Tiến trình phát triển và chuẩn hóa của CDMA2000 theo hướng NGN được mô tả như hình sau:
Như vậy, khi xây dựng mạng thông tin di động theo hướng NGN thì sẽ sử dụng phân hệ lõi IMS (cho mạng 3GPP) hoặc phần tử tương đương MMD (cho mạng 3GPP2) với mục đích cho việc điều khiển, quản lý mạng và hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện.
CHƯƠNG 3
KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI MẠNG NGN-MOBILE TẠI VIỆT NAM
Mạng thông tin di động đã phát triển mạnh mẽ và rộng khắp trên toàn thế giới trong mười năm vừa qua với khả năng cung cấp đa dạng các loại hình dịch vụ. Hiện nay, nhu cầu sử dụng dịch vụ dữ liệu ngày càng tăng cao, các dịch vụ dữ liệu chiếm một tỉ trọng đáng kể trong tổng doanh thu của nhà khai thác mạng thông tin di động. Trong vài năm tới các dịch vụ thông tin đa phương tiện dựa trên nền IP, sẽ là nguồn doanh thu chính khi doanh thu từ các dịch vụ thoại đang trở nên bão hoà. Xu hướng này đòi hỏi mạng thông tin di động phải phát triển theo một cấu trúc mới tiên tiến hơn, cấu trúc dựa trên nguyên tắc của mạng NGN. Vì vậy, trong tương lai mạng di động của Việt Nam tất yếu sẽ phát triển theo xu hướng mạng NGN-Mobile. Trong chương này sẽ nghiên cứu về khả năng triển khai mạng NGN-Mobile một cách phù hợp nhất với hiện trạng mạng di động của Việt Nam.
3.1. Cấu trúc mạng NGN-Mobile Việt Nam
3.1.1. Mục tiêu xây dựng cấu trúc mạng NGN-Mobile [2, 3]
Cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam xây dựng theo định hướng chung của thế giới. Theo quan điểm của NGN Projetct 2004, SG13, ITU thì mạng NGN cần đạt được một số mục tiêu cụ thể sau:
3.1.1.1. Mục tiêu về dịch vụ
Đáp ứng được nhu cầu cung cấp dịch vụ viễn thông hiện nay và các loại dịch vụ viễn thông thế hệ mới theo hướng các dịch vụ multimedia và tốc độ cao- broadband, real time hay non-real time như: các dịch vụ PSTN/FAX/ ISDN, các dịch vụ số liệu như: Internet, VPN, Frame Relay, ATM, leased line..., các dịch vụ Multimedia và NGN sẽ ra đời.
Đáp ứng các loại hình dịch vụ di động và tính năng di động nói chung như: các dịch vụ di động GSM, CDMA( 2G), GSM, CDMA + GPRS, WAP (2.5G), 3G theo chuẩn IMT 2000, khả năng roaming giữa các mạng dịch vụ.
Các tính năng của dịch vụđộc lập với công nghệ mạng tryền tải lớp dưới.
3.1.1.2. Mục tiêu về mạng lưới
Công nghệ mạng truyền tải dựa trên chuyển mạch gói và định tuyến các gói tin, cụ thể là IP-MPLS.
Tách biệt giữa chức năng điều khiển với mạng lưới và dịch vụ, giữa cungcấp dịch vụ và mạng lưới, cung cấp khả năng hỗ trợ các giao diện mở để tăng khả năng phát triển các dịch vụ mới cho khách hàng.
Đảm bảo phối hợp hoạt động và kế thừa tốt với các hệ thống mạng viễn thông hiện đại (PSTN/ISDN, Internet/IP, Mạng truyền dữ liệu X25/Frame Relay).
Linh hoạt trong giải pháp truy nhập của khách hàng: Hữu tuyến, vô tuyến, cố định và di động.
3.1.1.3. Mục tiêu quản lý
Quản lý về chất lượng mạng lưới và các dịch vụ QoS.
Tuân thủ các quy tắc về quản lý thông tin như quản lý bảo mật, riêng tư quản lý thông tin khẩn cấp. Tăng cường khả năng tự quản lý và tùy chọn dịch vụ của khách hàng.
3.1.2. Nguyên tắc xây dựng cấu trúc mạng NGN-Mobile tại Việt Nam [2, 9]
Khi xây dựng cấu trúc mạng NGN-Mobile thì cần phải dựa vào kế hoạch phân vùng lưu lượng mạng được xây dựng để phục vụ cho công tác quản lý, kinh doanh và khai thác bảo dưỡng mạng. Kế hoạch phân vùng mạng của hệ thống mới phải phù hợp với cấu trúc phân vùng của hệ thống cũ, để có thể tận dụng tối đa cơ sở hạ tầng của hệ thống mạng hiện tại.
Mỗi phân vùng trong hệ thống mạng bao gồm các phần tử thuộc 4 lớp của cấu trúc mạng NGN-Mobile bao gồm lớp ứng dụng, lớp điều kiển, lớp truyền tải, lớp truy cập. Mạng thông tin di động có 3 vùng như sau:
• Phân vùng 1:
- Vùng 1a: Hà Nội và các tỉnh phụ cận
• Phân vùng 2:
- Vùng 2a: Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh phụ cận
- Vùng 1b: Các tỉnh Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa - Vũng Tàu, Tây Ninh và các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long.
• Phân vùng 3: Các tỉnh Miền Trung và Tây Nguyên tới Bình Phước, Lâm Đồng, Bình Thuận.
Trong giai đoạn đầu, xây dựng các phần tử điều khiển, truyền tải và dịch vụ tại Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và các phần tử truy nhập truyền tải tại Thành phốĐà Nẵng (vùng 3).
Khi dung lượng và lưu lượng mạng lớn, tùy thuộc vào tình hình thực tế của hệ thống mạng sẽ xem xét để tách vùng 1 thành vùng 1a, 1b, vùng 2 thành vùng 2a, 2b.
Hình 3.1: Mô hình triển khai mạng NGN-Mobile
3.1.2.1
tích hợp trong IMS: IM-SSF, và các nút lưu giữ cơ sở dữ liệu thuê bao HS
ho đạt được sự tối ưu về mặt truyền dẫn, phù hợp với lưu lượng
ếp theo xem xét đặt thêm các nút dịch vụ AS tại
ho
các mạng ngoài của nhà cung cấp thứ 3.
3.1.2.2
và được phân vùng lưu lượng nhằm tận dụng khả năng xử lý cuộc gọi của thi
ủa thiết bị. Các phần tửđiều khiển được đặt tại Hà Nội và Thà
. Tổ chức lớp ứng dụng và dịch vụ
Các dịch vụ và ứng dụng triển khai phải dựa trên cấu trúc IMS, có tính mở và sẵn sàng tùy biến để đáp ứng các dịch vụ, ứng dụng gia tăng. Lớp ứng dụng và dịch vụ bao gồm các nút ứng dụng và dịch vụ AS (Application Servers Host), nút cung cấp dịch vụ IN
S/SLF.
Lớp ứng dụng và dịch vụđược tổ chức thống nhất và đồng bộ cho toàn bộ hệ thống. Số nút và loại hình ứng dụng AS, IM-SSF, HSS/SLF được thiết lập dựa trên nhu cầu về dịch vụ cũng như lưu lượng về mỗi loại dịch vụđó. Vị trí đặt các nút AS phải được tính toán sao c
của khu vực.
Các nút AS, IM-SSF, HSS/SLF được đặt tại trung tâm quản lý mạng NGN tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh cùng với các thiết bị thuộc lớp điều khiển. Trong giai đoạn đầu, tùy theo yêu cầu dung lượng cụ thể có thể chỉ đặt tại Hà Nội hoặc Thành phố Hồ Chí Minh. Giai đoạn ti
khu vực miền Trung – Đà Nẵng.
Các nút AS giao diện với nút điều khiển S-CSCF sử dụng giao diện mở SIP, giao diện với HSS qua giao diện DIAMETER Sh. Điều này cho phép các nhà cung cấp thứ 3 dễ dàng cung cấp, tích hợp, triển khai các dịch vụ giá trị gia tăng. C phép đặt các AS tại mạng IMS chủ và từ
. Tổ chức lớp điều khiển
Lớp điều khiển gồm các phần tử thuộc lớp điều khiển của IMS và các chuyển mạch mềm MSC-s trong giai đoạn quá độ được tổ chức thành một cấp cho toàn hệ thống
ết bị.
Số lượng các phần tử thuộc lớp điều khiển được tính toán dựa trên lưu lượng cần xử lý và năng lực xử lý c
Các phần tửđiều khiển đặt đối xứng tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh đấu Mesh báo hiệu với nhau.
Các phần tử điều khiển của vùng nào sẽ điều khiển các MGW ở vùng đó, n, trong giai đoạn đầu các phần tửđiều khiển của vù
3.1.2.3 lớp truyền tải
Xây dự ảm nhiệm
các ch
- ng thoại VoIP nội mạng và liên mạng.
điều hành anh. Mạ a. c cấu hình dự phòng đặt tại Nẵng, Thành phố Hồ Chí ảm bảo đáp ứng: -
- uẩn giao tiếp kết nối đến thiết bị hiện có (IP base) và sẵn ối theo các chuẩn mới như VLAN của IEEE, EoMPLS,
b.
không điều khiển chéo nhau. Tuy nhiê
ng Hà Nội sẽđiều khiển các MGW vùng Đà Nẵng.
. Tổ chức
ng lớp truyền tải IP-backbone nội bộ mỗi mạng di động, đ ức năng:
- Trục IP-backbone cho mạng GPRS/EDGE và NGN-Mobile Mạng truyền tải lưu lượ
- Mạng truyền tải lưu lượng IP cho các dịch vụ mạng, cước, sản xuất kinh do
ng truyền tải được tổ chức thành hai cấp: đường trục và vùng:
Cấp đường trục:
Gồm 03 bộ chuyển mạch IP/MPLS Router trụ các trung tâm mạng di động tại Hà Nội, Đà Minh, các Router core này đ
- Hỗ trợ chuẩn giao thức IP/MPLS của IETF - Hỗ trợ End-to-End QoS
- Hỗ trợ chuẩn giao tiếp Ethernet của IEEE. Hỗ trợ chuẩn giao tiếp E1/G703 của ITU-T. Hỗ trợ ch
sàng kết n VPN,…
Cấp vùng:
lên trục IP Backbone. Dung lượng các router switch này đảm bảo lưu lượng nội vùng và liên vùng của mỗi vùng.
Trong giai đoạn đầu khi lưu lượng chưa cao có thể đấu trực tiếp vào các
, mạng truy nhập WiMAX, mạng truy nhập WLAN, mạng y truyền tải qua giao diện Gb tới GGSN 2.5G và A tới mạng 2G. - ống cho phép ác MSC, BSC và các phần tử mạng khác (trừ 3.1.2.5 vẫn
ện tại có nhiều phương án khác nhau để phát triển mạng thông tin di động
theo h ng
như sau:
• eo cấu trúc chuyển
router trục. Khi đó router trục sẽ kiêm nhiệm chức năng trục và vùng.
3.1.2.4. Tổ chức lớp truy cập: (theo 3GPP-ETSI TS23.002)
Cấu trúc mạng lõi IMS có thể hỗ trợ nhiều mạng truy cập khác nhau: Mạng truy nhập 2G, GERAN, 3G
tru nhập xDSL, các mạng truy nhập của vùng mạng nào đấu nối tới lớp trục của vùng đó:
- Kết nối tới mạng truy nhập GERAN: Qua giao diện Iu-CS tới MSC-s, Iu- PS tới GGSN-NGN,
- Kết nối tới mạng vô tuyến UMTS: Qua giao diện Iu-CD tới MSC-s và Iu- PS tới SGSN-NGN.
- Kết nối thuê bao SIP client qua môi trường truy nhập không dây dùng giao thức SIP theo chuẩn 3GPP-TS 24.229 và IETF RFC 3261.
Đối với mạng thông tin di động chuyển mạch kênh truyền th đấu nối lưu lượng vào ra c
BTS) vào mạng trục IP thông qua các bộ chuyển đổi MGW.
. Sử dụng phiên bản IP
Mạng NGN-Mobile với cấu trúc IMS, theo 3GPP R6 với Ipv6. Tuy nhiên có thể kết nối với các mạng dùng Ipv4/Ipv6.
3.1.3. Các phương án xây dựng cấu trúc mạng NGN-Mobile tại Việt Nam
Hi
ướ NGN, tuy nhiên có thể được phân chia theo ba phương án chính
Phương án thứ nhất: Xây dựng hệ thống mạng th
đổi từng bước. Phương án này áp dụng cho các nhà cung cấp dịch vụ di động đã đầu tư nhiều vào các mạng di động hiện tại.
•
ực hiện song song cả quá trình triển khai hệ thống
• ng theo cấu trúc mạng tích
y các mạng thông tin di động sẽđược xem như một tập con trong các mạng NGN.
hứ nhất là phương án tích hợp các thiết bị hiện có của mạng thông hệ dựa trê i động sẽ cần phải giảm dần hoặc ngừng ạm gốc BSC (Base
Phương án thứ hai: Xây dựng hệ thống mạng theo cấu trúc mạng tích hợp một phần. Phương án này áp dụng cho các nhà cung cấp dịch vụ di động mới hoặc đang chuẩn bị triển khai các mạng thông tin di động mới. Đây là phương án th
mạng thông tin di động hiện tại và quá trình tích hợp các mạng này với mạng NGN.
Phương án thứ ba: Xây dựng hệ thống mạ hợp hoàn toàn. Theo phương án nà
3.1.3.1. Giải pháp theo phương án thứ nhất
Phương án t
tin di động hiện tại với một mạng NGN. Theo cách này thì sự thay đổi về mặt kỹ thuật là ít nhất.
Phương án này đảm bảo giữ lại giao diện với mạng hữu tuyến PSTN hiện nay và sử dụng gateway để làm cho các mạng thông tin di động phù hợp với công ng
n gói tin của mạng NGN. Sử dụng Gateway giữa các mạng NGN và các mạng hữu tuyến dựa trên công nghệ ghép kênh phân chia theo thời gian - TDM.
Vì vậy, các nhà khai thác mạng thông tin d
hẳn việc đầu tư vào các thiết bị dựa trên công nghệ chuyển mạch kênh truyền thống để đầu tư vào các thiết bị của mạng NGN.
Mạng thông tin di động giao diện với một mạng NGN theo cùng nguyên tắc giống như khi giao diện với mạng PSTN (thông qua Gateway). Trung tâm chuyển mạch di động MSC tiếp tục quản lý các cuộc gọi và tính di động (mobility) của các thuê bao di động, công nghệ truy nhập của mạng thông tin di động được giữ nguyên. Lưu lượng thoại và lưu lượng báo hiệu đều được tập trung tại MSC. Nếu mạng thông tin di động có cung cấp dịch vụ số liệu, các khối điều khiển tr
Station Controller) sẽ tách lưu lượng số liệu khỏi lưu lượng thoại và báo hiệu đểđưa tới trạm cổng xử l ý lưu lượng số liệu DGW(Data Gateway).
tới mạng báo hiệu SS7 giống như nguyên lý hoạt động hiện nay. Tuy nhiên, thông tin báo hiệu sẽ được chuyển sang dạng gói tin bằng một Gateway xử lý báo hiệu SS7 nằm trong mạng NGN. Tương tự, lưu lượng thoại và lưu lượng số liệu trong thông tin di động cũng được chuyển từ dạng kênh sang dạng gói tin. Quá trình chuyển đổi này tương ứng được thực hiện ở Gateway xử lý lưu lượng số liệu (DGW)
iều khiển cuộc gọi CA
số liệu trong mạng thông tin di động. Mạng
A cũng như phiên bản tương ứng của 3GPP2 cho i thiểu nhưng tương thích ngược tối đa với hệ thống hiện có.
o phương án thứ hai
và trạm cổng xử lý lưu lượng thoại (TGW-Trunking Gateway). TGW hoạt động giống như Gateway xử lý lưu lượng thoại nằm giữa mạng NGN và mạng PSTN. Trong mạng NGN, trung tâm điều khiển cuộc gọi CA (Call Agent) được sử dụng để thay thế cho một chuyển mạch Class 5 truyền thống. Thiết bị này điều khiển các TGW và DGW thông qua giao thức MGCP hoặc một giao thức điều khiển Gateway ở mức nhà khai thác như Megaco. Trung tâm đ
tương tác với MSC và trung tâm chuyển mạch CO thông qua các bản tin báo hiệu SS7/ISUP (Intergrated Service Digital Network User Part).
Trong kiến trúc này, mạng thông tin di động tiếp tục sử dụng những thiết bị quản lý tính di động hiện có bao gồm HLR, VLR và MSC và các giao thức ứng dụng di động phù hợp ANSI-41 hoặc GSM MAP. Mạng thông tin di động chịu trách nhiệm quản lý chuyển giao (handofff) và chuyển vùng (roaming). Chức năng quản lý tính di động của mạng thông tin di động và mạng Mobile IP sẽ kết hợp lại để hỗ trợ khả năng di động cho các thuê bao
Mobile IP cho phép cấp phát địa chỉ IP cố định thông qua các khối chức năng HA (Home Agent) và FA (Foreign Agent).
Các nhà khai thác mạng thông tin di động có thể triển khai bất kỳ lúc nào nếu lựa chọn phương án này. Giải pháp này tương đương với giải pháp đưa ra trong cấu trúc R99 của 3GPP cho WCDM
cdma 2000. Nó đảm bảo sự thay đổi ở mức tố
3.1.3.2. Giải pháp the
Phương án thứ hai vẫn sử dụng đến MSC khi kết nối giữa mạng thông tin di động và mạng PSTN
Các BSC tách riêng các dạng lưu lượng khác nhau gồm thoại, số liệu, báo hiệu điều khiển cuộc gọi và báo hiệu quản lý di động. Sau đó, lưu lượng thoại và lưu lượng
thực hiện biến đổi định dạng của lưu lượng thoại từ dạn
c biên dịch và chuyển thành các bản tin mà trung tâm điều khiển cuộc gọi CA sử dụng được.
vùng q
ng đương với cấu trúc đưa ra trong n bản tương ứng của 3GPP2 cho cdma2000. Giải pháp này giữ lại được các thiết bị đã được đầu tư và có sự thay đổi cần thi
ậy, quá trình chuyển từ đầu cuối đến đầu cuối th
báo hiệu điều khiển cuộc gọi được chuyển tới trạm cổng di động WGW. Tín hiệu báo hiệu quản lý di động chuyển tới khối MMCF, lưu lượng số liệu đến bộđịnh tuyến Gateway.
Trạm cổng di động WGW
g kênh sang dạng gói tin. Đồng thời, các bản tin điều khiển cuộc gọi nhận được từ BSC cũng đượ