Giải pháp chuyển mạch mềm MSS trong mạng thông tin di động WCDMA

Hệ thống GPRS

Một sự phát triển đầu tiên của hệ thống GSM để đạt được tốc độ bit thích hợp với các ứng dụng yêu cầu tốc độ bit trung bình là việc dựa trên nền GSM sẵn có và thêm một lớp trong thủ tục thông tin cho phép vận chuyển các dữ liệu dạng gói với tốc độ bit khoảng 115 kbit/s và giữ nguyên kiểu (mode) chuyển mạch cho các tốc độ bit thấp khoảng chục kbit/s. Bằng việc sử dụng lại các tần số, khung truyền dẫn (frame) và các cơ sở vật chất sẵn có của mạng GSM, chỉ có duy nhất có thay đổi về phần mềm trong việc cài đặt hệ thống, giải pháp GPRS sử dụng là mode thông tin khác nhau. GPRS là nền tảng IP (Internet Protocol) cho mạng GSM và UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), do đó nó được sử dụng cho các ứng dụng WAP (Wireless Application Protocol) và Internet.

Hệ thống EDGE

Do đó, ở kiểu chuyển mạch kênh được sử dụng để truyền thông tin có tốc độ bit thấp như tiếng nói và kiểu chuyển mạch gói để truyền thông tin tốc độ bit cao hơn như truyền các gói dữ liệu. Để khắc phục khó khăn về công suất của máy đầu cuối người ta đã đưa ra giải pháp trong đó máy đầu cuối ở đường lên sẽ phát tín hiệu sử dụng phương thức điều chế GMSK còn trạm thu phát vô tuyến gốc BTS sẽ phát ở đường xuống tín hiệu điều chế 8–PSK với lý do phần lớn các ứng dụng tốc độ cao đều nằm ở đường xuống (như truy cập internet, ứng dụng dịch vụ đa phương tiện), giải pháp này nhằm hạn chế tính phức tạp cho máy đầu cuối. Hệ thống EDGE, tuy nhiên, vẫn dựa vào chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói và hạn chế tốc độ 384 kbit/s nên sẽ khó khăn cho việc ứng dụng các dịch vụ đòi hỏi việc chuyển mạch linh động hơn và tốc độ truyền dữ liệu lớn hơn (khoảng 2 Mbit/s) trong tương lai.

Các giao thức báo hiệu

• Các giao thức và giao diện báo hiệu

Giao diện giữa MSC và SCF (Service Control Function) bao gồm phần ứng dụg mạng thông minh INAP - Intelligent Network Application Part, dựa trên giao diện giữa SCF và SSF gắn trên MSC server. Giao diện giữa MSC và BSC là giao diện báo hiệu BSSMAP cung cấp báo hiệu để thiết lập, duy trì và gải phóng kết nối và kiểm soát chuyển gaio trong mạng GSM. Giao diện giữa MSC và PSTN là giao diện báo hiệu N-ISUP (Narrow band ISUP) cung cấp báo hiệu để thiết lập, duy trì và gải phóng kết nối trong mặt phẳng người dùng giữa Media Gateway và PSTN.

Giao diện giữa MSC và ISDN là giao diện báo hiệu N-ISUP (Narrow band ISUP) cung cấp báo hiệu để thiết lập, duy trì và gải phóng kết nối trong mặt phẳng người dùng giữa Media Gateway và ISDN. Giao diện giữa MSC và MSC là giao diện báo hiệu N-ISUP (Narrow band ISUP) cung cấp báo hiệu để thiết lập, duy trì và gải phóng kết nối trong mặt phẳng người dùng giữa Media Gateway và PLMN. Giống giao thức ISUP được sử dụng trong mạng dựa trên PCM, giao thức BICC được sử dụng để thiết lập, giám sát và giải phóng kết nối (bearer) trong mạng MSS.

Khi kết thúc 1 phiên (session) chuyển mạch ở MGw thì 1 "bearer" – kết nối cũng được gải phóng ở lớp trên thông qua giao thức BICC ở lớp trên (control layer). Giải pháp MSS không có khái niệm kênh vật lý như N-ISUP, do đó, call instance tại mỗi nút cần phải kết kợp với thông tin liên quan đến bản tin báo hiệu để xác định cuộc gọi. Nếu kết nối được thiết lập cùng hướng với hướng thiết lập cuộc gọi (từ bên gửi IAM tới bên nhận IAM) như trong hình 2.26 thì việc thiết lập kết nối là theo hướng lên.

MSS dựa trên nền tảng của mạng thiết kế theo cấu trúc phân lớp (bao gồm cả vật lý và logic): lớp dịch vụ (service layer), lớp điều khiển (control layer), lớp kết nối (connectivity layer).

Sự chuyển đổi từ kiến trúc không phân lớp sang kiến trúc phân lớp

Một trong những cách chuyển tiếp lên kiến trúc phân lớp là hỗ trợ chức năng server trong MSC/VLR và MSC/MGW. Lợi ích của giải pháp này là tăng tính linh hoạt trong quá trình phát triển tiến tới kiến trúc phân lớp. Cơ sở hạ tầng của mạng không phân lớp được tái sử dụng, do đó, giảm bớt chi phí đầu tư phần cứng.

Chuyển giao giữa các hệ thống có thể đạt được bằng cách nối RNC và BSC tới MSC và MGW.

Giải pháp của Ericsson

Căn cứ theo phân bố lưu lượng và thuê bao, Ericsson đưa ra giải pháp gồm 2 site chính và 1 site phụ. Site chính đặt ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, chúng có các MSC-Server (in pools), HLR, MGW and BSC. Lưu lượng qua giao diện Nb từ M-MGw cũng như lưu lượng báo hiệu SS7 (SIGTRAN) từ MSC Server và M-MGw được vận chuyển qua IP.

Lưu lượng qua giao diện Nb cũng như lưu lượng báo hiệu SS7 (SIGTRAN) từ M-MGw được vận chuyển qua IP. Giao diện STM-1 được sử dụng cho lưu lượng TDM tới các mạng khác (có thể gồm ISUP và báo hiệu khác). Lưu lượng tổng xuất phát từ mạng truy nhập vô tuyến được các nút MSS trong mạng lừi kiểm soỏt.

Giả sử các điểm liên kết với PSTN ở xa thì có thể tiết kiệm chi phí truyền dẫn tối thiểu 60%. Đối với lưu lượng liên vùng (25% inter-regional), MSS góp phần tiết kiệm băng thông đáng kể thông qua mạng truyền tải IP. Thoại nén trên giao diện Nb và phối hợp TFO/TrFO cho truy nhập GSM cho phép vận chuyển thoại mã hóa AMR hoặc EFR giữa các M-MGw.

Khi truyền thoại mã hóa AMR hoặc EFR trong mạng IP, tiết kiệm băng thông tới 80% so với truyền PCM qua IP hoặc ATM.

Giới thiệu một số thiết bị dùng trong mạng MSS 1. MSC-S R12

MSC server R12 không thực hiện chức năng chuyển mạch nên trong MSC server, xét về mặt phần cứng, sẽ không có phần APT (khối chuyển mạch) mà chỉ có phần APZ (khối điều khiển) và phần APG (khối giao tiếp vào/ra). Kiến trúc mạng 3G là kiến trúc phân lớp, các nút server thuộc lớp điều khiển và các Media Gateway kiểm soát tải lưu lượng thuộc lớp kết nối. Ứng dụng Media Gateway gồm các chức năng chính liên quan đến giao tiếp với MSC/TSC Server, xử lý tải và phối hợp các công nghệ truyền dẫn trong lớp kết nối.

Trong những giải pháp đáp ứng yêu cầu khách hàng, giải pháp thích hợp hơn cả là sử dụng kiến trúc phân lớp, MSC server và MGW được phân tách. Giải pháp của Ericsson triển khai mạng phân lớp (Mobile Softswitch- MSS) nhằm kết hợp giữa hạ tầng sẵn có của mạng 2G hiện tại và hướng tới mạng 3G trong tương lai gần. Sự phát triển bùng nổ của mạng Internet, nhu cầu sử dụng các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói di động ngày càng tăng, đặc biệt là các dịch vụ truyền thông đa phương tiện dựa trên nền IP chính là động lực thúc đẩy sự phát triển của công nghệ mạng thông tin di động theo một kiến trúc mới, kiến trúc phân lớp mềm dẻo và linh hoạt.

Đối với các mạng GSM, việc lựa chọn kiến trúc mạng phân lớp lấy nền tảng truyền dẫn là công nghệ IP là giải pháp tiết kiệm, chất lượng và phù hợp với xu hướng chung trên thế giới. Hơn nữa, các phương thức TrFO và TFO sẽ nâng cao chất lượng và giảm chi phí về mặt đầu tư truyền dẫn trong mạng một cách đáng kể. Các bước phát triển mạng phải tuân theo các khuyến nghị của 3GPP, tương thích với công nghệ GSM và các công nghệ trong tương lai đã được thử nghiệm, triển khai thành công trên thế giới; đảm bảo các không có sự khác biệt lớn giữa các dòng sản phẩm trên thị trường.

Các bước trong quá trình phát triển mạng phải riêng biệt, sự phức tạp và chi phí phải được giảm thiểu để không có sự chênh lệch so với mạng truyền thống.