Nghiên cứu và xây dựng phương án thử nghiệm mạng NGN MOBILE việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ VIỆT HÀ NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THỬ NGHIỆM MẠNG NGN-MOBILE VIỆT NAM : Công nghệ Điện tử - Viễn thông Ngành Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử :605270 Mã số LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN CẢNH TUẤN HÀ NỘI - 2008 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ I DANH MỤC BẢNG BIỂU II DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT III MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC MẠNG MOBILE HIỆN TẠI 1.1 KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CÁC MẠNG MOBILE 1.2 MẠNG MOBILE CÔNG NGHỆ GSM 1.1.2 CẤU TRÚC ĐỊA LÝ MẠNG GSM 1.2.2 CẤU TRÚC HỆ THỐNG GSM 1.2.3 TRẠM DI ĐỘNG 13 1.2.4 PHÂN HỆ QUẢN LÝ - OSS 14 1.3 MẠNG MOBILE CÔNG NGHỆ CDMA 14 1.3.1 CDMA-ONE 15 1.3.2 CDMA2000 16 1.3.3 CẤU TRÚC VẬT LÝ MẠNG CDMA 16 1.4 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA CÁC MẠNG MOBILE HIỆN TẠI 18 1.5 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA CÁC MẠNG DI ĐỘNG HIỆN TẠI 20 1.6 XU THẾ PHÁT TRIỂN THEO NGN-MOBILE 20 CHƯƠNG II: CẤU TRÚC MẠNG NGN-MOBILE 22 2.1 ĐỊNH NGHĨA MẠNG NGN-MOBILE THEO ITU 22 2.2 CẤU TRÚC PHÂN LỚP CỦA NGN-MOBILE 23 2.3 CẤU TRÚC DỰA TRÊN SOFTSWITCH VÀ IMS 25 2.3.1 CẤU TRÚC TRÊN CƠ SỞ SOFTSWITCH 25 2.3.2 CẤU TRÚC TRÊN CƠ SỞ IMS 29 2.4 TIẾN TRÌNH CHUYỂN ĐỔI LÊN NGN-MOBILE 37 2.4.1 TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ GSM LÊN NGN-MOBILE 39 2.4.2 TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ CDMA LÊN NGN-MOBILE 46 2.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGN-MOBILE TRÊN THẾ GIỚI 54 2.5.1 GIẢI PHÁP NGN-MOBILE CỦA CÁC NHÀ CUNG CẤP THIẾT BỊ 55 2.5.2 CÁC MƠ HÌNH TRIỂN KHAI NGN-MOBILE TRÊN THẾ GIỚI 59 CHƯƠNG III: XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THỬ NGHIỆM MẠNG NGN-MOBILE TẠI VIỆT NAM 63 3.1 XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG NGN-MOBILE VIỆT NAM 63 3.1.1 YÊU CẦU CHUNG 63 3.1.2 XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG 64 3.2 NGUYÊN TẮC TỔ CHỨC MẠNG NGN-MOBILE TẠI VIỆT NAM 66 3.2.1 PHÂN VÙNG MẠNG 66 3.2.2 TỔ CHỨC CÁC LỚP TRONG CẤU TRÚC MẠNG 67 3.2.3 LIÊN KẾT GIỮA NGN-MOBILE VỚI CÁC MẠNG 71 3.3 XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN MẠNG NGN-MOBILE THỬ NGHIỆM .73 3.3.1 YÊU CẦU VÀ CÁC MỤC TIÊU 73 3.3.2 CẤU TRÚC MẠNG MOBILE HIỆN TẠI 74 3.3.3 XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THỬ NGHIỆM 75 3.3.4 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ QUY MÔ MẠNG THỬ NGHIỆM 79 3.3.5 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG 90 KẾT LUẬN 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Xu hướng công nghệ ứng dụng mạng Mobile Hình 1.2 Phân cấp cấu trúc địa lý phân vùng mạng PLMN - GSM Hình 1.3 Vùng dịch vụ vùng định vị GSM Hình 1.4 Cấu trúc vật lý mạng GSM Hình 1.5 Mạng tế bào CDMA cho cấu trúc IS-95 CDMA2000 17 Hình 1.6 Cấu trúc tổng thể mạng thông tin di động 19 Hình 2.1 Cấu trúc phân lớp NGN-Mobile 24 Hình 2.2 So sánh cấu trúc chuyển mạch kênh với cấu trúc Softswitch 25 Hình 2.3 Các phần tử giao thức đặc trưng cấu trúc Softswitch 26 Hình 2.4 Cấu trúc lớp chức softswitch 28 Hình 2.5 Cấu trúc lớp chức IMS 30 Hình 2.6 Liên kết thực thể lớp ứng dụng với CSCF HSS 31 Hình 2.7 Giao diện Diameter HSS, SLF CSCF 35 Hình 2.8 Liên kết thực thể IMS với mạng 36 Hình 2.9 Mơ hình tiến hóa mạng di động 38 Hình 2.10 Cấu trúc giao diện 3GPP-R99 40 Hình 2.11 Cấu trúc giao diện 3GPP-R4 42 Hình 2.12 Cấu trúc giao diện 3GPP-R5 43 Hình 2.13 Kiến trúc mạng 3GPP LTE 45 Hình 2.14 Lộ trình tiến hóa hệ thống CDMA 46 Hình 2.15 Các bước tiến hóa cấu trúc mạng lõi CDMA 51 Hình 2.16 Cấu trúc bổ sung LMSD 52 Hình 2.17 Cấu trúc chuyển đổi R12/R5 Ericson 56 Hình 2.18 Cấu hình TAO sau chuyển đổi 60 Hình 2.19 Cấu trúc mạng giai đoạn China Unicom 61 i Hình 3.1 Thị phần nhà cung cấp di động lớn Việt Nam 63 Hình 3.2 Cấu trúc mạng NGN-Mobile 64 Hình 3.3 Nguyên tắc phân vùng mạng 66 Hình 3.4 Tổ chức lớp dịch vụ 67 Hình 3.5 Tổ chức lớp điều khiển 68 Hình 3.6 Tổ chức lớp truyền tải 69 Hình 3.7 Kết nối với mạng GSM-TDM 71 Hình 3.8 Kết nối với mạng PSTN 72 Hình 3.9 Kết nối với mạng NGN cố định 72 Hình 3.10 Mạng di động VNPT 75 Hình 3.11 Liên kết MSOFTX3000 thực thể mạng 83 Hình 3.12 Các giao thức liên kết mạng MSOFT3000 84 Hình 3.13 Cấu trúc chức UMG8900 liên kết mạng 85 Hình 3.14 Cấu trúc vị trí SGSN9810 miền lõi PS 86 Hình 3.15 Giao diện liên kết thực thể mạng GGSN9811 86 Hình 3.16 Mơ hình mạng truy nhập với RNC-BSC6800 87 Hình 3.17 Cấu trúc iManager2000 88 Hình 3.18 Cấu trúc mạng thử nghiệm NGN-Mobile 89 Hình 3.19 Kiến trúc QoS End to End 98 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Lưu lượng người dùng bận 91 Bảng 2: Lưu lượng người dùng trung bình BH 91 Bảng 3: Các tham số giả thiết tính tốn quỹ đường truyền 92 Bảng 4: Kích thước vùng phủ 92 Bảng 5: Lưu lượng trung bình BH quy đổi thuê bao 93 Bảng 6: Lưu lượng người dùng cho RNC 94 Bảng 7: Thông số QoS dịch vụ tải 99 ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BcN BGCF BGF BICC BSC BSS BSSAP First Generation 1x Evolution-Data Only 1x Evolution-Data Voice 1x Radio Transmission Technology Second Generation Third Generation Third - Generation Partnership Project Third - Generation Partnership Project 3x Radio Transmission Technology A Authentication, Authorization, and Accounting Authentication Center Adaptive Modulation and Coding Accounting Funtion Advanced Mobile Phone Systems Aplication Programming Interface Access- Routing Area Code Function Application Server Application Server Function Asynchronous Transfer Mode Authentication Center B Broadband convergence Network Breakout Gateway Control Function Border Gateway Funtion Bearer Independent Call Control Base Station Controller Base Station SystemBase Station System Application Part CA CA-F C Certification Authority Call Agent Funtion 1G 1xEV-DO 1xEV-DV 1xRTT 2G 3G 3GPP 3GPP2 3xRTT AAA AC ACM A-F AMPS API A-RACF AS AS-F ATM AuC iii CAMEL CAP CDMA CDR CG CN CS CSCF CS-MGW DAMPS DHCP DMB DNS DS-CDMA EDGE EIA EIR ETSI FDD FPLMTS FTTH GMSC GERAN GGSN G-MSC GPRS GSM GSTN HARQ HLR HLRe HSPA Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic CAMEL Application Part Code Division Multiple Access Call Detail Record Charging Gateway Core Netwwork Circuit Switched Call Session Control Function Circuit Switched Media Gateway D Digital Advanced Mobile Phone Service Dynamic Host Configuration Protocol Digital Multimedia Broadcasting Domain Name System Direct Sequence Code Division Multiple Access E Enhanced Data Rates for Global GSM Evolution Electronic Industries Association Equypment Identity Register European Telecommunications Standards Institute F Frequency Division Duplex Future Public Land Mobile Telecommunications System Fiber To The Home G Gateway Mobile Switching Center GSM EDGE Radio Access Network Gateway GPRS Support Node Gateway - Mobile Service Switching Center General Packet Radio Service Global System for Mobile Communications General Switched Telephone Network H Hybrid Automatic Repeat-Request Home Location Register Home Location Register emulation High-Speed Packet Access iv HSPDA HSS IAS I-CSCF IETF IMEI IMS IM-SSF IN INAP IP IPv4/ IPv6 ISUP ITU ITU-T IWF L2TP LA LAN LDAP LMSD LTE MAP MBMS MC-CDMA MG MGC MGCF MGW MIMO MMD MMS MPLS MRC High Speed Downlink Packet Access Home Subscriber Server I IMS Application Server Interrogating Call State Control Function Internet Engineering Task Force International Mobile Equypment Identity IP Multimedia Session Subsystem IP Multimedia Service Switching Function Intelligent Network Intelligent Network Application Part Internet Protocol Internet Protocol version 4/ version ISDN User Part International Telecommunications Union ITU Telecommunication Standardization Sector Interworking Function L Layer-2 Tunneling Protocol Location Area Local Area Network Lightweight Directory Access Protocol Legacy MS Domain Long Term Evolution M Mobile Application Part Multimedia Broadcast and Multicast Service Multi-Carrier Code Division Multiple Access Media Gateway Media Gateway Controller Media Gateway Control Function Media Gateway Multi In Multi Out Multimedia Domain Multimedia Messaging Service Multi Protocol Label Switching Multimedia Resource Controller v MRF MRFC MRFP MS MSC MSCe MS-F MSISDN MWIF NAM N-AMPS NMS NNI OMC OSS OSA OSA-API OSA-SCS PCF P-CSCF PDF PDN PDNS PDP PDS PIN PPP PS PSPDN PSS PSTN QoS Multimedia Resource Function Multimedia Resource Function Controller Media Resource Function Processor Mobile Station Mobile-services Switching Center Mobile Switching Center emulation Media Server Function Mobile Subscriber ISDN Number Mobile Wireless Internet Forum N Network Architecture Model Narrowband AMPS Network Management System Network to Network Interface O Operation and Maintenance Center Operation and Support System Open Service Access OSA -Application Programming Interface Open Service Access-Serving Capability Server P Policy Control Funtions Proxy Call State Control Function Policy Decision Function Packet Data Network Packet Data Serving Node Packet Data Protocol Packet Data Subsystem Personal Identity Number Point-to-Point Protocol Packet Switched Packet Switched Public Data Network Packet-switched Streaming Services Public Switched Telephone Network Q Quality of Service R vi RAC RACS RADIUS RAN RANAP R-F RN RNC RNS RTCP SCP SCPe S-CSCF SDMA SBC SG/ SGW SGCP SGSN SIGTRAN SIM SIP SIP-AS SIP-T SLF SMS SN SNMP SS7 STP SS TACS TCAP TCP TDD TDMA Routing Area Code Resource and Admission Control Subsystem Remote Authentication Dial In User Service Radio Access Network Radio Access Network Application Part Routing Funtion Radio Network Radio Network Controller Radio Network Subsystem Real-Time Transport Protocol S Service Control Point Service Control Point emulation Serving Call State Control Function Spatial Division Multiple Access Session Border Controllers Signal Gateway Simple Gateway Control Protocol Serving GPRS Support Node Signaling Transport Protocol Subscriber Identity Module Session Initiation Protocol SIP-Access Server SIP for Telephone Subscriber Location Funtion Short Message Service Service Node Simple Network Management Protocol Signaling System No Signalling Transfer Point Switching System T Total Access Communications Services Transactional Capabilities Application Part Transmission Control Protocol Time Division Duplex Time Division Multiple Access vii Đóng vai trị phần tử trung tâm mạng truy nhập, kết cấu BSC6800 sở toàn IP, hỗ trợ giao thức đa dạng Iub/Iu/Iur, cung cấp truyền 88 tải ATM/IP qua E1/T1/STM1/FE/GE… cho phép RNC kết nối với nhiều mạng truyền tải với nhà khai thác khác với giá thành thấp DBS3800 Distributed Base Station: thiết bị Node B theo cấu trúc phân bố Đặc điểm DBS3800 kích thước gọn nhẹ, dung lượng lớn, độ tích hợp cao… cho phép nhà khai thác triển khai địa hình đa dạng DBS3800 bao gồm BBU (Base band Unit) RRU (Radio Remote Unit) có chức xử lý tín hiệu Baseband Radio Một BBU kết nối tới hay nhiều RRU theo cấu trúc phân bố Node B Với kích thước gọn nhẹ, BBU lắp đặt ngồi trời (BBU3806C) lắp đặt vị trí với trạm BTS mạng GERAN có sẵn (BBU3806), điều cho phép tiết kiệm chi phí lắp đặt dễ dàng triển khai mạng iManager M2000 System iManager2000 System hệ thống quản lý mạng tích hợp, nằm lớp quản lý EM (Element Management) mơ hình mạng quản lý viễn thông TMN (Telecommunication Management Network) iManager2000 cung cấp giao diện quản lý mạng 3GPP, tuân thủ tiêu chuẩn hệ thống quản lý mạng NMS (Network Management System) Hình 3.17 Cấu trúc iManager2000 89 Cấu trúc vật lý hệ thống M2000 bao gồm: Server số Client, module cảnh báo thiết bị mạng M2000 thực quản lý thiết bị mạng cách trực tiếp hay từ xa, thông qua mạng quản lý chuyên dụng qua mạng PSTN Trong mạng thử nghiệm, iManager2000 system triển khai thơng qua mạng trục IP Trong đó, Node chủ đặt Hà Nội, node client triển khai vùng mạng lại 3.3.4.1.3 Cấu trúc mạng thử nghiệm Với tổ chức cấu trúc mạng xây dựng, kết hợp với việc lựa chọn thiết bị cho mạng thử nghiệm theo yêu cầu đặt ra, cấu trúc mạng thử nghiệm NGN-Mobile mơ tả hình 3.18 Hình 3.18 Cấu trúc mạng thử nghiệm NGN-Mobile Với cấu trúc theo xu hướng mở, mạng thử nghiệm NGN-Mobile xây dựng phát triển mở rộng theo cấu trúc IMS, tùy thuộc vào tảng sở mạng sẵn sàng thiết bị chuẩn hóa, đảm bảo thích ứng với giai đoạn phát triển mạng di động tình hình thực tế 90 3.3.4.2 XÁC ĐỊNH QUY MÔ MẠNG THỬ NGHIỆM 3.3.4.2.1 Cơ sở tính tốn quy mơ mạng thử nghiệm Để đảm bảo cho mạng thử nghiệm hoạt động hiệu quả, quy mô mạng thử nghiệm cần xác định sở thông số kỹ thuật hợp lý Mạng thử nghiệm định cỡ thông qua việc xác định lưu lượng dịch vụ, từ thực tính tốn sơ mạng truy nhập, xác định phần tử lớp truyền tải, lớp điều khiển lớp ứng dụng, phù hợp với dung lượng thử nghiệm vùng lưu lượng tương ứng Trong q trình tính tốn, sử dụng cơng cụ tính tốn RNPT (Radio Network Proposal Tool) phương pháp xác định kích cỡ mạng truy nhập đa dịch vụ [12] Để xác định lưu lượng mạng truy nhập đa dịch vụ, trước hết cần xác định lưu lượng người dùng loại hình dịch vụ, kết hợp với việc tính tốn đường truyền để đưa kích thước vùng phủ sóng tương ứng Từ đó, xác định lưu lượng dịch vụ Node B RNC mạng truy nhập thử nghiệm Cơ sở tính tốn cho quy mơ mạng thử nghiệm sau: Lưu lượng người dùng: lưu lượng người dùng thực tế dịch vụ xác định theo phương pháp thống kê, từ đưa ước lượng để làm sở tính tốn ban đầu Các thơng số đặc trưng để xác định lưu lượng người dùng sau: + Lưu lượng người dùng bận (BH-Busy Hour): lưu lượng thuê bao dịch vụ cao điểm, xác định theo công thức: - Traffic CS = BHCA * MHT - Traffic PS = MByte/hour/subscriber (Sub) Trong đó: Traffic CS/PS: lưu lượng BH miền chuyển mạch kênh/gói BHCA (Busy Hour Call Attemt): gọi thực BH MHT (Mean Hold Time): thời gian giữ gọi trung bình/giờ Do thuê bao không sử dụng tất dịch vụ thời điểm, nên tỷ lệ thuê bao sử dụng dịch vụ mạng (tỷ lệ Sub) cần xác định theo phương pháp thống kê để làm sở tính tốn Với việc sử dụng tham số 91 thống kê trên, ước lượng lưu lượng người dùng bận (lấy theo số liệu thống kê Mobiphone 2007) sau: Bảng 1: Lưu lượng người dùng bận Dịch vụ (Kbps) CS Speech - 12,2 CS Data – 64 PS Data – 64 PS Data – 128 PS Data – 384 + Lưu lượng người dùng trung bình: số đánh giá lưu lượng trung bình người dùng cho dịch vụ bận Chỉ số xác định từ tham số bảng tính theo cơng thức 3, Chỉ số sử dụng làm sở để tính tốn dung lượng RNC phần mục Lưu lượng (MBytes) = Lưu lượng ước lượng * Tỷ lệ Sub Lưu lượng (Kbit) = Lưu lượng (MBytes)*8*1000 Bảng 2: Lưu lượng người dùng trung bình BH Dịch vụ (Kbps) CS Speech - 12.2 CS Data – 64 PS Data – 64 PS Data – 64/128 PS Data – 64/384 Quỹ đường truyền kích thước Cell: quỹ đường truyền tính tốn sở phân tích tham số đường truyền vùng thử nghiệm, với giả thiết: số cell mạng truy nhập vùng lưu lượng phân bố đồng thời dung lượng, tốc độ di chuyển trung bình thuê bao cell 50 Km/h, với tham số đặc trưng như: công suất Anten trạm MS, Node B; Các số Eo/No, C/I yêu cầu; Hệ số tạp âm (cho bảng 3) Áp dụng mơ hình truyền sóng Hata-COST231 cơng cụ tính tốn RNPT Ta xác định quỹ đường truyền mạng thử nghiệm 92 Bảng 3: Các tham số giả thiết tính tốn quỹ đường truyền Tham số Eb/No yêu cầu C/I yêu cầu Công suất MS Hệ số anten NodeB Độ nhạy thu Node B Hệ số tạp âm Từ kết tính tốn quỹ đường truyền, xác định kích thước vùng phủ loại hình dịch vụ Do mạng thử nghiệm đa dịch vụ, nên lấy vùng phủ dịch vụ có diện tích nhỏ để làm sở tính tốn Kết tính tốn vùng phủ sóng số dịch vụ sau: Bảng 4: Kích thước vùng phủ Dung lượng node B: tính chất đa dịch vụ mạng NGN-Mobile, nên việc tính tốn lưu lượng theo mơ hình Erlang B khơng cịn xác Chính vậy, mạng thử nghiệm sử dụng mơ hình cơng cụ tính tốn lưu lượng dựa thuật toán Kaufman-Robert (K-R) để xác định số người dùng dung lượng Node B [12] + Số người dùng Node B: số người dùng tối đa cell tính tốn cho đường lên đường xuống Node B, tương ứng với loại hình dịch vụ Thông số xác định thông qua công cụ tính tốn RNPT với tham số như: hệ số can nhiễu cell (Intercell Interference Factor); Độ lợi truyền không liên tục (Discontinuous Transmmission Gain); Chỉ số C/I (Carrier to Interference factor); Hệ số không trực giao kênh vô tuyến… Kết tính tốn số th bao Node B dùng sector sau: Số người dùng tối đa sector: 369 thuê bao Số người dùng tối đa Node B: 1066 thuê bao 93 + Dung lượng Node B: xác định dựa hệ số thoại tương đương SE (Speech Equivalents) lưu lượng CS PS Trong đó, lưu lượng PS chuyển đổi sang Erlang để tính tốn dạng dịch vụ CS SE trung bình ( Navg ) cho dịch vụ CS PS Node B tính: Đối với CS: Navg,CS = NSub *Traffic * Eff BW * 1- GoS (5) (6) Đối với PS: Trong đó: Nsub: số thuê bao cell PF: hệ số PS đỉnh (PS peak Factor) PSRAP: tốc độ tải truy nhập Radio PS [Kbps] EffBW: hiệu suất sử dụng băng tần dịch vụ Ret: tỷ lệ truyền lại PS (%) GoS: Grade of Service Dung lượng RNC: để tính tốn dung lượng qua RNC cần thực tổng hợp lưu lượng người dùng trung bình loại hình dịch vụ số thuê bao mà RNC hỗ trợ, kết hợp với hệ số hoạt động quy đổi lưu lượng Các hệ số hoạt động mạng lưu lượng RNC xác định sau: + Hệ số hoạt động thoại: dịch vụ thoại, hệ số hoạt động 70% Do đó, để tính lưu lượng người dùng theo Erl cho dịch vụ thoại, cần tính tốn với 70% lưu lượng người dùng trung bình Với hệ số này, kết hợp với việc quy đổi đơn vị cho dịch vụ CS Data, lưu lượng trung bình thuê bao (trong bảng 2) tính lại bảng Bảng 5: Lưu lượng trung bình BH quy đổi thuê bao Dịch vụ CS Speech - 12.2 Kbps CS Data – 64 Kbps PS Data – 64 Kbps PS Data – 64/128 Kbps PS Data – 64/384 Kbps 94 + Hệ số hoạt động RNC: Do lưu lượng BH cell thuộc vùng RNC không xảy thời điểm nên cần hệ số hoạt động RNC cho lưu lượng người dùng 80% + Lưu lượng RNC: với lưu lượng người dùng trung bình quy đổi thuê bao tính bảng 5, tổng lưu lượng RNC tính sau: Lưu lượng (RNC) = Số thuê bao*lưu lượng trung bình/Sub*80% Theo giả thiết ban đầu, RNC đảm nhiệm cung cấp dịch vụ cho khoảng 7.000 thuê bao Với số thuê bao này, dung lượng RNC tính (theo cơng thức 7) bảng Bảng 6: Lưu lượng người dùng cho RNC Dịch vụ CS Uplink CS Downlink PS Uplink PS Downlink 3.3.4.2.2 Quy mô mạng thử nghiệm Trên sở tổ chức cấu trúc mạng thử nghiệm xác định (mục 3.3.4.1) kết tính tốn dung lượng mạng trình bày phần trên, quy mô mạng thử nghiệm NGN-Mobile xác định cụ thể sau: Mạng truy nhập thử nghiệm: Triển khai mạng UTRAN vùng lưu lượng Do quy mô thử nghiệm vùng lưu lượng không lớn (khoảng 7.000 thuê bao) Nên vùng lưu lượng hỗ trợ RNC việc điều khiển tập trung lưu lượng + Theo kết tính tốn bảng RNC phải đảm bảo lưu lượng cho 200 Erlang CS 4,5 Mbps cho PS + Mỗi RNC vùng kết nối với Node B thông qua mạng truyền tải IP/ATM Với 7000 thuê bao cho vùng lưu lượng số Node B cần sử dụng tính: Tổng số thuê bao/số thuê bao tối đa cell = 7000/1066 = 6,57 95 Như vậy, số Node B triển khai cho vùng mạng Node B Các Node Bđược lắp đặt vị trí BTS mạng GERAN để giảm chi phí mặt + Mạng truyền tải ATM vùng sử dụng luồng E1 để liên kết truyền tải lưu lượng người dùng MGW với RNC vùng lưu lượng Mạng lõi thử nghiệm: bao gồm MSC server với dung lượng 20.000 thuê bao với HLR có dung lượng tương ứng lắp đặt Hà Nội HLR/AUC liên kết với MSC Server thông qua giao diện MAP + Phân hệ chuyển mạch kênh: sử dụng CS-MGW Trong đó: - Một GMGW đặt Hà Nội, có chức kết nối với mạng PSTN Các MGW lại lắp đặt vùng lưu lượng Mỗi MGW có dung lượng 10.000 thuê bao Trong đó, mạng truy nhập vô tuyến UTRAN sử dụng 7.000 thuê bao, số lại sử dụng cho lưu lượng tới từ mạng - GERAN cho dự phòng + Phân hệ chuyển mạch gói: Sử dụng GGSN SGSN lắp đặt Hà Nội, có dung lượng khoảng 15.000 thuê bao (đáp ứng đồng thời 75% thuê bao mạng) SGSN kết nối với RNC mạng truy nhập thông qua mạng lõi IP/MPLS mạng truyền tải vùng lưu lượng + Mạng lõi IP: sử dụng phần mạng lõi thuộc hệ thống mạng truyền tải IP có Trong đó, sử dụng Router lắp đặt Hà Nội vùng lưu lượng khác để định tuyến tin điều khiển xử lý tải lưu lượng mạng Nút dịch vụ hệ thống điều khiển: Nút dịch vụ đặt Hà Nội, bao gồm máy chủ dịch vụ cung cấp dịch vụ cho mạng bao gồm: SMS Server, MMS Server, Streaming Media Server, WAP Gateway, DNS server… Mạng thử nghiệm sử dụng SGW để kết nối với hệ thống báo hiệu SS7 có sẵn Trong sử dụng SGW vùng lưu lượng thử nghiệm để kết nối báo hiệu với mạng GERAN SGW kết nối báo hiệu với mạng PSTN Để phục vụ cho việc quản lý giám sát, mạng thử nghiệm sử dụng hệ thống quản lý NMS tập trung, node đặt Hà Nội nút NMS remote client đặt vùng mạng lại 96 3.3.5 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG Việc đánh giá tiêu chất lượng hệ thống vấn đề mà hệ thống thông tin di động phải có, đặc biệt mạng thử nghiệm Ngoài vấn đề điều khiển khả liên kết phần tử mạng, chất lượng dịch vụ thử nghiệm địi hỏi phải có tiêu chuẩn phương pháp đo kiểm, đánh giá Trong mạng thử nghiệm NGN-Mobile, để đánh giá chất lượng mạng cần xác định đại lượng đặc trưng Qua đó, xây dựng phương pháp đo kiểm cho phép đánh giá xác hoạt động, chất lượng dịch vụ cung cấp mạng Có hai lĩnh vực cần xác định trình đo kiểm đánh giá chất lượng hệ thống thử nghiệm NGN-Mobile, là: đánh giá khả hoạt động cấu trúc mạng chất lượng dịch vụ mạng 3.3.5.1 Phương pháp đo kiểm Trong mạng thử nghiệm, việc sử dụng công cụ phương pháp đo kiểm công việc quan trọng việc đánh giá xác khả hoạt động chất lượng dịch vụ Có hai phương thức đo chủ yếu sử dụng phân tích tiêu mạng là: phép đo tích cực phép đo thụ động Trong phép đo này, tùy thuộc vào trường hợp cụ thể mà sử dụng thiết bị đo chuyên dụng hay tích hợp sẵn hệ thống - Phép đo tích cực: tiến hành cách chèn lưu lượng vào hệ thống cần đo, phép đo tiến hành giao diện hay nút mạng cụ thể Phạm vi đo toàn mạng hay phần mạng Các thiết bị đo tích cực tạo theo lưu lượng thực để suy hiệu ứng dụng, sử dụng để suy vài đặc tính quan trọng mạng (mất gói, độ rộng băng tần khả dụng, trễ rung pha…) Các khảo sát tích cực đặt gần hay bên hệ thống đầu cuối, số liệu tương đối xác thông số cần khảo sát 97 - Phép đo thụ động: thực cách giám sát thông số cần đo điểm đo chọn Trái với phương pháp đo tích cực, q trình đo phương pháp hồn tồn khơng ảnh hưởng đến hoạt động mạng Phương pháp thực để thu thơng số đồng thời lớp giao thức khác Các thơng số đo kiểm tổ chức thống kê chi tiết - Điểm đo: việc lựa chọn liên kết vị trí đo kiểm khác nhận kết đo khác tham số cần quan tâm Do đó, việc xác định điểm đo cho đối tượng cần phải kết hợp với yếu tố cấu trúc mạng liên kết thực thể để đưa thông số xác - Chu kỳ đo: việc lựa chọn chu kỳ đo có ảnh hưởng lớn lên thông số thời gian mẫu kết Ngoài ra, chu kỳ đo nhỏ thành phần có tính tuần hồn thơng số liên quan dẫn đến khả sai hệ thống Điều ảnh hưởng đến phép đo thơng số dựa phép đo - Sự tương thích phép đo với đặc tính lỗi phương tiện truyền dẫn bản: việc chọn phương pháp thiết bị đo phải phù hợp với tính chất phương tiện truyền dẫn mạng 3.3.5.2 Đánh giá khả hoạt động điều khiển mạng thử nghiệm Việc đánh giá khả hoạt động điều khiển cấu trúc mạng thử nghiệm thực thông qua việc đo kiểm đánh giá đại lượng hiệu suất mạng, bao gồm: tải lưu lượng thông số điều khiển Phương pháp đánh giá đại lượng tiến hành nhờ việc đo kiểm giao diện MSC Server, MGW hay RNC… thông qua phần mềm module chuyên dụng, tích hợp chức quản lý giám sát cấu trúc mạng Đối với đối tượng đo kiểm, cần xác định đại lượng đặc trưng, từ đưa phương pháp đo ngưỡng thông số phù hợp Các thông số tiêu biểu cần quan tâm đánh giá khả hoạt động điều khiển mạng thử nghiệm bao gồm: Các lưu lượng tải tin: lưu lượng qua mặt cắt giao diện nút mạng đơn vị thời gian (bao gồm lưu lượng đến qua nút mạng) 98 Độ khả dụng mạng: Thời gian sẵn sàng, thời gian lỗi khắc phục lỗi… Các thông số điều khiển: bao gồm tin điều khiển (đến đi) từ MSC Server với nút mạng cần đo (thời gian thiết lập tồn tại, lưu lượng tin, số lượng tin báo hiệu lỗi…) 3.3.5.3 Đánh giá chất lượng dịch vụ mạng thử nghiệm Như hệ thống cung cấp dịch vụ nào, việc đánh giá chất lượng dịch vụ cung cấp mạng yếu tố quan trọng việc cung cấp dịch vụ tới người dùng, đặc biệt với dịch vụ đòi hỏi yêu cầu cao chất lượng thời gian thực mạng di động NGN-Mobile Chất lượng dịch vụ xác định tập hợp yêu cầu cần thỏa mãn sở hạ tầng mạng truyền luồng thơng tin mạng Đối với mạng di động theo cấu trúc NGN, dịch vụ chia thành phân lớp chính:  Lớp dịch vụ conversational (audio/video)  Lớp dịch vụ Streaming (nghe nhạc, xem phim trực tuyến)  Lớp dịch vụ Interactive (Game tương tác)  Lớp dịch vụ Background (Chat, mail, web, SMS, MMS ) Về chất, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng đảm bảo chất lượng dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối (End to End) Cấu trúc QoS End to End chia thành phân đoạn: Phân đoạn truy nhập; Phân đoạn mạng lõi; Phân đoạn dịch vụ Việc đo kiểm, đánh giá QoS phân đoạn phụ thuộc vào thuộc tính phân đoạn lớp dịch vụ phân đoạn QoS Access Phân đoạn truy nhập Hình 3.19 Kiến trúc QoS End to End + QoS phân đoạn mạng lõi: Mạng lõi NGN-Mobile thử nghiệm sử dụng cơng nghệ truyền tải IP/MPLS, việc đánh giá đảm bảo chất lượng dịch 99 vụ phân đoạn mạng tuân thủ tiêu chuẩn QoS cho dịch vụ truyền tải IP/MPLS có, phụ thuộc vào dung lượng liên kết truyền tải sử dụng mạng + QoS phân đoạn truy nhập: đưa tiêu đảm bảo QoS cho lớp dịch vụ mạng truy nhập Tùy thuộc vào lớp dịch vụ, thuộc tính cần đánh giá phân đoạn bao gồm: Maximum bitrate (kbps): xác định tốc độ bit lớn điểm truy nhập dịch vụ (SAP-Service Access Point) mạng truy nhập Radio Đây giới hạn người dùng hay ứng dụng mạng truy nhập Guaranteed bitrate (kbps): xác định tốc độ liệu đảm bảo cho việc truy nhập dịch vụ mạng Delivery order (y/n): số thống kê cho biết mức độ phục vụ mạng truy nhập thuê bao SDU (Service Data Unit) error ratio: đánh giá tỷ lệ lỗi SDU Transfer delay (ms): số trễ thời gian cho SDU trình cung cấp dịch vụ Chỉ số giới hạn thời gian trễ tối đa dịch vụ mạng Ta tham khảo số tiêu QoS dịch vụ tải (bearer Services) phân đoạn mạng theo R5-3GPP sau: Bảng 7: Thông số QoS dịch vụ tải [4] QoS dịch vụ tải UMTS (theo 3GPP TS23.107) Maximum bitrate (kbps) SDU error ratio Transfer delay (ms) QoS dịch vụ tải phân đoạn mạng truy nhập (theo 3GPP TS23.107) Maximum bitrate (kbps) SDU error ratio Transfer delay (ms) 100 KẾT LUẬN Mạng NGN Mobile xu phát triển tất yếu mạng thông tin di động thời gian tới Giải pháp mô hình chuyển đổi cấu trúc mạng sang NGN – Mobile vấn đề phức tạp, cần nghiên cứu thử nghiệm trước đưa vào thực Trong khn khổ, luận văn phân tích trình bày tổng thể cấu trúc, dịch vụ mơ hình mạng NGN-Mobile theo tiêu chuẩn tổ chức chuẩn hố Quốc tế Viễn thơng Đồng thời điểm qua số nghiên cứu giải pháp triển khai mạng NGN-Mobile số nhà cung cấp dịch vụ Thế giới Căn vào cấu trúc NGN-Mobile chuẩn hóa phân tích từ mơ hình triển khai, luận văn đưa phương án chuyển đổi sang NGN-Moble phù hợp với cấu trúc, hạ tầng mạng điều kiện địa lý Việt Nam Từ đó, đưa cấu trúc mạng NGN-Mobile thử nghiệm cho giải pháp chuyển đổi Qua mạng NGN-Mobile thử nghiệm, luận văn đưa phương án khả thi cho việc tiếp cận đánh giá khả chuyển đổi kết nối phần tử mạng Đồng thời, cung cấp thử nghiệm dịch vụ nhằm đánh giá nhu cầu khách hàng dịch vụ 3G Việt Nam Trong thời gian tới, luận văn phát triển mở rộng sở triển khai mạng thử nghiệm theo cấu trúc IMS cho mạng lõi phương thức truy nhập khác mạng (vô tuyến hữu tuyến) đích đến cuối mạng NGN hội tụ cố định-di động Trong trình làm luận văn, NGN-Mobile lĩnh vực khơng Việt Nam mà Thế giới, tài liệu tham khảo hạn chế, việc tiếp cận cấu trúc hệ thống mạng thông tin di động gặp nhiều phức tạp Nên luận văn chắn nhiều hạn chế, mong nhận bảo bổ sung Thầy, Cô đồng nghiệp Trân trọng cảm ơn! 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Ngô Mỹ Hạnh (2006), Mạng hệ sau tiến trình chuyển đổi, NXB Bưu điện, Hà Nội Dương Văn Thành(2006), Chuyển mạch mềm ứng dụng mạng Viễn thông hệ sau, NXB Bưu điện, Hà Nội Tổng cơng ty Bưu Viễn Thông (2005), Nghiên cứu phát triển mạng Thông tin Di động theo hướng NGN, Hà Nội Tiếng Anh Copyright ESTI Mobile Competence Centre (2006), 3GPP/3GPP2 Specifications, US Gonzalo Camarillo, Miguel A Garcıa-Martın (2006), The 3G IP Multimedia Subsystem (IMS) Merging the Internet and the Cellular Worlds, John Wiley & Sons, Inc, USA ITU webside, ITU recommendations, International Telecommunication Union Jyh-Cheng Chen, Tao Zhang (2004), IP-Based Next Generation Wireless Networks, John Wiley & Sons, Inc, Hoboken, New Jersey, USA Maciej J Nawrocki, Mischa Dohler, A Hamid Aghvami (2006), Understanding UMTS Radio Network Modelling, Planning and Automated Optimisation Theory and Practice, John Wiley & Sons, Inc, USA Minoru Etoh (2005), Next Generation Mobile Systems 3G and Beyond, John Wiley & Sons, DoCoMo Communications Laboratories USA 10 M.V.Pitke (2001), Wireless in the Next Generation Network, Axes Technologies, Bangalore, India 11 Toshio Shimoe, Takamichi Sano (2002), IMT-2000 Network Architecture, Fujitsu Science & Technology, Kawasaki, Japan 12 Training book (2007), WCDMA RAN P6 Design, Ericson Corporation 13 White paper (2007), building Next-Generation Mobile Packet Core Network, Juniper networks, Inc.California, USA 14 Một số thông tin tổng hợp từ Internet ... Nam Chương 3: Xây dựng phương án thử nghiệm mạng NGN- Mobile Việt Nam Xây dựng nguyên tắc, cấu trúc phần tử mạng NGN- Mobile Việt Nam Giải vấn đề liên kết mạng NGN- Mobile Việt Nam với mạng thơng tin... tế Việt Nam có ý nghĩa mặt thực tiễn Đây mục đích lựa chọn luận văn: “NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THỬ NGHIỆM MẠNG NGN- MOBILE VIỆT NAM? ?? Nội dung luận văn gồm chương: Chương 1: Tổng quan mạng. .. mạng NGN- Mobile xây dựng, kết hợp với việc phân tích mơ hình triển khai giới, lựa chọn phần tử mạng xây dựng mạng NGN- Mobie thử nghiệm có tính mở, phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam NGN- Mobile