3.3 Các vấn đề cơ bản liên quan đến thiết kế mạng lưới
3.3.4 Tính toán một số giao diện truyền dẫn
+ Tính toán giao diện Iu–CS
Xác định kích thƣớc của giao diện Iu-CS
Chồng giao thức giao diện Iu-CS
Hình 3.11: Mô hình kết nối giao diện Iu-CS Bảng 3.2: Tốc độ dịch vụ trên giao diện Iu-CS
Loại dịch vụ CS thoại CS dữ liệu Tốc độ bit của dịch vụ 12.2Kbps 64Kbps IUUP nhân tố sử dụng 88.57% 90.91% AAL2 nhân tố sử dụng 90.19% 91.67% ATM nhân tố sử dụng 90.6% 90.6% Tổng con của nhân tố sử dụng giao thức 72.37% 75.50% Tỉ lệ mở rộng 1.38 1.32
IUUP AAL2
ATM PHY
Service Bit Rate
Bit Rate under ATM
Note:
1. Tổng con của nhân tố sử dụng giao thức = IUUP nhân tố sử dụng * AAL2 nhân tố sử dụng * ATM nhân tố sử dụng
Lưu lượng qua giao diện Iu-CS được tính:
Hình 3.12 : Các loại lưu lượng truyền trên giao diện Iu-CS
Hình 3.13: Tốc độ các loại lưu lượng truyền trên giao diện Iu-CS
Thông lượng qua giao diện lu-CS
Mặt điều khiển thông lượng
Thông lượng sử dụng
T_control plane T_voice T_cs data
T_user plane/RNC = T_thoại + T_dữ liệu = (0.253 + 0.169*20%)50000 = 14.34 Mbps + 25 mEL (Tốc độ thoại 12.2kbps) + 2 mEL (CS tốc độ dữ liệu)
+ Nhân tố thoại tích cực = 60%(VAF) + Nhân tố dữ liệu tích cực = 100% + Số thuê bao/Số RNC = 50000 Lưu lượng thoại truyền thống
= Thoại(Erl) * tốc độ bit thoại * VAF = 0.025 * 12.2 * 60*= 0.183 kbps
Lưu lượng CS
= Dữ liệu CS (Erl) * Tốc độ dịch vụ bit dữ liệu * nhân tố dữ liệu tích cực = 0.002 * 64 * 100% = 0.128kbps
Lưu lượng thoại dưới giao thức ATM = Lưu lượng thoại * tỉ lệ mở rộng của thoại = 0.183 * 1.38 = 0.253 kbps
Lưu lượng thoại dưới giao thức ATM = lưu lượng dữ liệu CS * tỉ lệ mở rộng của dữ liệu = 0.128 * 1.32 = 0.169 kbps
Bit mào đầu giao thức Bit mào đầu giao thức
Nguyên lý tính:
+ Nếu mạng được tách riêng phần mạng IP (báo hiệu giữa máy chủ và MGW là M3UA), băng thông IP giữa máy chủ và MGW và băng thông báo hiệu ATM giữa MGW và RNC cần thiết được tính.
Nếu mà Máy chủ được kết nối trực tiếp voiws RNC bởi đường ATM, chỉ có băng thông ATM giữa MGW và RNC cần thiết được tính.
Nguyên lý tính cho cả hai trường hợp trên là: lấp đầy tất số byte thông tin của theo loại vi xử lý cho công thức, theo nguyên tắc theo sau.
Băng thông báo hiệu trên giao diện Iu
+ Tổng băng thông của báo hiệu trên giao diện Iu (Mbit/s) = Tổng số lượng thuê bao MSC(k) * Σ(Lưu lượng thông điệp của số lượng vi xử lý đơn * Số lượng vi xử lý) * 8 /3600/ 1000 = Tổng số lượng thuê bao MSC * {[trung bình BHCA trên một thuê bao trong giờ bận * (tỉ lệ thuê bao gọi trong giờ hành chính * số lượng byte tin nhắn trong MO xư lý cuộc gọi + tỉ lệ thuê bao được gọi trong giờ hành chính * số lượng byte tin nhắn trong MT xử lý cuộc gọi)] + số lượng cập nhật vị trí của thuê bao trong giờ bận * số lượng byte tin nhắn việc vi xử lý cập nhật vị trí + số lượng IMSI tách ra trên mỗi thuê bao trong giờ bận * số lượng byte tin nhắn trong IMSI vi xử lý tách + số lượng vi xử lý MO SM + số lượng MT SM trên thuê bao trong giờ bận * số lượng byte tin nhắn trong MT SM + (số lượng của handover nội bộ thuê bao trong giờ bận + số lượng handover nội thuê bao trong giờ bận /2) * số lượng byte tin trong MO vi xử lý handover + số lượng byte tin trong vi xử lý MT handover)} * 8/3600 /1000
Băng thông báo hiệu trên giao diện Iu:
+ Băng thông báo hiệu tới RNC (Mbit/s) = Tỉ lệ của lưu lượng RNC * tổng số băng thông báo hiệu trên giao diện Iu (Mbit/s)
+ Tỉ lệ lưu lượng RNC = Lưu lượng RNC /(Tổng số thuê bao MSC(k) * lưu lương trung bình trên mỗi thuê bao)
Báo hiệu PPS trên giao diện Iu (Từng phần mạng IP)
+ Tổng số gói báo hiệu trên giao diện Iu(PPS) = Tổng số thuê bao MSC(k) * Σ(số lượng gói tin trong vi xử lý đơn * số lượng vi xử lý)/3600/1000 = Tổng số lượng thuê bao MSC * {[trung bình BHCA trên một thuê bao trong giờ bận * (tỉ lệ thuê bao gọi trong giờ hành chính * số lượng gói tin trong MO xử lý cuộc gọi + tỉ lệ thuê bao được gọi trong giờ hành chính * số lượng gói tin trong MT xử lý cuộc gọi)] + số lượng cập
nhật vị trí của thuê bao trong giờ bận * số lượng gói tin được vi xử lý cập nhật vị trí + số lượng IMSI tách ra trên mỗi thuê bao trong giờ bận * số lượng gói tin trong IMSI vi xử lý tách + số lượng vi xử lý MO SM + số lượng MT SM trên thuê bao trong giờ bận * số lượng byte tin nhắn trong MT SM + (số lượng của handover nội bộ thuê bao trong giờ bận + số lượng handover nội thuê bao trong giờ bận /2) * số lượng gói tin trong MO vi xử lý handover + số lượng byte tin trong vi xử lý MT handover)} /3600 * 1000
Lưu lượng trên giao diện Iu
+ Tổng băng thông lưu lượng trên giao diện Iu = Băng thông dịch vụ thoại + dịch vụ dữ liệu + băng thông dịch vụ video = Tổng số thuê bao MSC(k) * [Lưu lượng thoại trung bình trên mỗi thuê bao trong giờ bận (ERL) * Băng thông ATM của dịch vụ thoại(kbit/s) + Lưu lượng dữ liệu trung bình trên mỗi thuê bao trong giờ bận (ERL) * Băng thông ATM của dịch dữ liệu(kbit/s) + tỉ lệ cuộc gọi thoại video * trung bình lưu lượng trên mỗi thuê bao video trong giờ bận (ERL) * băng thông ATM của dịch vụ cuộc gọi video(kbit/s)
+ Băng thông của lưu lượng tới RNC (Mbit/s) = tỉ lệ lưu lượng của RNC * tổng băng thông của lưu lượng trên giao diện Iu
+ Số lwowngjPVCs tới RNC = Roundup (Băng thông lưu lượng tới RNC(Mbit/s) /nhân tố dư thừa lưu lượng ATM/ băng thông PV của lưu lượng ATM)
Đƣờng kết nối của giao diện Mc
Hình 3.14: Giao thức xếp chồng giao diện Mc
Hình 3.15: Kích thước giao diện MC- IP - cơ bản
Dòng bit trên 1cuộc gọi=1929 byte Số lượng trên mỗi chuyển vùng=2090 byte
+ 25 mEL (thoại truyền thống) + 2 mEL (cuộc gọi video) + Tỉ lệ cuộc gọi video = 20% + Thời gian giữ cộc gọi = 60s
+ Lượng chuyển vùng/BH(intra MSC) =0.1
+ Lượng chuyển vùng/BH(inter MSC) = 0.05
Lưu lượng thoại
=0.025/60*1929*8= 6.43 bps
Lưu lượng thoại hình
= 0.002 * 20% /60*1929*8 = 0.103 bps
Lưu lượng chuyển vùng = (0.1+0.05)*2090/3600*8
Thông lượng của MC /Thuê bao = 6.43 +01.03+0.695=7.23 bps
Đƣờng kết nối của giao diện Nc
Hình 3.16: Sơ đồ kết nối giao diện Nc
Hình 3.17: Giao diện NC – IP cơ bản
Hình 3.18: Các chồng giao thức kết nối giữa các MSC[3]-[90]
Dòng bit trên 1 cuộc gọi=660 byte
+ 25 mEL (thoại truyền thống) + 2 mEL (cuộc gọi video) + Tỉ lệ cuộc gọi video = 20% + Thời gian giữ cộc gọi = 60s
+ Lượng chuyển vùng/BH(intra MSC) =0.1
+ Lượng chuyển vùng/BH(inter MSC) = 0.05
Lưu lượng thoại
=0.025/60*660*8= 2.2 bps
Lưu lượng thoại hình
= 0.002 * 20% /60*660*8 = 0.35 bps
Thông lượng của NC /Thuê bao = (2.2 +0.35)*0.5=1.27 bps
Nguyên lý tính:
+ Đâu tiên tính tổng băng thông và quan hệ PPS từ MSC hiện tại tới tất cả các MSC, và sau đó tính băng thông giữa 2 MSC với nhau bởi tỉ lệ lưu lwowngjtwf MSC hiện tại tới MSC khác.
+ Lưu lượng cuộc gọi giữa hai MSC
+ Nếu lưu lượng thuê bao được biết, tỉ lệ lưu lượng cuộc gọi giữa 2 MSC được lưu lượng từ MSC1 tới MSC hiện tại/ lưu lượng MSC1 tới tất cả MSC khác.
+ Nếu lưu lượng không được biết làm tương tự như tính giả định tỉ lệ của thuê bao giữa MSC được tương tự như tử lệ lưu lượng.
+ Tỉ lệ lưu lượng cuộc gọi giữa 2 MSC = Số thuê bao ở MSC hiện tại /Tổng số thuê bao ở MSC khác cùng với lưu lượng quan hệ với MSC1
3.3.5 Tổng quan về cách tính lƣu lƣợng của VMSC
Băng thông của báo hiệu từ VMSC tới các MSC khác (Mbit/s) = Tổng số thuê bao MSC(k) * (tỉ lệ cuộc gọi từ MSC hiện tại tới MSC khác của mạng khu vực trong giờ bận + tỉ lệ cuộc gọi từ MSC khác của mạng khu vực tới MSC hiện tại trong giờ bận) * Số lượng byte tin cực đại của cuộc gọi không trực tiếp * 8/ 3600/ 1000
Số lượng gói tin báo hiệu từ VMSC tới MSC khác (PPS)
Số lượng gói tin báo hiệu từ MSC tới MSC khác(PPS) = tổng số thuê bao MSC(k) * (tỉ lệ cuộc gọi từ MSC hiện tại tới MSC khác của mạng khu vực trong giờ bận + tỉ lệ cuộc gọi từ MSC của mạng khu vực trong giờ bận tới MSC hiện tại trong giờ bận) * tổng số gói tin MSU của 2 chiều gọi/ 3600 * 1000
3.3.6 Tổng quan về cách tính lƣu lƣợng của GMSC
+ Băng thông của báo hiệu từ GMSC tới các MSC khác(Mbit/s) = GMSC BHCA(k) * Cực đại số byte tin với cuộc không trực tiếp *8/ 3600/100
+ Số lượng gói báo hiệu từ GMSC tới MSC khác(PPS) = GMSC BHCA(k) * tổng số gói tin MSU cuộc gọi 2 chiều/ 3600*1000
Xác định giao diện Nb
Hình 3.19: Chồng giao thức chuyển đổi giao diện Nb kết nối các MSC[3]-[100] Bảng 3.3: Tốc độ các loại dịch vụ
Loại dịch vụ Tốc độ bít trên Ethernet (kbps) ARM-12.2kbps(20ms/gói) 40.4
3G-324M-64kbps(5ms/gói) 195.2
Tính toán băng thông VoIP của giao diện FE (Fast Ethernet)
Truyền thông dựa trên cổng FE
NBUP RTP UDP IP Ethernet
4 byte 12 byte 8 byte 20 byte 26 byte Erl thoại /Thuê bao * Tỉ lệ thức
của thông lượng thoại Nb * Số lượng thuê bao * 40.4
Thông lượng đầu ra của giao diện Nb Erl thoại video /Thuê bao * Tỉ lệ
thức của thông lượng thoại video Nb * Số thuê bao video * 195.2
Thông tin của G.711, G.729 và AMR
Bảng 3.3 thông tin về các chuẩn nén
Loại mã Thời gian để đóng 1 gói tin
Số bít cho một
gói Tốc độ bit thoại
G.711 20 ms 160 byte 64 kbps
G.729 20 ms 20 byte 8 kbps
ARM 12.2 20 ms 31 byte 12.2 kbps
Tính toán băng thông dựa trên giao diện FE
G.711: (160 + 4 + 26 + 20 + 8 + 12) * 8/0.02 = 92.00 kbps G.729: (20 + 4 + 26 + 20 + 8 + 12) * 8/0.02 = 36.00 kbps AMR12.2 (31 + 4 + 26 + 20 + 8 + 12) * 8/0.02 = 40.40 kbps Nếu bao gồm cùng VAD khoảng 50% băng thông sẽ được tiết kiệm
Ví dụ: Trung bình mỗi user 0.025erl, 10k thuê bao cần băng thông cùng với VAD: 0.025 * 10000 * 20.2kbps = 5.05 M
Tính toán băng thông VoIP của giao diện POS
Truyền thông dựa trên cổng POS
NBUP RTP UDP IP PPP
4 byte 12 byte 8 byte 20 byte 9 byte
Bảng 3.4: Thông tin của G.711, G.729 và AMR
Loại mã Thời gian để đóng 1 gói tin
Số bít cho
một gói Tốc độ bit thoại
G.711 20 ms 160 byte 64 kbps
G.729 20 ms 20 byte 8 kbps
ARM 12.2 20 ms 31 byte 12.2 kbps
Tính toán băng thông dựa trên giao diện FE
G.711: (160 + 4 + 12 + 20 + 8 + 9) * 8/0.02 = 85.20 kbps G.729: (20 + 4 + 12 + 20 + 8 + 9) * 8/0.02 = 29.20 kbps AMR12.2 (31 + 4 + 12 + 20 + 8 + 9) * 8/0.02 = 33.60 kbps Nếu bao gồm cùng VAD khoảng 50% băng thông sẽ được tiết kiệm
Nguyên lý tính toán:
+ Chúng ta tính tất cả các lưu lượng trên giao tiếp Nb bởi từng loại lưu lượng, và sau đó tính tổng băng thông trên giao tiếp Nb bằng lưu lượng và cùng với tỉ lệ loại kênh mang và các kiểu mã hóa. Cuối cùng ta băng thông trên giao diện Nb giữa MGW bởi tỉ lệ lưu lượng giữa MGW.
+ Tỉ lệ lưu lượng MGW có thể được chấp nhận hai thông tin liên quan: - Sử dụng tỉ lệ lưu lượng giữa những cặp MGW nếu có được
- Sử dụng lưu lượng giữa những cặp MGW
Lưu lượng có thể sử dụng trực tiếp cho việc tính toán băng thông Ví dụ: Nguyên lý tính
+ Tỉ lệ lưu lượng từ MGW1 tới MGWx cho tính toán băng thông là:
- Tỉ lệ lưu lượng từ MGW tới MGWx = lưu lượng từ MGW1 tới MGWx/ Tổng lưu lượng của MGW1 trên giao diện Nb
+ Nếu lưu lượng và tỉ lệ lưu lượng không có, nhưng số lượng thuê bao MGW được biết, chúng ta có thể làm giả định tương tự và sử dụng tỉ lệ thuê bao MGW như tỉ lệ lưu lượng.
- Tỉ lệ của lưu lượng từ MGW1 tới MGWx = Số thuê bao của MGWx/ tổng số thuê bao MGWx và MGW1 nhân với giao diện Nb giữa hai MGW.
Tổng quan về cách tính băng thông dịch vụ của VMGW
- Dịch vụ VMGW bao gồm voice, data và video call (chỉ hỗ trợ cho thuê bao 3G). Đầu tiên tính toán lưu lượng cho mỗi dịch vụ trên giao tiếp Nb.
- Lưu lượng của dịch vụ thoại trên giao diện Nb = Số lượng thuê bao MGW * lưu lượng thuê bao voice trong giờ bận(erl) * tỉ lệ lưu lượng trên giao diện Nb tới MGW.
- Lưu lượng của dịch vụ dữ liệu trên Nb = Số lượng thuê bao MGW * tỉ lệ thuê bao dữ liệu * Lưu lượng dữ liệu của thuê bao trong giờ bận(erl) * tỉ lệ của lưu lượng MGW trên giao diện Nb.
- Lưu lượng của dịch vụ video call trên Nb = Số lượng thuê bao MGW * tỉ lệ thuê bao video call * Lưu lượng video call của thuê bao trong giờ bận(erl) * tỉ lệ của lưu lượng MGW trên giao diện Nb.
- Băng thông trên trên giao diện Nb cho thuê bao 2G(Mbit/s) = [lưu lượng của dịch vụ thoại trên giao diện Nb * đợn vị dịch vụ kênh thoại (kbit/s) + lưu lượng của dịch vụ dữ liệu trên giao diện Nb * tỉ lệ kênh đơn vị của dịch vụ dữ liệu]/ nhân tố dư thừa băng thông/ 1000.
Băng thông trên giao diện Nb cho 3G (Mbit/s) = [lưu lượng dịch vụ voice trên Nb* tỉ lệ đơn vị kênh dịch vụ voice + lưu lượng dịch vụ data trên Nb* tỉ lệ đơn vị kênh dịch vụ data + lưu lượng dịch vụ video call trên Nb* tỉ lệ đơn vị kênh dịch vụ video call]/ nhân tố dư thừa băng thông/ 1000.
+ Đối với 2G hoặc 3G MGW, tổng băng thông trên giao diện Nb là băng thông trên giao diện Nb cho 2G hoặc 3G.
+ Đối với 2G/3G tích hợp MGW, băng thông trên giao diện Nb là tổng của băng thông trên giao diện Nb cho 2Gvà 3G.
+ Băng thông từ MGW1 tới MGWx = Tổng băng thông MGW trên giao diện Nb * tỉ lệ của lưu lượng từ MGW1 tới MGWx.
Cách tính băng thông của của GMGW
+ Dịch vụ video và dữ liệu không tồn tại trên GMGW
+ Lưu lượng voice trên giao diện Nb = số lượng GMGW E1 * 31 * Nhân tố dư thừa băng thông IP * tỉ lệ lưu lượng IP.
+ Tổng băng thông GMGW trên Nb (Mbit/s) = lưu lượng dịch vụ voice trên giao diện Nb * tỉ lệ của dịch vụ kênh voice/ nhân tố dư thừa băng thông/ 1000.
Băng thông từ GMGW tới GMGWx = Tổng băng thông GMGW trên giao tiếp NB * tỉ lệ lưu lượng từ GMGW tới GMGWx.
Khảo sát giao diện E
Lưu lượng tin trên giao diện E – cơ bản TDM
Hình 3.20: Phân tích lưu lượng trên giao diện E
Đánh giá giao diện G
Giao diện G – TDM cơ bản
Bảng 3.21 Giao diện G
MSC server MSC
MSC server MSC server
Số bit trên mỗi SMS MO=100 byte Số bit trên mỗi SMS MT=154 byte
BHCA của MO SMS = 0.2 BHCA của MT SMS = 0.2 Lưu lượng MO SMS = 0.2 * 100/3600*8 = 0.044 Lưu lượng MO SMS = 0.2 * 154/3600*8 = 0.068
Thông lượng đầu vào/ Thuê bao = 0.044+ 0.068 = 0.112 bps
+ 25 mErl (thoại truyền thống) + Tỉ lệ đến mạng di động khác=0.5
+ Thời gian giữ cuộc gọi=60s
Báo hiệu ISUP trên giao diện G/ Thêu bao = 0.025/60*568*8*0.5=0.95bps Số bit cho mỗi cuộc gọi trên
Cơ bản về giao diện CAP
Mô hình giao thức CAP
Hình 3.22: Sơ đồ kết nối chồng giao thức của giao diện CAP[4]-[43]
Mô tả giao diện CAP – TDM cơ bản
Hình 3.23: Mô tả giao diện CAP
Tổng quan về giao diện C/D
MSC server SCP
+ 25mErl (Cuộc gọi thoại truyền thống) + 2 mErl (Cuộc gọi video)
+ Tỉ lệ thoại video = 20% + Thời gian giữ cuộc gọi = 60s + Tỉ lệ tra trước = 50%
Lưu lượng thoại truyền thống = 0.025/60*568*8 =1.89 bps
Lưu lượng thoại video =0.002*20%/60*568*8 =0.03 bps
Băng thông CAP/thuê bao