chương 1 ta đánh giá các vấn đề tổng quan liên quan đến việc triển khai một mạng IP RAN và mạng truyền tải.2 Khái niệm mạng Mobile Backhaul Trong hệ thống thông tin di động thì thế hệ 1G đầu tiên của công nghệ điện thoại là analog với số lượng thuê bao hạn chế. Trong quá trình sử dụng lượng các thuê bao trong mạng tăng lên, khi đó người ta thấy cần phải có giải pháp nâng cao dung lượng của hệ thống, nâng cao chất lượng các cuộc đàm thoại cũng như cung cấp thêm một số dịch vụ gia tăng sung. Điều này hướng tới sự ra đời của các hệ thống điện thoại di động thế hệ 2. Thế hệ di động thứ 2 có được tính ưu việt vượt trội với số lượng người sử dụng tăng vọt, ứng dụng rộng hơn, tạo ra một mạng thông tin vô tuyến khổng lồ.
Tuy nhiên, do sử dụng băng hẹp truyền thông tin nên ứng dụng chủ yếu của 2G là thoại. Để hỗ trợ thêm truyền dữ liệu ứng dụng, người ta phát triển thêm thế hệ di động 2,5G trên GPRS công nghệ. Những ứng dụng về dữ liệu, video được khai thác ở thế hệ thứ 3-UTMS và phát huy tác dụng với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 - LTE. Tiến tới là mạng thế hệ 5G Mô hình cấu trúc cơ sở hạ tầng của nhà cung cấp dịch vụ di động có thể được phân chia thành các phần như sau: 3 - Mạng truy nhập vô tuyến (RAN-Radio Access Network): Phần truy nhập liên kết, từ cơ sở vô tuyến RBS (Radio Base Station) tới radio mạng điều khiển cơ sở BSC (cho lưu lượng GSM) hoặc RNC điều khiển (đối với WCDMA lượng lưu trữ).
Lưu lượng tiếng nói được định hướng tới lõi mạng qua các phương tiện cổng MG (Media Gateway) trong khi lưu lượng dữ liệu gói định hướng tới SGSN và GGSN. - Di động lõi: Giữa các đài truy nhập mạng và các mạng bên ngoài như Internet, PSTN và các nhà khai thác khác nhau. Nó chứa các dịch vụ nút (SGSN và GGSN) dữ liệu phiên bản điều khiển và hướng lưu lượng như MSC và MGW chức năng để cung cấp chuyển đổi các kênh và kết hợp các dịch vụ. - Mobile Backhaul: được xác định là phần truyền tải mạng giữa các mạng vô tuyến điều khiển (RNC) và nguồn gốc của mạng truy nhập vô tuyến (RAN BS).
Mobile Backhaul có thể chia thành các RAN thấp “low” và RAN cao “high” phản ánh bản chất không đối xứng của các mạng Backhaul. Với nhược điểm là chi phí cao, vận hành đa dạng, tài nguyên khi triển khai Mobile Backhaul trên các đường T1, E1. Hướng phát triển Mobile Backhaul trên mạng toàn IP là sự lựa chọn ưu tiên của giải pháp này. Khi mạng triển khai mạng toàn công nghệ IP sẽ tiết kiệm đáng kể cho nhà khai thác như chí phí hoạt động, chi phí đầu tư.
Việc truyền tải dựa trên công nghệ IP cho phép các nhà khai thác điều tiết tốt hơn nhu cầu tăng băng thông, tận dụng lại cơ sở hạ tầng hiện tại. Mục tiêu là cung cấp các sản phẩm và dịch vụ tốt nhất ra thị trường, nhưng nhiều nhà cung cấp dịch vụ có hệ thống quản lý và mạng không linh hoạt gây ảnh hưởng đến việc cung cấp các dịch vụ mới. Vì vậy triển khai mạng Backhaul trên nền IP sẽ đảm bảo : - Tăng tính an toàn bảo mật và an ninh cho mạng. - Nâng cao chất lượng dịch vụ (QoS) - Tăng khả năng trải nghiệm khách hàng (QoE) - Khả năng sẵn sàng cao.
- Bảo mật mở rộng, nâng cấp mạng, hướng đến mạng 5G dễ dàng hơn. - Dễ dàng quản lý và mạng hiệu quả hơn. 4 Để triển khai Mobile Backhaul trên mạng toàn IP (IP RAN), chúng ta phải giải quyết các vấn đề sau đó.3 Khai thác công nghệ trong IP RAN Dịch vụ di động băng rộng càng ngày càng được phát triển, quy mô và mô hình cung cấp dịch vụ đa dạng. Cùng với đó là các hệ thống di động mới ra đời thay thế hệ thống hiện tại đã cũ có thể đáp ứng yêu cầu về băng thông cũng như về công nghệ.
Các giải pháp truyền dẫn sử dụng SDH truyền thống cho mạng truy nhập vô tuyến có độ ổn định và độ tin cậy cao nhưng có nhiều nhược điểm như cấu hình không linh hoạt, băng thông đáp ứng thấp, mở rộng phức tạp và chi phí tốn kém. Do đó triển khai thiết kế mạng IP RAN trên công nghệ IP là định hướng tất yếu để phát triển dịch vụ và tăng tính cạnh tranh của các nhà cung cấp dịch vụ di động. Mạng 2G phổ biến nhất là công nghệ truy nhập phân chia theo thời gian TDMA, dựa trên tiêu chuẩn GSM. Với xu hướng chuyển đổi sang mạng IP RAN thì cần phải có các cơ chế hỗ trợ dịch vụ giả lập kênh CES(circuit emulation service).
Để thực hiện việc này thì cơ chế CES sẽ thiết lập một kênh TDM kết nối từ BTS về các BSC qua mạng IP. Một số giao thức hỗ trợ truyền kênh TDM trên nền IP, làm nhiệm vụ giả lập kênh như CESoPSN (Structure-Aware TDM qua mạng chuyển mạch gói) và SAToP (Cấu trúc-agnosic TDM qua gói). Đối với thế hệ mạng 3G thì bản chất đã hoạt động trên nền công nghệ chuyển mạch gói IP. Ở đây phương thức giả định Pseudowire (PW) đóng vai trò hết sức quan trọng nó là một cơ chế cho phép các giao thức lớp 2 như Frame Relay, ATM chạy được trong mạng chuyển mạch gói thông qua các tunnel để kết nối từ các nodeB về RNC qua mạng chuyển mạch gói.
Công nghệ Pseudowire (PW) được sử dụng bao gồm công nghệ tunnel AToM trong mạng MPLS (Multi-Protocol Label Switching) hoặc công nghệ L2TPv3 (Layer 2 Tunelling Protocol version 3) trên mạng IP. Có hai kiểu Pseudowire (PW) được sử dụng trong mạng 3G đó là: - Giả dây ATM: Là cơ chế chuyển mạch gói tiên tiến có thể truyền đồng thời dữ liệu, âm thanh, hình ảnh sử dụng chỉ cho mạng 3G, không có hiệu quả cho một tế bào, có thể giảm chi phí với ảnh hưởng tối thiểu dựa trên độ trễ. 5 - Giả dây TDM: Sử dụng được cho mạng 2G và 3G. Lãng phí tài nguyên băng thông khi kênh không được tận dụng hết.
Đối với mạng 4G-LTE là thế hệ thứ tư của UMTS tiêu chuẩn do 3GPP phát triển thiết lập các yêu cầu cao hơn, bao gồm giảm chi phí cho từng bit thông tin, tăng tốc độ truyền dữ liệu, dải tần co giãn được. Giảm độ trễ trên mặt phẳng người sử dụng, không chuyển kênh mà tất cả sẽ dựa trên IP.1 Công nghệ CESoPSN và SAToP CESoPSN và SAToP được định nghĩa là một phương tiện để cung cấp truyền tải TDM qua gói tin hoặc mạng chuyển mạch nhãn. 1: Các công nghệ CES Công nghệ này có thể được thực hiện thông qua các giao thức TDM bất khả tri qua gói SAToP và dịch vụ mô phỏng thông qua giao thức mạng chuyển mạch gói CESoPSN. SAToP cho đóng gói các luồng bit TDM như T1, E1, T3 và E3 dưới dạng các kênh giả qua mạng chuyển mạch gói PSN.
CESoPSN cho phép đóng gói các cấu trúc NxDSO dưới dạng tín hiệu kênh giả qua mạng chuyển mạch gói. Vì vậy đối với giao thức CESoPSN sẽ tối ưu, tiết kiệm băng thông hơn so với giao thức SAToP. Còn SAToP cung cấp một giải pháp thay thế để duy trì các mạch vật lý giữa các điểm cuối TDM miễn là có sẵn kết nối IP.2 Công nghệ L2TPv3 Công nghệ L2TPv3 (Layer2 Tunneling Protocol Version 3) được phát triển từ giao thức UTI. Giao thức này sử dụng công nghệ pseudowire để cung cấp dịch vụ đường hầm cho lưu lượng Ethernet.
Đường hầm L2TPv3 là kết nối điều khiển giữa 6 hai bộ định tuyến PE, L2TPv3 cũng hỗ trợ khả năng hoạt động liên thông giữa các bộ định tuyến. 2: Hoạt động của L2TPv3 Trong hình trên thì mạch ảo VC đại diện cho một cổng vật lý hoặc logic kết nối thiết bị khách hàng CE vơi thiết bị PE của nhà cung cấp dịch vụ. Một đường giả định pseudowire được định nghĩa là một VC kết nối hai VC và nó bao gồm hai đường hầm L2TPv3. Một đường hầm L2TPv3 có thể có nhiều kết nối dữ liệu và mỗi kết nối được gọi là một phiên L2TPv3, mỗi đường một hướng.3 Công nghệ AToM Công nghệ AToM (Any Transport over MPLS) là giải pháp vận chuyển các loại lưu lượng dịch vụ lớp 2 sử dụng kiến trúc dây nối ảo.
Lưu lượng được chuyển từ router này đến router kia bằng dây nối ảo sử dụng công nghệ chuyển mạch gói. Một đường hầm có thể có nhiều dây nối ảo. Tính năng AToM tĩnh cho phép cung cấp bất kỳ truyền tải nào qua nhãn chuyển mạch mà không cần sử dụng kết nối điều khiển trực tiếp. Tính năng này cung cấp phương án dự phòng các thông số của phương thức giả định tĩnh.
3: Hoạt động của công nghệ AToM Thiết bị CE kết nối với PE sử dụng các dây nối ảo AC. Các khung mà PE router nhận được trên AC được đóng gói và gửi qua dây nối ảo đến con PE router đầu xa. Trong một mạng sử dụng AToM, tất cả các router trong mạng của nhà cung cấp dịch vụ đều chạy MPLS, trong đó các PE router sẽ có AC kết nối tới CE router. Các khung nguyên thủy lớp 2 nhận được từ CE router sẽ được PE router đóng gói và gán nhãn, sau đó gửi qua một đường hầm PSN, mà trong AToM là LSP tới PE router đầu xa.
Tại đây, nhãn sẽ được gỡ bỏ và các khung lớp 2 lại được chuyển đi bình thường cho CE router đích trên AC thích hợp. Nhãn đường hầm này được sử dụng cho LSP, PE đến PE .4 Các cơ chế đồng bộ Với bất kỳ hệ thống nào thì việc đồng bộ là yếu tố hết sức quan trọng trong chuyển tải dữ liệu. Đối với hệ thống thông tin di động thì các trạm đầu cuối BTS sẽ nhận đồng bộ từ BSC. Khi sử dụng hạ tầng mạng TDM thì luồng T1, E1 luôn dành riêng khe thời gian để chuyển tải dữ liệu cho phần đồng bộ.
Khi chuyển sang công nghệ IP thì các giao diện T1, E1 chỉ là mạch mô phỏng đòi hỏi các thiết bị kết nối giả định phải có khả năng nhận tín hiệu đồng bộ từ BSC rồi chuyển tải nó lên mạng IP. Tại các thiết bị trạm gốc BTS thì thiết bị giả định sẽ khôi phục tín hiệu đó từ các gói IP sau đó đẩy qua các giao diện T1, E1 để thực hiện đồng bộ cho BTS. 4: Cơ chế đồng bộ trong mạng 2G Khi thực hiện chuyển qua hoàn toàn IP RAN thì các nodeB/enodeB không còn sử dụng cổng E1 nữa mà là giao diện IP.