoạt động như cổng vào ra giữa thiết bị người dùng (UE) và GGSN Nó chuyển giao và lưu trữ lưu lượng gói, đồng thời đảm bảo rằng kết nối được duy trì với chất lượng dịch vụ (QoS) phù hợp Bên cạnh đó, SGSN cũng là nút quan trọng trong việc tạo ra thông tin tính cước cho dịch vụ.
GGSN đóng vai trò là giao diện giữa miền mạng lõi gói và các mạng IP bên ngoài, như mạng Internet công cộng và mạng intranet thương mại Chức năng chính của GGSN bao gồm việc quản lý và chuyển tiếp dữ liệu giữa các mạng này.
- Nhận và ửi thông tin từ UE ra g c mác ạng ngo và ngài ược ại l
Phương án triển khai mạng 3G
Để tiết kiệm chi phí đầu tư cho cơ sở hạ tầng nhà trạm, các nút điều khiển vô tuyến RNC có thể được đặt tại cùng địa điểm với MSC và BSC Ngoài ra, các trạm thu phát sóng Nút B và thiết bị truyền dẫn SDH cũng thường được lắp đặt chung với nhà trạm BTS Việc sử dụng chung các thiết bị truyền dẫn SDH và cáp quang với mạng hiện tại sẽ tối ưu hóa hiệu quả đầu tư.
Mạng truyền dẫn cho 3G được triển khai theo hướng mở, sử dụng mạng IP backbone hiện có.
Trong giai đoạn này, các thiết bị mạng lõi hiện tại như SGSN, GGSN, HLR, MSC sẽ được nâng cấp để đáp ứng tương thích 3G
Các hệ thống mạng lõi PS và CS như MSC-S, SGSN, và HLR đã được nâng cấp để chuẩn bị cho việc kết nối với IMS Việc triển khai hệ thống IMS nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng các dịch vụ gia tăng trong mạng 3G.
Trong giai đoạn đầu phát triển 3G, cần ưu tiên phát triển tại các thành phố và thị xã có mật độ thuê bao cao, tận dụng cơ sở hạ tầng mạng và thiết bị truyền dẫn hiện có.
Mạng truy nhập của từng vùng kết nối với lớp truyền tải trục của vùng đó Các mạng truy nhập vô tuyến được tổ chức theo từng khu vực và nhu cầu cụ thể, dựa trên việc phân đoạn khác hàng.
Vùng mạng truy nhập 3G UMTS cung cấp băng thông rộng với tốc độ truy nhập lên tới vài Mbps, chủ yếu được triển khai tại các trung tâm tỉnh, thành phố lớn Quy mô và thời điểm triển khai phụ thuộc vào nhu cầu thị trường tại từng khu vực Hiện tại, các thành phố lớn như Hà Nội, TP.HCM, Đà Nẵng, Hải Phòng và Cần Thơ sẽ được triển khai thử nghiệm dịch vụ 3G nhằm đánh giá nhu cầu khách hàng và giảm tải cho mạng truy nhập vô tuyến 2.5G GSM.
Vùng mạng truy nhập EDGE/GPRS/GSM cung cấp tốc độ truy cập lên đến vài trăm Kbps, chủ yếu được triển khai tại trung tâm các tỉnh, thành phố lớn và các huyện có kinh tế phát triển Khu vực này có vùng phủ sóng rộng hơn so với mạng truy nhập 3G-UMTS.
• Vùng mạng truy nhập GPRS/GSM đảm bảo tốc độ truy nhập tới hàng chục Kbps triển khai trên toàn quốc.
Nguyên tắc phân vùng phủ sóng của các công nghệ truy nhập vô tuyến:
Mộ số tỉnh, thành phố
Hà Nội, TP.HCM, Đà Nẵng và một số thành phố khác đang tiến hành đo đạc và phân tích dữ liệu cấu hình, lưu lượng, mật độ thuê bao và số lượng thuê bao mạng hiện tại Mục tiêu là thiết kế và tính toán dung lượng, cấu hình cho mạng 3G, đồng thời tận dụng cơ sở hạ tầng nhà trạm hiện có để lắp đặt thiết bị cho mạng 3G Việc này giúp giảm thời gian xây dựng và thiết lập đường truyền dẫn Các thiết bị mạng lõi như MSC, HLR, SGSN, GGSN cũng sẽ được nâng cấp để đảm bảo tương thích với mạng 3G.
Các dịch vụ dự kiến triển khai
Triển khai các dịch vụ đa dạng nhằm đáp ứng tối đa nhu cầu của khách hàng, tập trung vào việc cung cấp thông tin và nội dung Các dịch vụ này sẽ phát triển dựa trên sự gia tăng băng thông truyền dẫn, như 3G và HSDPA với tốc độ lên đến 7,2 Mbps.
Các dịch vụ 3G dự kiến cung cấp trên mạng Vinaphone có thể được chia làm 3 nhóm lớn, cụ thể như sau:
• Nhóm 1: Nhóm các dịch vụ cơ bản
- Dịch vụ thoại cơ bản truyền thống
- Dịch vụ nhắn tin cơ bản truyền thống
• Nhóm 2: Nhóm các dịch vụ trực tuyến di động
- Dịch vụ định vị trực tuyến.
- Dịch vụ trên SIM 3G có dung lượng lớn
- Dịch vụ thông tin thể thao, giải trí, kinh tế, xã hội theo nhu cầu.
- Dịch vụ đa phương tiện truyền thông thế hệ mới IMS based: Push to talk, Instant message, Presence services
• Nhóm 3: Nhóm dịch vụ kết nối và truyền dữ liệu di động
- Dịch vụ kết nối Internet tốc độ cao: Mobile ISP.
Dịch vụ Fax, truyền số liệu, email và các ứng dụng văn phòng yêu cầu không chỉ trang bị thiết bị phù hợp mà còn cần đảm bảo rằng các thiết bị hiện có trên mạng có giao diện tương thích để sẵn sàng đáp ứng nhu cầu sử dụng.
Các hệ thống dịch vụ hiện tại như SMS, MMS, GPRS, PRBT cần được trang bị giao diện mở để có thể kết nối với bên thứ ba, nhằm cung cấp nội dung phong phú hơn.
Thực tế triển khai mạng 3G Vinaphone
Vào ngày 12/10/2009, Vinaphone đã ra mắt dịch vụ 3G, trở thành nhà mạng tiên phong cung cấp công nghệ này tại Việt Nam Khi khai trương dịch vụ 3G, Vinaphone đã giới thiệu đến khách hàng 6 dịch vụ mới, đánh dấu bước tiến quan trọng trong ngành viễn thông.
• Mobile Internet - truy nhập internet tốc độ cao trực tiếp từ điện thoại.
• Mobile Broadband - truy cập internet tốc độ cao từ máy tính thông qua sóng di động
• Video call – đàm thoại có hình.
• Mobile camera – xem trực tiếp hình ảnh tại các nút giao thông.
• Mobile TV – Xem trực tiếp 15 kênh truyền hình trên máy di động.
• 3G Portal – thế giới thông tin và giải trí trên điện thoại di động
Sau khi khai trương dịch vụ 3G, Vinaphone đã chính thức cung cấp sóng 3G tại 13 tỉnh, thành phố trên cả nước, bao gồm Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh, Thanh Hóa, Nghệ An, Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Khánh Hòa, TP HCM, Cần Thơ, Đồng Nai, Bình Dương và Vũng Tàu Dự kiến, vào năm 2010, Vinaphone sẽ mở rộng phủ sóng 3G ra toàn quốc.
Hình 4-2 hi c thể ện ấutrúc mạng lõi 3G Vinaphone t Hà N tính ại ội đến ng khai tr ng d v ày ươ ịch ụ3G.
Hình 4-2 c ấutr múc ạng3G Vinaphone tại Hà N tội ínhđếnngày 12/10/2009
Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng phân hệ vô tuyến 3G
Các tham số vùng phủ sóng
Trong WCDMA, vùng phủ và dung lượng không thể được xem xét độc lập mà cần được quy hoạch đồng thời và tuân theo các nguyên tắc phù hợp Mối quan hệ giữa vùng phủ và dung lượng được gọi là "breathing effect" của hệ thống WCDMA Khác với công nghệ TDMA/FDMA của GSM, vùng phủ của mạng WCDMA không được quy hoạch mà phụ thuộc vào tải của mạng Tải của mạng ảnh hưởng đến vùng phủ trên cả đường lên và đường xuống Trên đường lên, khi có nhiều người sử dụng, tạp âm cao hơn xuất hiện tại các nút B, dẫn đến hiện tượng tăng tạp âm, yêu cầu các UE phải tăng công suất phát để vượt qua mức tạp âm này, kết quả là vùng phủ sóng của đường lên bị giảm Trong giai đoạn quy hoạch mạng đầu tiên, kênh pilot (CPICH) phải được quy hoạch trước, sau đó vùng phủ sóng sẽ được điều chỉnh chi tiết hơn cho cả đường lên và đường xuống đối với tất cả các loại dịch vụ Đối với đường xuống, vùng phủ CPICH được đánh giá thông qua tham số công suất tín hiệu thu được (RSCP) và mức nhiễu do các cell khác gây ra Các tín hiệu nhiễu này thường được đánh giá bằng tham số năng lượng trên mức nhiễu (Ec/No) của CPICH.
Quan hệ giữa RSPC và Ec/No chủ yếu bị ảnh hưởng bởi tải của hệ thống và chất lượng quy hoạch mạng Chất lượng quy hoạch mạng sẽ được phản ánh qua số lượng cell xác định tại một vị trí Một số tài liệu sử dụng thuật ngữ "cell overlap" để mô tả tình trạng này Một cell được quy hoạch tốt là khi phần lớn diện tích của cell chỉ có một cell được xác định và việc chuyển giao giữa các cell trên đường biên được thực hiện một cách dứt khoát Khi tải hệ thống tăng, Ec/No giảm nhưng RSPC vẫn không thay đổi Suy giảm Ec/No do ảnh hưởng nhiễu từ các cell khác cũng tăng, và công suất lưu lượng đường xuống cần thiết (DPCH Ec/Ior) cũng tăng theo Công suất là một tài nguyên bị hạn chế, chỉ có thể đạt đến một giá trị nhất định, do đó vùng phủ không thể đáp ứng được điều kiện tải thực tế Điều này là đặc điểm quan trọng của vùng phủ sóng trong hệ thống WCDMA Do đó, việc thêm các cell mới mà không được quy hoạch hợp lý sẽ làm tăng tải cho các cell lân cận, ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ và dung lượng của hệ thống.
Nếu RSCP của tín hiệu pilot thấp hơn ngưỡng truy cập tối thiểu, UE sẽ không thể kết nối với cell, dẫn đến việc không hoàn thành cập nhật vị trí và đăng ký Tham số công suất mã tín hiệu thu (CPICH RSCP) phản ánh chất lượng vùng phủ sóng của đường xuống Vùng phủ sóng này được phân tích dựa trên các tham số của cell từ quá trình kiểm tra lái xe Vùng phủ sóng kém cũng dẫn đến việc không có tín hiệu pilot, gây ra sự chuyển giao liên tục cho UE, làm giảm hiệu quả hoạt động của hệ thống và tăng nguy cơ mất cuộc gọi Để khắc phục vấn đề này, cần nâng cao chất lượng phủ sóng của cell có cường độ tín hiệu mạnh và giảm vùng phủ sóng của cell xa yếu bằng cách điều chỉnh nghiêng và góc phương vị của anten.
Vùng phủ sóng đường lên được đánh giá dựa trên công suất phát của thiết bị người dùng (UE) thông qua quá trình kiểm tra di động (driving test) Phân bổ công suất phát của UE thể hiện mức độ nhiễu và suy hao trong đường truyền tín hiệu lên.
Nhiễu pilot là hiện tượng thừa các pilot cường độ tín hiệu mạnh tại một đầu mút nhưng không có pilot sức cơ đáp có cường độ tín hiệu đủ yếu Hiện tượng này xảy ra do ảnh hưởng từ cường độ tín hiệu của nhiều nút B, thường xuất hiện chủ yếu ở vùng thành phố nơi lắp đặt nhiều nút B.
Nhiễu Pilot gây ra các v n ấ đề như:
• Suy giảm Ec/N0 Nhi u pilot c ng m nh gây nhi u cho các tín hi u mong mu n do đó ễ ườ độ ạ ễ ệ ố
Io t ng, N0 t ng, Ec/N0 t ng và BLER gi m, và chă ă ă ả ất lượng m ng giạ ảm.
Khi có nhiều pilot hoạt động mà không có sự kiểm soát, hiện tượng chuyển giao liên tục giữa các pilot sẽ xảy ra Điều này là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến lỗi chuyển giao và rơi cuộc gọi.
• Nhiễu pilot t ng nên dung l ng c a h th ng b suy gi m.ă ượ ủ ệ ố ị ả
Như vậy để đánh giá chất lượng ph ủ sóng cũng như chất lượng quy ho ch m ng vô tuy n, có th ạ ạ ế ể dựa trên các tham sốsau:
• Năng lượng c a m i chip trên tủ ỗ ổng công su t suấ ất được của tín hiệu pilot (CPICH Ec/No).
• Tham số công su t mã tín hi u c a tín hi u Pilot (CPICH RSCP) ấ ệ ủ ệ
• Công su t phát cấ ủa UE (UE_Tx_Power).
• T l nhi u kênh Pilot (Pilot pollution ratio) ỷ ệ ễ
Giá trị ngưỡng của các tham số đánh giá chất lượng sóng phủ thuộc vào tiêu chí của mỗi nhà khai thác mạng khác nhau Dưới đây là ví dụ tham khảo về mã giá trị ngưỡng của các tham số đánh giá chất lượng vùng phủ sóng.
CPICH Ec/No CPICH Ec/No >= -12dB >= 97% vùng thành th ị
>% vùng nông thôn CPICH RSCP CPICH RSCP >= -95 dBm >= 98% vùng thành th ị
>% vùng nông thôn UE_Tx_Power UE_Tx_Power ≤ 10 dBm >= 98% vùng thành th ị
5.2 Các tham s ố mi n chuy ề ể n m ch kênh (CS) ạ
Quá trình thiết lập dịch vụ chuyển mạch kênh bao gồm ba bước chính Đầu tiên, UE cần truy cập vào UTRAN và thiết lập một kết nối RRC Sau khi kết nối này được thiết lập, một số tin nhắn Non Access Stratum (NAS) sẽ được trao đổi giữa UE và mạng lõi (CN), bao gồm các thông điệp như CM Service Request, Authentication và Security Bước cuối cùng trong quá trình thiết lập là tạo một kênh mang truy nhập vô tuyến (RAB) giữa mạng lõi (CN) và UE.
Thiết lập kết nối RRC
Bearer truy nhập vô tuyến
Hình 5-1 Sơ đồ khối thiết lập cuộc gọi
Figure 5-2 illustrates the flowchart for establishing a call from a mobile device If there is a failure in the RRC connection request (step 1) and RANAP: RAB Assignment Response (step 27), along with Alerting/Connect (step 29) during a driving test scenario, it can be considered as an Access Failure Typically, any abnormal RAB release procedures occur after receiving the RAB Assignment Response message (in cases of poor coverage), while the Alerting/Connect message (in the context of Drive Test calculations) is regarded as a dropped call.
Bảng 5-1 liệt kê các nguyên nhân thiết lập RRC Khi UE thực hiện thiết lập kết nối RRC với UTRAN, UE sẽ gửi đi thông điệp RRC Connection Request Thông điệp này chứa phần tử chỉ rõ nguyên nhân thiết lập cho từng yêu cầu kết nối Các nguyên nhân thiết lập cần được sử dụng cho các KPI riêng biệt của cuộc gọi trong mỗi chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói liên quan đến lỗi truy cập Các bộ đếm cho từng loại lưu lượng cho từng RRC Connection Request và RRC Connection Complete, theo quy định của 3GPP, phải được thiết lập bằng phần mềm.
Bảng 5-1 Các nguyên nhân thiết lập RRC Nguyên nhân thiết lập RRC Mô tả
0 Cuộc gọi hội thoại đi (OCC)
1 Cuộc gọi streaming đi (OSC)
2 Cuộc gọi tương hỗđi (OIC)
3 Cuộc gọi background đi (OBC)
4 Cuộc gọi lưu lượng thuê bao đi
5 Cuộc gọi hội thoại đến (TCC)
6 Cuộc gọi streaming đến (TSC)
7 Cuộc gọi tương hỗ đến (TIC)
8 Cuộc gọi Background đến (TBC)
10 Lựa chọn lại Cell Inter RAT -
11 Yêu cầu thay đổi cell Inter-RAT
14 Báo hiệu ưu tiên mức cao đi
15 Báo hiệu ưu tiên mức thấp đi
16 Thiết lập lại cuộc gọi
17 Báo hiệu ưu tiên mức cao đến
18 Báo hiệu ưu tiên mức thấp đến
19 Kết thúc – không rõ nguyên nhân
Các tham số miề n chuy ển mạ ch kênh (CS)
1.Yêu cầu kết nối RRC
2 Thiết lập đường kết nối vô tuyến
3 Đáp ứng thiết lập đường kết nối vô tuyến
4 Đồng bộ bearer truyền tải dữ liệu
5 Thiết lập kết nối RRC
6 Hoàn thành kết nối RRC
7 truyền tải trực tiếp ban đầu yêu cầu dịch vụ CM ( )
9 DT ( yêu cầu nhận thực )
10 Truyền tài trực tiếp DL yêu cầu nhận thực ( )
11 Truyền tải trực tiếp DL đáp ứng nhận thực ( )
12 DT ( đáp ứng nhận thực )
13 Lệnh chế độ bảo mật
14 Lệnh chế độ bảo mật
16 hoàn thành chế độ bảo mật
15 Hoàn thành chế độ bảo mật
17 Truyền tải trực tiếp UL Thiết lập ( ) 18 DT ( Thiết lập )
19 DT ( bắt đầu cuộc gọi )
20 Truyền tải trực tiếp UL bắt đầu cuộc gọi ( )
22 thiết lập đường kết nối vô tuyến
23 đáp ứng thiết lập kết nối vô tuyến
25 Thiết lập Bearer vô tuyến
26 Hoàn thành thiết lập bearer vô tuyến
29 truyền tải trực tiếp DL Alerting ( )
31 truyền tải trực tiếp DL kết nối ( )
32 truyền tải trực tiếp UL báo nhận kết nối ( )
33 DT ( báo nhận kết nối )
Pre-RAB hoặc pha báo hiệu
Hình 5-2 Lưu đồ thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh 5.2.1 T l lỷ ệ ỗi thiết lập cuộc gọi thoại CS
Lỗi thiết lập cuộc gọi thoại miền CS thường xuất phát từ các vấn đề kết nối như RRC Connection Failure, NAS Setup Failure và RAB Establishment Failure Thiết lập RRC được coi là thành công khi RNC nhận được thông điệp RRC Setup Complete từ UE Đối với thiết lập NAS, thành công được xác định khi các thông điệp báo hiệu trong quá trình thiết lập được thực hiện thành công Phiên RAB được xem là thành công khi RNC nhận được RAB Assignment Response từ lõi mạng Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thoại miền chuyển mạch kênh được tính theo công thức (5.1) tại OMC và công thức (5.2) trong các bài kiểm tra lái xe.
• CSVAccessFailureRate: Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi thoại miền CS
• #RRC Connection Success (CSV): Tổng số các kết nối RRC thành công với mọi nguyên nhân thiết lập dẫn đến CSV RAB.
• #RRC Connection Attempt (CSV): S bố ản tin yêu cầu kết nối RRC nhậ được vớn i các nguyên nhân thiết lập d n ẫ đến CSV RAB
• #RAB Assignment Response (CSV):Tổng số RANAP: các bản tin RAB Assignmen Response gửi từ RNC đến MSC cho cuộc gọi tho i.ạ
• #RAB Assignment Request (CSV): Tổng sốRANAP: Các bản tin RAB Assignment Request gửi từMSC đến RNC để thiết lập cu c goi thoộ ại
• # SRB Attempt: Tổng s RRC Connection Completes d n n vi c kh i t o chuy n hướng ố ẫ đế ệ ở ạ ể (Initial Direct Transfer) đến mi n CS và c ng d n n m t b n tin yêu c u phân nh (CSV ề ũ ẫ đế ộ ả ầ đị RAB Assignment Request).
• # SRB Success: S ốcác yêu cầu phân định CSV RAB (CSV RAB Assignment Requests).
Giá trị ngưỡng cho tỷ lệ cuộc gọi thoại miền được thiết lập khác nhau tùy thuộc vào tiêu chí của các nhà khai thác Ví dụ, một số nhà khai thác có thể đặt giá trị ngưỡng cho tỷ lệ cuộc gọi thoại miền CS ở mức ≤ 2%.
5.2.2 T l ỷ ệ rơi cuộc gọi thoại miền chuyển mạch kênh CS
Tỷ lệ cuộc gọi rơi miền CS (CSV Drop) là chỉ số quan trọng để đánh giá khả năng duy trì cuộc gọi của mạng Chỉ số này được xác định bằng tỷ lệ giữa số cuộc gọi bị ngắt kết nối bất thường so với tổng số cuộc gọi kết thúc bình thường Việc theo dõi CSV Drop giúp cải thiện chất lượng dịch vụ và trải nghiệm người dùng trong hệ thống viễn thông.
Cuộc gọi ngắt kết nối không bình thường được khởi tạo khi nhận được bản tin RAB Disconnect RANAP từ MSC sau khi cuộc gọi đã kết nối thành công Bản tin này chỉ ra các lý do ngắt kết nối không bình thường như lỗi kết nối vô tuyến, nhiều lỗi đường lên hoặc đường xuống, và các lý do khác có thể được gửi từ phía UTRAN hoặc CN CSV Drop được xác định theo hai phương pháp: giá trị thống kê tại OMC được tính toán từ các bộ đếm trong thiết bị và giá trị từ quá trình đo Driving test.
• CSVDropRate: T l rỷ ệ ớt cuộc gọi thoại miền CS.
• #RABNormalRelease(CSV): Là tổng s b n tin gi i phóng RAB bình th ng (nguyên nhân ố ả ả ườ gi i phóng RAB là ả “normal release”).
• #RABAbnormalRelease(CSV): Là tổng s b n tin gi i phóng RAB d th ng (nguyên nhân ố ả ả ị ườ gi i phóng RAB là Abnormal relả “ ease”).
• CSV_calls: Số cuộc gọi thoại miền chuyển mạch kênh.
• CallDropped: Số cuộc gọi thoại miền chuyển mạch kênh bị rớt.
• CallSetupSuccess: Số cuộc gọi thoại miền chuyển mạch kênh được thiết lập thành công.
Giá trị ngưỡng đối với tỷ lệ rơi cuộc gọi thoại miền có thể khác nhau tùy thuộc vào tiêu chí của các nhà khai thác Ví dụ, một số nhà khai thác có thể đánh giá giá trị ngưỡng này cao hơn so với những nhà khai thác khác, điều này ảnh hưởng đến cách thức mà họ quản lý và tối ưu hóa chất lượng dịch vụ của mình.
5.2.3 Tỷ lệ lỗi khối đường lên (UL BLER) cho cuộc gọi thoại miền CS
Ngoài tiêu chu n MOS, tham sẩ ố BLER có th đưể ợc sử ụ d ng để đánh giá chất lượng của cu c gọi ộ
Tại mạng lõi, tham số UL BLER được tính trung bình và báo cáo theo chu kỳ nhất định Các bộ đế m tại RNC sẽ thực hiện chức năng này theo công thức (5.5) Cần lưu ý rằng phải tính cho tất cả các loại cấu hình kết nối vô tuyến CS Speech (12,2/12,2 kbps), CS Speech AMR (7,95/7,95 kbps), CS Speech AMR (5,9/5,9 kbps), và CS Speech AMR (4,75/4,75 kbps) UL BLER không thể được xác định bằng phương pháp driving test.
FaultyTransportBlocksInUplinkAfterSellectionCombining speech CSV = TotalTransportBlocksInUplinkAfterSellectionCombining speech (5.5) Trong : đó
• CSVULBER: Tỷ ệ ỗ l l i khối đường lên đối với thoại miền CS
Faulty transport blocks in the uplink after selection combining for speech can lead to significant transmission issues This problem affects the total number of dedicated channels (DCH) used for voice communication The impact is observed every 10 seconds, highlighting the need for timely resolution to maintain call quality and reliability.
Total Transport Blocks in Uplink after Selection Combining refers to the sum of transport blocks transmitted in the Dedicated Channel (DCH) during the uplink phase, following the selection and combination process The cycle duration for this process is 10 seconds.
Giá trị ngưỡng cho UL BLER trong cuộc gọi thoại miền chuyền mạch phụ thuộc vào tiêu chí của từng nhà khai thác khác nhau Chẳng hạn, giá trị ngưỡng CSV ULBLER được xác định là 2% hoặc thấp hơn, áp dụng cho 95% tổng số mẫu đo.
5.2.4 Tỷ lệ lỗi khối đường xuống (DL BLER) cho cuộc gọi thoại miền CS
Tham số DL BLER được báo cáo từ máy di động theo tiêu chuẩn 3GPP và được thu thập để thể hiện trong chức năng của RNC DL BLER được xác định qua hai phương pháp: giá trị thống kê tại OMC, tính toán từ các bộ đếm trong thiết bị, và giá trị tính toán từ quá trình đo Driving test.
FaultyTransportBlocksInDownlinkAfterSelectionCombining Speech CSV = TotalTransportBlocksInDownlinkAfterSelectionCombining Speech (5.6)
• CSVDLBLER: T l l i khỷ ệ ỗ ối đường xuống đối với cuộc gọi thoại miền CS.
Các khối truyền tải DCH trong đường xuống có thể gặp lỗi sau khi kết hợp, ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ Chu kỳ mù là khoảng thời gian 2 giây, trong đó việc truyền tải dữ liệu bị gián đoạn Việc quản lý và khắc phục các lỗi này là cần thiết để đảm bảo hiệu suất mạng ổn định.
Tổng số khối truyền tải DCH trong đường xuống sau khi kết hợp cho thoại là rất quan trọng Các khối này được tính toán dựa trên chu kỳ mẫu 20 ms.
• CSV_calls: Số cuộc gọi thoại miền chuyển mạch kênh.
• SamplesBelowBLERTarget: S mố ẫu dưới mức tỷ ệ ỗ l l i khối.
• AllBLERSamples: Tổng số ẫ m u xét t l l i khỷ ệ ỗ ối
Giá trị ngưỡng đối với chỉ số DL BLER trong cuộc gọi thoại miền chuyển mạch kênh phụ thuộc vào tiêu chí của từng nhà khai thác Ví dụ, có thể thiết lập giá trị ngưỡng CSV DL BLER là 2% cho 95% số mẫu đo.
5.2.5 Tỷ lệ lỗi chuyển giao 3G-2G cuộc gọi thoại trong miền CS
Lư đồ cuộc gọi chuyển giao interRAT được mô tả trong Hình 5-3, cho thấy tỷ lệ lỗi chuyển giao IRAT giữa các công nghệ WCDMA và GSM trong quá trình thực hiện cuộc gọi thoại trong miền CS Khi UTRAN nhận bản tin Handover from UTRAN Command từ UE, quy trình chuyển giao được kích hoạt Chuyển giao được coi là lỗi khi UTRAN nhận bản tin Handover from UTRAN Failure từ UE Tỷ lệ lỗi chuyển giao được xác định theo hai cách: giá trị thống kê tại OMC được tính toán từ các bộ đếm trong thiết bị và giá trị tính toán từ quá trình đo Driving test.
• CSV3G2GhandoverFailureRate (hay CSV IRAT Failure Rate): T l lỷ ệ ỗi chuyển giao từ m ng WCDMA sang m ng GSM trong cuạ ạ ộc gọi thoại miền CS.
• #HandoverFromUTRAN failure: S bố ản tin báo lỗi chuyển giao từ UTRAN được gửi từUE đến RNC
• #HandoverFromUtranCommand: S lố ần yêu cầu chuyển giao từ UTRAN được gửi từ RNC đến UE
Giá trị ngưỡng cho tỷ lệ chuyển giao 3G-2G trong cuộc gọi thoại phụ thuộc vào tiêu chí của các nhà khai thác khác nhau Ví dụ, một ngưỡng có thể được thiết lập cho tỷ lệ thất bại CSV IRAT là 5%.
UE RNC MGW MSC 3G MSC/MGW 2G BSC
1 RANAP: yêu cầu xác định lại vị trí 2 MAP-yêu cầu chuẩn bị chuyển giao 3 BSSMAP yêu cầu : chuyển giao
4 BSSMAP Xác nhận yêu cầu chuyển giao.
5 MAP-đáp ứng chuẩn bị chuyển giao
7 GCP: Accept T 5 8 BICC: bản tin khởi tạo địa chỉ
9 QAAL2: Yêu cầu thiết lập (AAL2)
10 QAAL2: Xác nhận thiết lập (AAL2)
11 BICC: hoàn thành bản tin địa chỉ (CIC3)
12 RANAP: Yêu cầu xác định lại vị trí
13 DCCH: Yêu cầu chuyển giao từ UTRAN Yêu cầu chuyển giao ( )
14 RRC: chấp nhận chuyển giao 15 BSSMAP Ngắt chuyển
16 MAP-yêu cầu xử lý báo giao
17 GCP: Mod hiệu Termination T2, TDM
19 RRC: Hoàn thành chuyển giao
20 BSSMAP Hoàn thành : chuyển giao
21 BICC: MAP gửi yêu cầu kết thúc báo hiệu
22 RANAP: yêu cầu giải phóng báo hiệu trên giao diện Iu
Trigger end 23 ALCAP: Yêu cầu giải phóng báo hiệu (ALL2)
25 RANAP: Hoàn thành giải phóng Iu
Hình 5-3 Lưu đồ cuộc gọi chuyển giao interRAT 5.2.6 T l lỷ ệ ỗi thiết lập cuộc gọi dữliệu miền CS
Các tham số miền PS (chuyển mạch gói)
Ta có l u ư đồcuộc gọi miền PS như trong Hình 5-4 Nếu có lỗi xuất hiện giữa bước yêu c u k t nối ầ ế
RRC và bước 27 công nhận phân định RAB, kết qu ả được coi là có lỗi truy nhập (Access Failure).
Mọi RAB giải phóng không bình th ng sau khi công nhườ ận RAB được xem là cuộc gọ ơi r i.
Trong phiên bản 99, tốc độ các RAB đường xu ng là 384 kbps,128 kbps, và 64 kbps Tố ố độc RAB đường lên là 384 kbps, 64 kbps
HSDPA HS-DSCH hỗ ợ ố tr t c độ 1800 kbps ( i vớđố i UE Cat 12) HSUPA UL hỗ ợ ố độ tr t c 1.450 Mbps (UE Cat 3)
5.3.1 Lỗi thiết lập cuộc gọi dữ liệu miền PS
Here is the rewritten paragraph:Tham số PSD Access Failure được sử dụng để đánh giá các lỗi truy nhập dữ liệu miền PS, cho phép nhìn thấy phía người sử dụng Tham số này được xác định theo hai cách: giá trị thống kê OMC được tính toán từ các bộ đếm đặt trong các thiết bị mạng theo công thức (5.17), và giá trị tính toán từ quá trình đo Driving test theo công thức (5.18).
• PSDAccessFailureRate: T l lỷ ệ ỗi thiết lập cuộc gọi dữliệu miền chuyển mạch gói PS
• #RRCConnectionComplete: S lố ần thiết lập kết nối RRC với các lý do thiết lập PSD (cả khởi đầu và k t thúc cu c g i) thành công ế ộ ọ
• #RRCConnectionRequest: S bố ản tin yêu cầu kết nối RRCvới lý do thiết lập PSD (cả khởi đầu và k t thúc cu c g i) nh n ế ộ ọ ậ được
• #RABAssignmentResponse (PSD): S ố RANAP: Các bản tin RAB Assignment Response được g i t RNC n SGSN thi t l p d ch v ử ừ đế để ế ậ ị ụPS.
• #RABAssignmentRequest(PSD): S ố RANAP: số ả b n tin RAB Assignment Request gửi từSGSN đến RNC để thiêt l p d ch v ậ ị ụPS.
The successful connection of the RRC in the #SRBAttempt leads to the initial direct transfer process to the PS domain, followed by the RAB assignment request for the PS (R99) domain.
• #SRBSuccess: S l n yêu c u phân ố ầ ầ định RAB cho PS (PS R99 RAB Assignment Requests).
• PSD_Calls:S ốcuộc gọi dữliệu miền chuy n m ch gói PS.ể ạ
• ActivatePDPContextAccept:Kích hoạt PDP context được chấp nh n.ậ
• RRCConnectionRequest:S yêu cố ầu kết nối RRC.
Giá trị ngưỡng cho tham số PSD Access Failure phụ thuộc vào tiêu chí của các nhà khai thác khác nhau Chẳng hạn, một số nhà khai thác có thể đặt giá trị ngưỡng PSD Access Failure ở mức 2%.
5.3.2 Tỷ lệ rơi cuộc gọi dữ liệu miền PS
Một phiên dữ liệu trong miền PS được coi là bị rơi khi RAB liên quan giải phóng không bình thường từ phía mạng lõi hoặc UTRAN Mọi lỗi rơi cuộc gọi sau khi bản tin công nhận phân định RAB được gửi sẽ được xem là rơi trong miền PS Công thức (5.19) phải được áp dụng cho cả lưu lượng Packet Interactive và Packet Background (bao gồm cả HSDPA) Khi thực hiện driving test, tỷ lệ rơi cuộc gọi PSD được đo sau khi bắt đầu truyền dữ liệu FTP Cuộc gọi PSD được xem là rơi khi phiên FTP bị ngắt kết nối một cách thủ công hoặc không bình thường mà không hoàn thành việc truyền file vì bất kỳ lý do nào.
Thiết lập RAB cho dữ liệu PS đã hoàn tất thành công, khi RNC gửi bản tin RAB Assignment Responses đến các nút lõi sau khi quá trình thiết lập RAB được thực hiện.
• #RABDrop: s ốRAB dùng cho các cuộc gọi dữliệu PS bị ơ r i.
• ftpDownloadSuccess: Các phiên tải dữ u ftp thành công liệ
• CallSetupSuccess: Các cuộc gọi được thiết lập thành công.
Giá trị ngưỡng đối tham sốPSDCallDropRate tùy thu c vào tiêu chí a các nhà khai thác khác ộ củ nhau Ví d , có th lụ ể ấy giá trị ngưỡng PSDCallDropRate 2%
5.3.3 Tỷ lệ lỗi chuyển giao 3G/2G miền PS
Trong quá trình chuyển giao RNC trong mi n PS, bản tin Cell Change Order sẽ được gửi từ UTRAN đến UE Để giám sát quá trình chuyển giao thành công, có thể sử dụng bản tin RNC Iuả Release từ CN Tham số này được xác định qua hai phương pháp: giá trị thống kê tại OMC được tính từ các bộ đếm trong thiết bị mạng theo công thức (5.21) và giá trị tính toán từ quá trình đo Driving test theo công thức (6.22).
• 3G2GPSHandoverFailureRate: T l lỷ ệ ỗi chuyển giao khi cuộc gọi dữ liệu miền PS lỗi do chuyển giao từ ạ m ng UMTS sang GSM
• #CellChangeOrderFromUTRAN Failure(PS): Số ả b n tin yêu cầu đổi Cell từ UTRAN b l i ị ỗ (Cell Change Order from UTRAN Failure) gửi từUE đến RNC.
• #CellChangeOrderFromUTRAN Command(PS): Số ả b n tin yêu cầu đổi Cell (Cell Change Order Messages) gửi từRNC đến UE.
Giá trị ngưỡng đối tham số3G2GPSHandoverFailureRate tùy thu c vào tiêu chí cộ ủa các nhà khai thác khác nhau Ví d , có th lụ ể ấy giá trị ngưỡng 3G2GPSHandoverFailureRate 5 %.
1.Yêu cầu kết nối RRC
2 Thiết lập đường kết nối vô tuyến
3 Đáp ứng thiết lập đường kết nối vô tuyến
4 Đồng bộ bearer truyền tải dữ liệu
5 Thiết lập kết nối RRC
6 Hoàn thành kết nối RRC
7 truyền tải trực tiếp ban đầu yêu cầu dịch vụ ( )
9 DT ( yêu cầu nhận thực )
10 Truyền tài trực tiếp DL yêu cầu nhận thực ( )
11 Truyền tải trực tiếp UL đáp ứng nhận thực ( )
12 DT ( đáp ứng nhận thực )
13 Lệnh chế độ bảo mật
14 Lệnh chế độ bảo mật
16 hoàn thành chế độ bảo mật
15 Hoàn thành chế độ bảo mật
17 Truyền tải trực tiếp UL kích hoạt PDP context ( ) 18 DT (yêu cầu kích hoạt
20 thiết lập đường kết nối vô tuyến
Pre-RAB hoặc pha báo hiệu
21 đáp ứng thiết lập đường kết nối vô tuyến
23 Thiết lập bearer vô tuyến
24 hoàn thành thiết lập bearer vô tuyến
26 DT (đáp ứng kích hoạt PDP context)
27 Truyền tải trực tiếp DT đáp ứng kích hoạt PDP context ( )
Hình 5-4 Lưu đồ thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch gói (PS) 5.3.4 Thời gian gián đoạn do chuyển giao 3G/2G miền PS
Tham số PSDIRATInterruptionTimes được sử dụng để đo thời gian gián đoạn trong quá trình chuyển giao dữ liệu giữa các công nghệ mạng, cụ thể là trong quá trình chuyển đổi giữa sóng 3G và 2G Công thức tính toán tham số này là sự chênh lệch giữa thời gian cập nhật hoàn tất của UE và thời gian ra lệnh thay đổi tế bào từ RNC.
• PSDIRATInterruptionTime: Khoảng th i gian gián oờ đ ạn của các dịch vụ gói khi chuy n giao c ng ể ứ
Thời gian TimeRAUpdateComplete_UE là dấu thời gian (time stamp) trong quá trình cập nhật vùng định vị (Routing Area Update) khi UE gửi bản tin hoàn thành tới SGSN của mạng 2G.
• TimeCellChangeOrder_RNC: Thời gian (time stamp trong ph n m m o ph sóng) khi UE ầ ề đ ủ nh n ậ được bản tin yêu c u thay ầ đổi cell (Cell Change Order) từRNC ở đường xu ng ố
Giá trị ngưỡng của tham số PSD_IRATInterruptionTime thay đổi tùy theo tiêu chí của các nhà khai thác khác nhau Chẳng hạn, một số nhà khai thác đặt giá trị ngưỡng PSD_IRATInterruptionTime là 12 giây cho 95% số lượng cuộc gọi.
5.3.5 Tỷ lệ lỗi thiết lập HSDPA
Tỷ lệ truy nhập cần được đánh giá khi kích hoạt phiên dữ liệu HSDPA Phép đo này được thực hiện trên UE trong cuộc gọi HSDPA trong cell cần kiểm tra với kênh DCH đường lên có tốc độ 384/64 Kbps Trong trường hợp có nhiều yêu cầu kết nối RRC, chỉ yêu cầu kết nối RRC đầu tiên được sử dụng để tính toán KPI Tham số này được xác định theo hai cách: giá trị thống kê tại OMC được tính toán từ các bộ đếm trong thiết bị mạng theo công thức (5.24) và giá trị tính toán từ quá trình đo Driving test theo công thức (5.25).
RRCConnectionComplete SRBSuccess RABAssignmentSuccess HS DSCH x x
RRCConnectionRequest SRBAttempt RABAssignmentRequest HS DSCH
• HSDPAAccessFailureRate: T l l i thiỷ ệ ỗ ết lập truy cập gói d ữliệu đường xu ng tố ốc độcao.
• #RRCConnectionComplete: S bố ản tin thiết lập kết nối RRC thành công (RRC Connection Setup) với nguyên nhân thi t l p là ế ậ “Packet Establishment” (cả ướ h ng g i n và g i i) ọ đế ọ đ
RRC Connection Request là thông điệp yêu cầu kết nối RRC, được gửi đi với nguyên nhân thiết lập là "Packet Establishment", áp dụng cho cả cuộc gọi đến và cuộc gọi đi.
• #RABAssignmentResponse (HS-DSCH): S bố ản tin đáp ứng phân định RAB (RABAssignment Response) gử ừi t RNC n SGSN PS ang ph c v đế đ ụ ụ
• #RABAssignmentRequest(HS-DSCH): S bố ản tin yêu cầu phân định RAB (RABAssignment Request) gửi từ SGSN n RNC để đế thiết lập d ch v ị ụHSDPA.
• #SRBAttempt: S bố ản tin hoàn thành kết nối (RRC Connection Completes) d n ẫ đến thủ ục t chuy n h ng sang miể ướ ền PS và cũng d n n yêu c u phân ẫ đế ầ định HSDPA RAB.
• #SRBSuccess: S b n tin yêu c u phân ố ả ầ định HSDPA RAB.
• HSDPA_Session: T ng s ổ ốphiên HSDPA.
• ActivatePDPcontextAccept: S ốkích hoạt PDP context được chấp nh n ậ
• RRC Connection Request: S yêu c u thiố ầ ết lập RRC.
Giá trị ngưỡng của tỷ lệ thất bại truy cập HSDPA phụ thuộc vào tiêu chí của từng nhà khai thác khác nhau Chẳng hạn, một số nhà khai thác đặt ngưỡng HSDPA Access Failure Rate ở mức 2%.
5.3.6 Tỷ lệ cuộc gọi rơi HSDPA
Một phiên HSDPA được coi là rơi khi HS-DSCH không được giải phóng bình thường bởi UTRAN hoặc CN Phép đo này được thực hiện với UE đơn trong toàn bộ HSDPA trong cell cần đo, kiểm tra với kênh DCH 384/64 Kbps trên đường lên và HS-DSCH trên đường xuống Tham số này được xác định theo hai cách: giá trị thống kê tại OMC được tính từ các bộ đếm trong thiết bị mạng theo công thức (5.26), và giá trị tính toán từ quá trình đo Driving test theo công thức (5.27).
• HSDPADropeRate: T l ỷ ệcuộc gọi HSDPA bị ớ r t
• HS-DSCH_ReleaseDueToFailure: S ốHS DSCH gi- ải phóng do lỗi kết nối vô tuyến hoặc các l i khác ỗ
• HS-DSCH_AllocationSuccess: S ốHS DSCH đã ấp phát tại RNC, bản tin Radio Bearer Re- c - Configuration Complete t UE sau khi thiừ ết lập luồng HS-DSCH MAC-d thành công
• HS-DSCH_Drop: Số -HS DSCH b r t ị ớ
• HS-DSCH_AllocationSuccess: S -ốHS DSCH được chỉ đị nh thành công
Giá trị ngưỡng HSDPA Drop Rate phụ thuộc vào tiêu chí của từng nhà khai thác Chẳng hạn, một số nhà mạng có thể đặt ngưỡng HSDPA Drop Rate ở mức 2%.
Thông lượng PSD được định nghĩa là tổng số các khối RLC được gửi qua cửa sổ quan sát cho mỗi loại kênh truyền tải, bao gồm cả các khối phát lặp lại Công thức này áp dụng cho cả đường lên và đường xuống Phép toán này chỉ được thực hiện với lượng chuyển mạch gói (kiểu nền và kiểu tương tác) Tham số này là thông lượng tại lớp RLC (SDU) với điều kiện ULBLER ≤ 5%, DLBLER ≤ 5% đối với phiên bản 99 Tham số này được xác định theo hai cách: giá trị thống kê tại OMC được tính toán từ các bưu điện đặt trong các thiết bị mạng theo công thức (5.28), và giá trị tính toán từ quá trình đo Driving test theo công thức (5.29).
AM RLC SDU Data UserThroughput
• UserThroughput: Thông lượng người dùng
• PSDAvgThroughput:Thông lượng d u gói mi n PS trung bình ữliệ ề
• AM_RLC_SDU_Data(kb): Tổng các khối AM RLC SDU (kb) đãtruyền trên đường lên hoặc đường xu ng, bao g m c nh ng kh i truy n l i ố ồ ả ữ ố ề ạ
• AM_RLC_SDU_Duration: Khoảng th i gian truy n RLC SDU tính b ng giây Không tính ờ ề ằ kho ng thả ời gian đệm.
• UserDataTransferred(kb): L ng d ượ ữliệu tải FTP tính theo kb trong m t phiên ộ
• SessionDuration(s): Khoảng th i gian tính b ng giây download/upload m t file ờ ằ để ộ
• PSD_Throughput(kbps): Thông l ng d u gói tính theo kbps o ượ ữliệ đ được tại lớ ứp ng d ng ụ
Kết luận
Nhiều quốc gia đã triển khai thành công hệ thống 3G, với các nhà khai thác đưa ra bộ tham số KPI chính và mức ngưỡng theo tiêu chí riêng Dựa trên phân tích và số liệu tham khảo từ nhà khai thác T Mobile, tôi xin đề xuất bộ tham số KPI chính cùng mức ngưỡng để đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến WCDMA cho mạng Vinaphone, như trình bày trong Bảng 5-2.
Bảng 5-2 Tổng hợp các tham số KPI
TT Tham số KPI Diễn giải Giá trị ngưỡng
Các tham số đánh giá chất lượng vùng phủ sóng
1 CPICH Ec/N0 Tỷ số giữa năng lượng chip và nhiễu kênh Pilot
CPICH Ec/Io 12 dB, với 97% vùng thành thị và nông thôn
2 CPICH RSCP Công suất mã tín hiệu
CPICH CPICH RSCP -95dBm với:
3 UE_Tx_Power Công suất phát của UE UE_Tx_Power -10 dBm với:
4 Pilot pollution ratio Tỷ lệ nhiễu kênh pilot 5%
Các tham số đánh giá chất lượng miền chuyển mạch kênh (CS)
5 CSV Access Failure rate Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi thoại miền CS 2%
6 CSV Drop Rate Tỷ lệ rơi cuộc gọi thoại miền CS 2%
7 CSV Quality (DL) BLER DL cuộc gọi thoại miền CS 95% số mẫu có BLER 2%
8 CSV Quality (UL) BLER UL cuộc gọi thoại miền CS 95% số mẫu có BLER 2%
9 CSV IRAT Failure Rate Tỷ lệ lỗi chuyển giao
10 CSD Access Failure Rate Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi dữ liệu miền CS 2%
11 CSD Drop Rate Tỷ lệ rơi cuộc gọi dữ liệu miền CS 2%
12 CSD Quality (DL) BLER DL cuộc gọi dữ liệu miền CS 95% số mẫu có BLER 1%
13 CSD Quality (UL) BLER UL cuộc gọi dữ liệu miền CS
Các tham số đánh giá chất lượng miền chuyển mạ ch gói (PS)
14 PSD Access Failure Rate Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi dữ liệu miền PS 2%
15 PSD Drop Rate Tỷ lệ rơi cuộc gọi dữ liệu miền PS 2%
16 PSD IRAT Failure Rate Tỷ lệ lỗi chuyển giao
17 PSD IRAT Interruption time Thời gian gián đoạn do chuyển giao 3G/2G 95% số mẫu 12 giây
18 HSDPA Access Failure Rate Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi dữ liệu HSDPA 2%
19 HSPDA Drop Rate Tỷ lệ rơi cuộc gọi dữ liệu HSPDA 2%
20 Thông lượng PSD (áp dụng cho cả đường lên và đường xuống) Thông lượng cuộc gọi dữ liệu miền chuyển mạch gói
240 kb/s (thông lượng đường xuống trung bình khi không tải)
200 kb/s (thông lượng đường lên trung bình khi không tải).
21 Thông lượng HSDPA Thông lượng cuộc gọi dữ liệu sử dụng HSDPA 1300 kb/s (thông lượng cực đại khi không tải)
700 kb/s (thông lượng trung bình khi không tải)
22 Thông lượng HSUPA Thông lượng cuộc gọi dữ liệu sử dụng HSUPA 1100 kb/s (thông lượng cực đại khi không tải)
500 kb/s (thông lượng trung bình khi không tải)
Việc triển khai mạng thông tin di động 3G là cần thiết để đa dạng hóa dịch vụ và đáp ứng nhu cầu người dùng Hiện nay, hầu hết các nhà khai thác di động tại Việt Nam vẫn dựa trên công nghệ 2G/2,5G (GSM), vì vậy việc phát triển mạng 3G dựa trên tiêu chuẩn của tổ chức 3GPP là rất quan trọng Với xu hướng mạng 3G toàn IP trong tương lai, các nhà khai thác có thể xây dựng mạng lõi 3G theo tiêu chuẩn 3GPP Release 4 và nâng cấp dần theo các phiên bản tiếp theo Để đảm bảo mạng 3G hoạt động ổn định và chất lượng phục vụ tốt, cần có nghiên cứu chi tiết và thực hiện nghiêm túc quy hoạch cũng như tối ưu hóa mạng lõi và mạng truy nhập vô tuyến.
Vào tháng 4/2009, Bộ Thông tin và Truyền thông đã cấp giấy phép cho bốn nhà khai thác mạng GSM: Vinaphone, Mobifone, Viettel, và liên danh giữa EVN Telecom và Hà Nội Telecom để phát triển mạng thông tin di động 3G Vinaphone là nhà khai thác đầu tiên ra mắt dịch vụ 3G vào tháng 10/2009, và theo kế hoạch, ba nhà khai thác còn lại sẽ chính thức cung cấp dịch vụ này vào cuối năm 2009 và giữa năm 2010 Chất lượng dịch vụ là yếu tố quan trọng quyết định sự phát triển của mạng 3G, vì vậy các nhà khai thác cần chú trọng đến trải nghiệm và đánh giá của người dùng Họ cũng cần thiết lập các tiêu chí và tham số để đánh giá năng lực và chất lượng mạng lưới, từ đó có biện pháp khắc phục và nâng cao chất lượng dịch vụ.