Cỏc mạng hiện tại được định cỡ cho một xỏc suất bị chặn cuộc gọi nào đú để
trỏnh sự nõng giỏ phần cứng. Do đú tài nguyờn được định cỡđể cho phộp một xỏc suất bị chặn cuộc gọi nào đú là một tiờu chuẩn thiết kế và dung lượng “bị chặn cứng” của cỏc tài nguyờn này được định nghĩa là lưu lượng gõy ra khả năng bị chặn. Phần này nghiờn cứu vể dung lượng kờnh bỏo hiệu của cỏc cấu hỡnh vụ tuyến GSM/GPRS điển hỡnh, và bao gồm cỏch thức tối ưu cấu hỡnh cỏc kờnh bỏo hiệu như thế nào theo lưu lượng của mạng. Ở đõy, cỏc kờnh bỏo hiệu bao gồm cỏc kờnh điều khiển khi tải biến
đổi theo thời gian và chỳng phõn bố độc lập với cỏc kờnh lưu lượng. Cỏc kờnh điều khiển quảng bỏ và kết hợp khụng được đề cập đến trong phần này.
Sau đõy ta tỡm hiểu chi tiết tiờu chuẩn được sử dụng để định cỡ cỏc kờnh bỏo hiệu, cỏc thủ tục bỏo hiệu và phương phỏp được sử dụng để tớnh toỏn dung lượng của cỏc kờnh đú. Dung lượng này được dựng cho cỏc kờnh thoại GSM và phần dữ liệu trong GPRS.Cuối cựng là một vài kết luận vềđịnh cỡ kờnh.
III.3.1. Tiờu chuẩn dung lượng bỏo hiệu. [23]
Cỏch chung nhất để định cỡ kờnh lưu lượng cho thoại trong GSM là định cỡ
Erlang B. Tuy nhiờn, cỏc cuộc gọi chỉ cú thể bị chặn do thiếu tài nguyờn bỏo hiệu. Giả
sử rằng xỏc xuất bị chặn đối với cỏc kờnh lưu lượng và bỏo hiệu là độc lập với nhau, quỏ trỡnh bị chặn tổng cộng với người dựng là tổng cỏc xỏc suất bị chặn đối với cả hai kờnh bỏo hiệu và lưu lượng. Do đú cần cú một tiờu chuẩn đểđạt được dung lượng của cỏc kờnh cho cỏc mục đớch bỏo hiệu. Cú một vài phương phỏp để giải quyết vấn đề
này. í kiến trực giỏc đầu tiờn là sử dụng một xỏc suất bị chặn thấp cho cỏc thủ tục bỏo hiệu, do đú mọi cuộc gọi bị chặn là do thiếu tài nguyờn kờnh lưu lương. Theo cỏch này, cú thể dựng một xỏc suất bị chặn thấp hơn 10 lần (0.2%). Tiờu chuẩn thứ hai là cho phộp bị chặn nhiều hơn, nhưng khụng vượt quỏ ngưỡng cho cỏc mục đớch bỏo hiệu. Sẽ là hợp lý khi dung lượng dựng cho cỏc kờnh bỏo hiệu ứng với xỏc suất bị chặn 1 và 2%.
Do đú, dung lượng dành cho cỏc kờnh bỏo hiệu là ứng với xỏc suất bị chặn 0.1, 1 và 2% vỡ tải bỏo hiệu phụ thuộc vào tốc độ cỏc cuộc gọi đến nhưng khụng phụ thuộc vào độ dài cuộc gọi, dung lượng cỏc kờnh bỏo hiệu được xỏc định như là số cuộc gọi trong mỗi giờ với xỏc suất bị chặn cho trước thay vỡ tải lưu lượng.
III.3.2. Dung lượng bỏo hiệu cho thoại trong GSM.
Để tớnh dung lượng bỏo hiệu cho thoại, ta sẽ mụ tả phương phỏp để đỏnh giỏ dung lương cỏc kờnh bỏo hiệu trong GSM kốm theo cỏc giả thiết về lưu lượng được
đưa vào tớnh toỏn, sau đú tớnh dung lượng đạt được được và cuối cựng là những kết luận được đưa ra.
Hỡnh 3.21. Thớ dụ về thủ tục bỏo hiệu được mụ hỡnh hoỏ theo cỏc hệ thống xếp hàng.
Cỏc kờnh được sử dụng cho thiết lập cuộc gọi trong cỏc dịch vụ thoại là CCCH và SDCCH. Số thuờ bao nhập mạng và lưu lượng SMS cũng ảnh hưởng đến tải và do
đú ảnh hưởng đến dung lượng thiết lập cuộc gọi của cỏc kờnh này.
Cấu hỡnh kờnh và thủ tục bỏo hiệu liờn quan cú thểđược mụ hỡnh hoỏ theo cỏc hệ thống xếp hàng, bởi vỡ nếu khụng cú kờnh SDCCH rỗi, việc yờu cầu kờnh được xếp hàng để chờ cỏc kờnh SDCCH giải phúng. Hỡnh 3.21 chỉ ra mụ hỡnh cho thủ tục thiết lập kết nối RR.
Vỡ cỏc hệ thống xếp hàng này là phức tạp do bao gồm việc xếp hàng nhiều lần, do đú khụng cú nghiệm giải tớch đơn giản. Cũng vậy, sử dụng cỏc bộđịnh thời và cỏc bộ thử lại làm gia tăng sự phức tạp. Do đú, phõn tớch mụ phỏng là cần thiết để nghiờn cứu dung lượng của kờnh khi kể đến cỏc hàng đợi, xung đột trong truy nhập ngẫu nhiờn, số truyền lại cực đại và cỏc bộđịnh thời vượt quỏ khả năng.
III.3.2.1. Phương phỏp.
Thủ tục để tỡm ra dung lượng bỏo hiệu của kờnh SDCCH và CCCH là khỏc nhau. Thủ tục cho SDCCH bao gồm định cỡ cho CCCH, do đú chỉ cú tải của kờnh SDCCH ảnh hưởng đến xỏc suất bị chặn. Đối với kờnh CCCH, dung lượng mỗi loại kờnh con (RACH, AGCH, PCH) được tớnh toỏn với xỏc xuất bị chặn 0.1, 0.5 và 1% (bằng một nửa xỏc suất bị chặn cho phộp), giả sử rằng cỏc kờnh con CCCH khỏc và SDCCH đó được định cỡ. Điều này cho phộp tớnh toỏn riờng biệt dung lượng mỗi kờnh con. Bằng cỏch dựng xỏc xuất bị chặn nhỏ hơn một nửa xỏc xuất bị chặn tiờu chuẩn. Như vậy, cú thể được đảm bảo rằng toàn bộ xỏc suất bị chặn khụng vượt quỏ 0.2, 1, hoặc 2%.
III.3.2.2. Cỏc giảđịnh lưu lượng GSM.
Tải bỏo hiệu trong GSM bao gồm thiết lập cuộc gọi, thiết lập gúi, bản tin SMS và cập nhật vị trớ (tuần tự và bắt buộc)…
Cỏc cuộc thoại giả sử theo phõn bố Poisson và độ kộo dài trung bỡnh cuộc gọi là 100s. Tỉ lệ giữa cuộc gọi MO và MT giả sử bằng nhau. Trong tất cả mọi cuộc gọi, MS cố gắng truy nhập trờn kờnh RACH bằng cỏch truyền kờnh yờu cầu đến khi nú nhận một đỏp ứng từ mạng hoặc cho đến khi nú đạt được số lần truyền lại cực đại (1, 2, 4 hoặc 7). Số khe thời gian giữa cỏc lần truyền là ngẫu nhiờu biến đổi với một phõn bố
khụng thay đổi trong một tổ hợp {S, S+1, ..., S+T-1}, trong đú T là số Burst được sử
dụng để trải truyền dẫn và S là một tham số (từ 41 đến 217), phụ thuộc vào T và cấu hỡnh kờnh. Trong cỏc cuộc gọi di động kết cuối (MT), bản tin tỡm gọi được gửi trước trờn kờnh PCH đến MS. Sau đú, nếu cú một kờnh SDCCH rỗi, ngay lập tức đựoc gửi trờn kờnh AGCH, kờnh SDCCH được sử dụng 2.8s trong thiết lập cuộc gọi, 3.5s để
cập nhật và 3.5s để truyền bản tin SMS.
Truyền bản tin SMS và cập nhật tuần tự và ộp buộc đều được giả thiết là quỏ trỡnh Poisson. Trong cỏc thủ tục này, kờnh lưu lượng khụng được sử dụng, mà tất cả
cỏc thụng tin được mang trờn kờnh SDCCH. Dựa trờn cỏc mạng thực tế, lưu lượng là: 0.3 bản tin SMS được gửi trong 1h gọi, 0.3 cập nhật vị trớ ộp buộc, 0.25 bản tin cập nhật vị trớ tuần tựđược thực hiện trong 1h.
III.3.2.3 Dung lượng SDCCH.
Kết quả mụ phỏng chỉ ra rằng xỏc xuất bị chặn do kờnh con SDCCH. Tuy nhiờn cú một vài khỏc biệt trong cỏc vựng quan tõm (từ 0 đến 2%). Hỡnh 3.22 chỉ ra số cuộc gọi mỗi giờ với cỏc xỏc suất bị chặn 0.2, 1 và 2%.
Hỡnh 3.22. Dung lượng SDCCH đối với cỏc xỏc suất bị chặn khỏc nhau. III.3.3. Dung lượng bỏo hiệu trong GPRS.
Cỏc kờnh CCCH và PCCCH được sử dụng trong GPRS để thiết lập một kết nối RR giữa MS và mạng đối với bỏo hiệu, hoặc một TPF một chiều duy nhất cho việc truyền dữ liệu. Cỏc thủ tục thiết lập được diễn tả trong hỡnh 3.23. Trong khi một MS cú một TBF, nú ở trong một chếđộ truyền gúi, mặt khỏc nú ở trong chế gúi dỗi. Cỏc thủ tục thiết lập theo nguyờn lý được mụ tảở trờn cho cỏc dịch vụ chuyển mạch mạch ngoại trừ trong truy nhập kết cuối di động, tỡm gọi phụ thuộc vào trạng thỏi MM, một MS ở trạng thỏi READY khi nú bắt đầu truyền hoặc nhận dữ liệu. Nú ở trong trạng thỏi này cho đến khi nú ngừng gửi và nhận dữ liệu, sau đú nú trở về trạng thỏi IDLE và sau một khoảng thời gian nào đú nú chuyển sang trạng thỏi STANDBY. Trong trạng thỏi READY, MS thực hiện cập nhật cell. Trong trạng thỏi STANDBY, mạng chỉ biết RA của MS và nú phải gửi bản tin yờu cầu tỡm gọi gúi đến tất cả cỏc cell ở trong RA
để liờn lạc với MS. Một TBF được phõn phối, PDTCH được sử dụng cho truyền dữ
liệu và PACCH sử dụng cho việc thăm dũ và đỏp ứng cỏc bản tin.
Hỡnh 3.23. Cỏc thủ tục bỏo hiệu cơ bản trong cỏc dịch vụ chuyển mạch gúi.
Để đạt được xỏc suất bị chặn do cỏc phiờn dữ liệu GPRS, cỏc loại thụng tin
được đề cập như download email, truy cập web và giao thức ứng dụng khụng dõy WAP. Lưu lượng dữ liệu bao gồm cỏc loại với cựng xỏc suất xảy ra (33.3% với mỗi loại phiờn). Cỏc nguồn lưu lượng gửi dữ liệu bằng cỏch sử dụng kết nối TBF một chiều duy nhất giữa MS và mạng. Cỏc thủ tục bỏo hiệu cho thiết lập TBF phụ thuộc vào nguồn dữ liệu (Mobile hoặc mạng) và trong trạng thỏi MM của MS.
Cỏc bản tin report gửi cho việc lựa chọn lại cell được tớnh đến bởi vỡ chỳng diễn đạt một tỉ lệ tải cao của cỏc kờnh bỏo hiệu. Chỳng được truyền trờn kờnh (P)CCCH khi MS ở trạng thỏi READY và trong chếđộ IDLE khi MS khụng truyền dữ
liệu.
Cỏc bản tin khỏc như attach, detach, update RA và cỏc bản tin cập nhật cell khụng được đưa vào trong tớnh toỏn bởi vỡ chỳng chiếm một tỉ lệ tải khụng đỏng kể
trờn kờnh (P)CCCH và lưu lượng dữ liệu khụng được đưa vào tớnh toỏn mặc dự chỳng cú thểđược truyền trờn cỏc TSLs kờnh (P)CCCH, bởi vỡ chỳng cú sựưu tiờn thấp hơn bỏo hiệu (P)CCCH và do đú chỳng khụng ảnh hưởng đến xỏc suất khối.
III.3.3.1. Sự phõn chia CCCH trong hệ thống GSM và GPRS.
Phần này phõn tớch dung lượng của kờnh CCCH cú thểđược sử dụng cho bỏo hiệu trong GPRS mà khụng gia tăng xỏc suất bị chặn của cỏc cuộc gọi GSM. Dung lượng rỗi này đạt được đối với tải lưu lượng GSM cực đại của cell lớn với 12TRX. Sử
dụng cụng thức Erlang-B, Tải này được tớnh toỏn với xỏc suất bị chặn 2% do nghẽn cỏc kờnh lưu lượng, lưu lượng này là 83.2 Erlang. Giả sử thời gian kộo dài cuộc gọi là 100s, giỏ trị này cú thểđược truyền đến cỏc cuộc gọi trong 1 giờ:
Cả hai cấu hỡnh kết hợp và khụng kết hợp được đề cập đến. trờn cơ sở phõn tớch cỏc kết quả mụ phỏng trước, dung lượng bỏo hiệu của GPRS trờn kờnh CCCH khụng phụ thuộc vào tải GSM, do đú tải bỏo hiệu trờn kờnh CCCH cho dịch vụ thoại là rất nhỏ.
Hỡnh 3.24 a,b diễn tả sự phõn chia tài nguyờn kờnh CCCH trong hệ tớch hợp GSM/GPRS trong trường hợp kết hợp và khụng kết hợp.
Hỡnh 3.24a. Dung lượng CCCH phõn chia giữa GSM và GPRS (Cấu hỡnh kết hợp).
Hỡnh 3.24b. Dung lượng CCCH phõn chia giữa GSM và GPRS (Cấu hỡnh khụng kết hợp)..
III.3.3.2. So sỏnh giữa CCCH và PCCCH.
Hỡnh 3.27 so sỏnh dung lượng của kờnh PCCCH và CCCH. Nú cú thể cho là dung lượng PCCCH lớn hơn CCCH. Tuy nhiờn, sử dụng cấu hỡnh khụng kết hợp và xỏc suất blocking 2% thỡ dung lượng của hai kờnh là như nhau. Hỡnh 3.27 chỉ ra dung lượng của hai lựa chọn trong hệ thống GPRS.
Hỡnh 3.27. So sỏnh giữa dung lượng CCCH và PCCCH.
III.4. Đặc điểm cấu trỳc mạng GSM/GPRS của Viettel.
III.4.1. Mạng GSM.
Mạng GSM/GPRS của Viettel tớnh đến thời điểm hiện tại với khoảng 20 triệu thuờ bao, là mạng điện thoại di động trực thuộc bộ quốc phũng, với vựng phủđến tất cả cỏc tỉnh thành, vựng sõu vựng xa hải đảo và là mạng lớn nhất Việt Nam hiện nay, chiếm 42% thị phần di động của cả nước.
Hỡnh 3.29. Sơđồ kết nối bỏo hiệu trong mạng Viettel.
Thiết bị tổng đài chuyển mạch mạng di động đó bao gồm hai loại: thiết bị
khụng hỗ trợ IP bao gồm cỏc tổng đài MSC, HLR truyền thống, và cỏc thiết bị hỗ trợ
IP bao gồm tổng đài Softswitch, GMSC được lắp đặt tại 03 thành phố lớn (Hà Nội, TP.Hồ Chớ Minh và Đà Nẵng) với năng lực tổng dung lượng đỏp ứng là: 30.000.000 thuờ bao. Với việc đầu tư cỏc thiết bị Softswitch và xõy dựng mạng truyền tải IP Backbone, Viettel xỏc định chuyển dịch dần sang cụng nghệ mạng thế hệ 3 (3G mobile), bao gồm cả việc chuyển dịch mạng truyền tải cho lưu lượng thoại, lưu lượng bỏo hiệu và cỏc dạng lưu lượng khỏc. Cụng nghệ IP được sử dụng để truyền tải giữa cỏc thiết bị thuộc hệ thống NSS. Ngoài ra, chức năng chuyển mạch cuộc gọi người sử
dụng thực hiện ở lớp cỏc thiết bị MGW, cỏc thiết bị MGW này cú thểđặt phõn tỏn tại nhiều nơi. Hai đặc điểm này giỳp nõng cao hiệu quả khai thỏc băng thụng đường dài trong mạng, giảm chi phớ đầu tư và chi phớ vận hành thường xuyờn của mạng.
o Mạng cú kiến trỳc phõn lớp rừ ràng:
• Lưu lượng: Lớp truy nhập, lớp VMSC, lớp G/TMSC.
• Bỏo hiệu: Lớp truy nhập, lớp VMSC, lớp STP, lớp HLR và
VAS.
- Về mặt thoại lớp GMSC được nối với lớp VMSC, cỏc node mạng dịch vụ, và mạng ngoài.
- Về mặt bỏo hiệu, lớp GMSC được nối với STP.
Hỡnh 3.30. Cấu trỳc phõn lớp mạng Viettel.
o Kiến trỳc dự phũng:
• Vỡ GMSC là node cú vai trũ rất quan trọng trong mạng nờn tại mỗi khu vực nờn sử dụng từ 2 node trở lờn để vừa dự phũng vừa chia tải cho nhau.
III.4.2. Mạng GPRS.
Mạng Viettel đó triển khai GPRS trờn nền mạng GSM hiện tại, một bước phỏt triển để tiến tới phỏt triển một mạng 3G. Việc triển khai mạng GPRS nhằm đem lại một số lợi ớch sau:
9 Giảm chi phớ đầu tư: Triển khai GPRS làm cho phộp cung cấp cỏc dịch vụ dữ
liệu cao cấp mà khụng phải xõy dựng mạng mới, tận dụng tối đa khả năng và nguồn tài nguyờn nhàn rỗi của cỏc thiết bị GSM hiện tại.
9 Tớnh mềm dẻo và linh hoạt: Việc tớnh cước cú thể dựa theo thời gian truy cập hoặc theo dung lượng dữ liệu truyền hoặc kết hợp cả hai phương phỏp. Điều này làm cho dịch vụ thụng tin di động càng trở nờn hấp dẫn với khỏch hàng. 9 Nõng cao doanh thu và lợi nhuận: Dịch vụ GPRS mạng lại lợi nhuận cao nhờ
cỏc dịch vụ mới cao cấp như gửi tin nhắn đa phương tiện, truy cập web, cỏc dịch vụ giỏ trị dữ liệu gia tăng tốc độ cao.
9 Tăng khả năng cạnh tranh: Với bối cảnh cạnh tranh khốc liệt như hiện nay, cỏc mạng di dộng khụng ngừng cú cỏc chớnh sỏch giảm giỏ để chiếm khỏch hàng thỡ cỏc dịch vụ phong phỳ đa dạng sẽ là một lợi thế lớn.
Hiện tại mạng GPRS Viettel cú 2 SGSN, 1 GGSN và được phõn bổ như sau: Hà Nội 1 SGSN, 1GGSN; Hồ Chớ Minh 1 SGSN.
SGSN_HNI hiện đang phục vụ dịch vụ cho cỏc BSC khu vực 1 và khu vụ 2, SGSN_HCM hiện đang phục vụ dịch vụ cho cỏc BSC trong khu vực 3.
GGSN_HNI hiện đang quản lý 3 dịch vụ là v-internet, v-wap và v-mms.
Cỏc kết nối bỏo hiệu từ SGSN đến cỏc node mạng core hiện tại được đấu nối qua GZTE_HNI1,2 và STP_HCM1,2.
Hỡnh 3.31. Sơđồ kết nối mạng GPRS Viettel
Tài nguyờn hiện tại của hệ thống như sau:
License SAU (số thuờ bao attach đồng thời) 1300 K
License PDP (số phiờn kết nối đồng thời) 100 K
Cổng kết nối giao diện Gb (E1) 128 cổng E1
Cổng kết nối giao diện Gi (E1) 08 cổng E1
Băng thụng tối đa đỏp ứng trờn giao diện Gi 16 Mbps
Hiện trạng sử dụng tài nguyờn như sau:
Số thuờ bao attach đồng thời (SAU) 1000 K
Số phiờn kết nối đồng thời (PDP) 6.5 K Cổng kết nối giao diện Gb (E1) 128 cổng E1 Băng thụng trờn giao diện Gi 6 Mbps Định hướng phỏt triển: - Hệ thống GPRS chỉ cú một GGSN, do vậy sẽ khụng đảm bảo an toàn khi GGSN gặp sự cố. Để đảm bảo mạng GPRS khụng cú điểm chết cần thiết phải đầu tư thờm 1 GGSN nữa.
- Hiện tại mạng core Viettel đang triển khai IP húa cỏc kết nối nội mạng, do đú cần