Mạng 3G của Vinaphone 4 node chính: VNP1, VNP3, VNP2 và chi nhánh trực thuộc VNP2. Cả 4 node này kết nối kiểu lưới với nhau tạo khả năng khôi phục thông tin nhanh và đảm bảo an toàn hơn dạng mạch vòng.
Do vấn đề bảo mật nên không có được sơ đồ kết nối trong OMC. Sơ đồ thể hiện chủ yếu các kết nối cho mạng truyền dữ liệu. Lõi mạng sử dụng công nghệ chuyển mạch gói IP/MPLS là dạng chuyển mạch gói đa giao thức, có thể chia VLAN tạo khả năng thuận tiện để định tuyến IP và linh hoạt trong việc cấp phát và thu hồi địa chỉ IP.[2]
Chƣơng 3- PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 3.1 Các bƣớc xác định kích cỡ mạng lƣới
Trong phần này cung cấp tổng quan về cách tiếp cận các vấn đề định cỡ mạng UMTS, trong đó phát sinh trong lập kế hoạch và hoạt động của mạng UMTS. Ban đầu các mục tiêu chính là xác định kích thước mạng lưới sau đó là giải quyết vấn đề đã xác định rất quan trọng. Căn cứ vào đó tạo ra khuôn khổ chung cho mạng UMTS, Trong phần dưới chúng ta sẽ phân tích các thủ tục để xác định cỡ mạng.
Hình 3.1 Sơ đồ đánh giá kích cỡ mạng UMTS.[3]-[25]
Input Networks Scale Traffic Profile Assumption UTRAN Dimensionning Lu-CS Lu-PS Lur Lub Channel Element CS-Dimensionning CS-Signaling CS-Traffic PS-Signaling PS-Traffic Output RNC Transmission Node B MSC Server MGW HLR SGSN GGSN CG BG DNS DHCP Firewall Router
3.1.1 Đối tƣợng để đánh giá kích cỡ mạng
Nhưng nhân tố để đánh giá trước khi xây dựng mạng lưới:
+ Trị giá để đầu tư cho mạng UMTS: Kinh phí xây dựng và vận hành mạng. Trong đề tài chủ yếu đề cập đến vấn đề băng thông của đường link. Ví dụ như: Cùng công nghệ truyền dẫn, tốc độ cao, dung lượng lớn thì giá thành sẽ cao.
+ Chất lượng dịch vụ: Theo viện tiêu chuẩn châu âu ETSI và hiệp hội viễn thông quốc tế ITU khẳng định QOS theo [ITU93], Các nhóm làm việc IETF mạng cung cấp một định nghĩa cụ thể hơn nơi QoS được định nghĩa là các yêu cầu dịch vụ mà cần phải được đáp ứng bởi hệ thống mạng trong khi vận chuyển lưu lượng lưu thông [CNRS98]. Trong luận văn này, chất lượng hạn dịch vụ (QoS) là được sử dụng dựa vào định nghĩa thứ hai của IETF. các biện pháp QoS đều được xem xét cho mạng UMTS và đánh giá QoS dựa trên dòng dịch vụ dữ liệu và các biện pháp dựa trên năng lực mạng. Để dung hòa chất lượng dịch vụ người sử dụng không cảm nhận được độ trễ trong voice call, nát hình video call, gửi mail quá chậm, .. Với hiệu suất sử dụng mang. + QOS thích hợp với từng dịch vụ người dùng: QoS với người sử dụng có liên quan đến lưu lượng sử dụng cá nhân. Các thông số liên quan đến QoS như là đáp ứng chậm, trễ jitter, băng thông hẹp. Có thể sử dụng thuật toán điều khiển luồng để giảm độ trễ end to end. Chặn khi qua dung lượng hệ thống. Thời gian trễ được định nghĩa là tổng thời gian chuyển một tập tin (thời gian hoàn thành khi gói tin cuối cùng nhận được) hoặc một ứng dụng như giọng nói từ nguồn đến đích. Ngoài trễ dữ liệu còn có thời gian thiết lập và phát hành các kết nối thông tin, truyền đi truyền lại. Sự chậm trễ còn gây ra bởi định hình, kiểm soát tắc nghẽn của giao thức TCP hay chức năng mạng. + Sự vận hành của mạng: Để nâng cao khả năng vận hành mạng, phải phân loại dịch vụ truyền thông trên mạng. Tức là thay đổi độ trễ gói tin (End to end packet delay), tổn thất gói tin (Loss packet), đối với từng loại dịch vụ truyền trên mạng. Ví dụ: Đối với tín hiệu thoại cần phải truyền đảm bảo thời gian thực (độ trễ nhỏ hơn 250ms), nhưng có thể cho phép lỗi bit (Loss Packet). Nhưng đối với dịch vụ thư điện tử, web thì độ trễ cho phép lớn nhưng không cho phép truyền lỗi bit.
+ Phân tích lưu lượng thông tin: Để xác định cỡ mạng ước lượng chính xác lưu lượng được sử dụng tại giờ cao điểm. Bao gồm 3 yếu tố cơ bản: Phân loại lưu lượng, phân phối lưu lượng truy cập, đặc tính của đường truyền.
Hình 3.2: Các kiểu topo cơ bản trong mạng 3G
+ Điều khiển luồng: Để kiểm soát các luồng thông tin trên mạng để phân biệt đối xử với loại gói tin.
+ Năng lực xử lý của bộ phận điều khiển: Phân tích khả năng xử lý cước, lưu trữ thông tin thuê bao(VLR, HLR), …
+ Định tuyến và kỹ thuật điều khiển luồng: Để đạt được QoS cao hơn, dựa trên một cơ sở hạ tầng mạng cung cấp và một tình hình tải lưu lượng nhất định, một nhà cung cấp dịch vụ mạng có khả năng tốt hơn phân phối lưu lượng truy cập trong mạng bằng cách thực hiện định tuyến và kỹ thuật điều khiển lưu lượng. Với kỹ thuật điều khiển lưu lượng có thể là luồng lưu lượng là một hay hơn hai con đường giữa nguồn và đích đến. Cụ thể, một trong khái niệm cốt lõi của kỹ thuật điều khiển lưu lượng là định tuyến tối ưu hóa. Ý tưởng của định tuyến tối ưu hoá là tìm mô hình con đường thuận lợi mà có thể đạt được QoS tốt nhất cho một một số nhu cầu lưu lượng và tải lưu lượng. Việc áp dụng kỹ thuật định tuyến và điều khiển có ảnh hưởng đáng kể trên phân phối lưu lượng truy cập trong mạng, tức là kiểm soát của liên kết tải về tất cả các liên kết suốt mạng, và do đó tác động của nó trên các băng thông tổng thể cần phải được coi là cơ bản cho các bài tập năng lực trong quá trình xác định kích cỡ mạng.[6]- [45]
3.1.2 Xác định khung cho kích thƣớc mạng
Các phần trước đã định các mục tiêu liên quan đến xác định kích thước mạng UMTS, và phân tích các vấn đề quan trọng có liên quan mà cần phải được đặc biệt xem xét trong quá trình. Phần này đề xuất một khuôn khổ chung cho kích thước mạng UMTS và trình bày các thủ tục hoàn chỉnh cho việc đó là được sử dụng các bước cần thiết và yêu cầu đầu vào và đầu ra. Hình minh họa 3.4 khuôn khổ cho các xác định mạng UMTS. Mục đích của xác định trong bối cảnh của luận văn này là quyết định liên kết yêu cầu tối thiểu năng lực mà phải đáp ứng các yêu cầu QoS mong muốn. Như đã đề cập ở đầu chương này, mục tiêu xác định mạng là để giảm thiểu tổng số mạng trong khi chi phí tối đa hóa các QoS để đạt được một truy cập vô tuyến hiệu quả chi phí mạng. Trong luận án này, kích thước là đặc biệt tập trung vào giao diện Iu-b trong mạng UMTS.
Hình 3.4 Xác địch khung cho mạng UMTS
Như trên hình 3.4 đã chỉ ra để xác địch kích thước hai loại đầu vào cho một đầu ra dữ liệu:
+ Traffic demand(lưu lượng đòi hỏi): Lưu lượng đòi hỏi thay thế yêu cầu lưu lượng trong mạng, Nó là trường hợp đặc biệt là tổng số lưu lượng cho phép , lưu lượng phân loại thông qua các ứng dụng và dịch vụ khác nhau như là việc phân phối lưu lượng đối nghịch với sự trộn hỗn độn lưu lượng trước đó với nhau. Lưu lượng đòi hỏi phải phân tích và phân loại để xử lý.
Desired QoS Targets (Kết quả của QoS): QoS phải được yêu cầu khẳng định, được đáp ứng bởi mạng. Nó là đối tượng để việc xác định kích thước mạng đảm bảo.
Bước 1: Kiểm tra dữ liệu đầu vào và các thông số. Nó bao gồm ba subtasks: phân tích: lưu thông, kiểm tra cấu hình mạng và xác định các chỉ tiêu QoS như các mục tiêu cho dimensioning.
Đầu vào
Lưu lượng yêu cầu:
Phân loại lưu lượng(Dịch vụ/Ứng dụng)
Tải lưu lượng
Phân phối lưu lượng, trộn lưu lượng Mức QoS của đích Người sử dụng - QoS thích hợp Mạng – QoS thích hợp Quá trình định kích thước Đầu ra Giá trị mạng Quyết định tối thiểu các yêu cầu dung lượng cáp kết nối
Cấu hình mạng
Hình trạng mạng (Đơn, sao, cây…)
Điều khiển lưu lượng (Bộ đệm, dạng, quy trình lập lịch)
Nguồn điều khiển (CAC, BRA, Router…)
Công nghệ truyền dẫn (ATM, IP) - Bit tiêu đề của giao thức - Kích thức đóng gói
Quy hoạch QoS (Mức độ ưu tiên, Giao thức DiffServ, RTP…)
Bước 2: Chọn một phương pháp xác định thích hợp. Nó có thể là một mô phỏng phương pháp tiếp cận hoặc phân tích. Nếu sử dụng một phương pháp mô phỏng, một mô hình mô phỏng với chức năng mạng UMTS cần phải được thiết lập và xác minh. Lợi thế của mô phỏng phương pháp tiếp cận là nó có thể mô hình hành vi giao thức chi tiết, chức năng, lưu lượng mô hình, mạng topo vv, sẽ cho một kết quả khá chính xác. Tuy nhiên, nhược điểm chính của nó là nỗ lực cao thực hiện các mô hình mô phỏng và thực hiện mô phỏng. Phương pháp phân tích thường được ưa thích bất cứ khi nào nó được sẵn do nỗ lực thấp và thực hiện dễ dàng trong khi nó có thể đạt được một chấp nhận được chính xác về kết quả, mặc dù không phải tất cả các chi tiết có thể được mô hình và nhiều hơn nữa các giả định cần phải được thực hiện. Việc lựa chọn trong đó phân tích mô hình để sử dụng cho các dimensioning phụ thuộc vào lưu lượng truy cập được (ví dụ như lớp lưu lượng, lưu lượng hỗn hợp), mạng QoS yêu cầu cấu hình và mục tiêu.
Bước 3: Bước này là để xử lý xác định với kích thước được chọn phương pháp. Kết quả của việc phân tích về lưu lượng, cấu hình mạng và QoS yêu cầu ở bước 1 được coi là chìa khóa cho các thông số kích thước áp dụng phương pháp. Một xem chi tiết về làm thế nào để lấy được năng lực liên kết yêu cầu tối thiểu cho lưu lượng được đưa ra trong hình 3.6. Nó là một quá trình lặp đi lặp lại. Kích thước bắt đầu liên kết với công suất ban đầu, và sau đó ước lượng QoS kết quả của nó cho cho nhu cầu lưu lượng và cấu hình mạng bằng cách sử dụng phương pháp kích thước được chọn. Các QoS ước tính được so sánh với yêu cầu QoS. Nếu khoảng cách của các ước tính QoS và các chỉ tiêu QoS là lớn hơn một ngưỡng hội tụ được xác định trước, liên kết năng lực cần phải được tăng lên nếu QoS ước tính xấu hơn các QoS được yêu cầu, hoặc giảm nếu QoS ước tính là tốt hơn so với yêu cầu QoS. Quá trình này lặp đi lặp lại tiếp tục cho đến khi đạt đến ngưỡng hội tụ, tức là QoS ước tính là gần các yêu cầu QoS. Kết quả của quá trình này lặp đi lặp lại là liên kết yêu cầu tối thiểu năng lực đáp ứng yêu cầu QoS của nhu cầu lưu lượng cho và mạng cấu hình. Nếu kích thước phân tích lựa chọn phương pháp tiếp cận quá trình này sẽ trở thành một số tính toán của các mô hình phân tích tương ứng. Những trình bày ở trên kích thước của khung và thủ tục xác địch được áp dụng trong luận án này cho kích thước của giao diện Iub UMTS. Để đánh giá chi phí hiệu quả của các kết quả kích thước, trong luận án sau số liệu được sử dụng.
s
Hình 3.5: Tổng quan về các thủ tục xác định kích thước mạng
Bƣớc 1: Kiểm tra dữ liệu đầu vào
Phân tích lưu lượng Kiểm tra cấu hình mạng Kiểm tra QoS để đảm bảo
yêu cầu
Bƣớc 2:
Chọn một quá trình định kích thước thích hợp (Mô phỏng hoặc phân tích
kiểu mẫu)
Bƣớc 3:
Quá trình định kích thước (Cơ bản dựa trên cơ sở định kích thước thích
hợp đã được chọn)
Đầu ra:
Tối thiểu hóa dung lượng các đường kết nối cho lưu lượng đã được yêu cầu
và QoS đã được yêu cầu
Lưu lượng yêu cầu và tích chất quan hệ Cấu hình mạng
và các tham số QoS yêu cầu
Hình 3.6: Sơ đồ các quá trình xử lý tối ưu hóa yêu cầu dung lượng kết nối
Trong khuôn khổ của luận án này, chi phí QoS mạng và phục vụ như là các mục tiêu chính cho các quá trình xác địch: chi phí phải được giảm thiểu trong khi nhu cầu QoS được tối đa. Trong luận án này, chi phí mạng chỉ xem xét chi phí cho liên kết năng lực, và hai loại QoS được xem xét để xác định: QoS người sử dụng có liên quan với QoS mạng. Nó là mạnh liên quan đến một số các vấn đề quan trọng như nhu cầu lưu lơngj, mạng topo, kiểm soát lưu lượng và tài nguyên chức năng điều khiển cũng như định tuyến và áp dụng các kỹ thuật điều khiển luồng. Do đó những vấn đề này cần phải được đặc biệt xem xét trong quá trình xác định. Trong này luận án, xác địch một khuôn khổ chung và xác định thủ tục được đề xuất cho nhiệm vụ của mạng UMTS. Khác nhau việc xác định phương pháp tiếp cận có thể được áp dụng, đó là về cơ bản loại vào phương pháp tiếp cận mô phỏng phân tích và phương pháp tiếp cận phân tích. Cách tiếp cận mô phỏng dựa vào xây dựng mô hình mô phỏng và thực hiện mô phỏng, trong khi các phương pháp phân tích chủ yếu dựa vào xếp hàng lý thuyết. các mô hình
Đặt một nhân tố dung lượng kết nối C0
Ước lượng QoS cho lưu lượng đua ra và toàn hệ thống mạng dưới dung lượng kết nối C, sử dụng kích thước thích hợp đã chọn
|Ước lượng QoS – QoS yêu cầu|
< e
Lối ra: Dung lượng đường linh đề nghị
|Ước lượng QoS tồi tệ hơn
QoS yêu cầu?
Tăng dung lượng kết nối ΔC Giảm dung lượng kết nối ΔC yes No yes No Ci=Ci-1+ ΔC Ci=Ci-1- ΔC
khác nhau xếp hàng có thể được sử dụng để mô hình dòng chảy hoặc cấp gói hành vi để ước tính người dùng hoặc mạng liên quan đến QoS rằng có thể đạt được theo công suất liên kết nhất định.[6]-[50]
3.2 Tổng quan về Soft Switch
Khái niệm chuyển mạch mềm của các hãng viễn thông khác nhau nhưng cũng có những đặc tính chung nhât:
- IN (intelligent network), softswitch là ý tưởng việc tách phần cứng mạng ra khỏi phần mềm, trong môi trường chuyển mạch.
- Softswitch là một phần mềm theo mô hình mở, có thể thực hiện được những chức năng thông tin phân tán trên một môi trường phần mềm có chức năng của mạng chuyển mạch thoại truyền thống, có thể tích hợp thông tin thoại, số liệu và video... Và nó có thể phiên dịch giao thức giữa các mạng khác nhau.
- Thực chất chuyển mạch mềm là phần mềm thực hiện chức năng xứ lý cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch có khả năng truyền tải nhiều loại thông tin với các loại giao thức khác nhau: H.323, SIP, MGCP, MEGACO/H.248... là các giao thức cơ bản sử dụng trong chuyển mạch mềm và thường được sử dụng trên nền IP. Có hãng sử dụng phần mềm của riêng hãng.
- Chức năng được phân tách của Softswitch được thể hiện dưới hình sau:
Hình 3.7 Sơ đồ phân lớp chức năng của chuyển mạch mềm[5]-[90]
Services
Access and Transport Services Users
Call Control Funtion
- Topo mạng chuyển mạch mềm trong mạng 3G của huawei như sau:
Hình 3.8: Topo mạng của chuyển mạch mềm[3]-[70]
Hình 3.9 Sơ đồ bản mẫu chuyển mạch mềm với thành phần mạng cơ bản của hệ thống 3G theo thiết kế Huawei[3]-[75]
Hình 3.10 Sơ đồ bản mẫu chuyển mạch mềm phân lớp của hệ thống 3G theo thiết kế Huawei.[3]-[80]
3.3 Các vấn đề cơ bản liên quan đến thiết kế mạng lƣới
3.3.1 Thuê bao mạng 3G
Do 3G đi lên từ 2G do đó trong thời kỳ đầu tiến lên 3G mạng 2G và 3G tồn tại song song.
Thuê bao được 3GPP phân tích là: Tất cả các thuê bao loại 2G và 3G đều nằm trong HLR, VLR, SGSN; Các thuê bao thuộc HPLMN (Home Public Land Mobile Network) có thể roaming giữa 2G và 3G phủ bởi nhà mạng sử dụng một PLMN chung cho hai vùng phủ.